本公开一般性涉及金属加工流体。本公开更特别地涉及包括高粘度聚合物并且可用于金属冷轧操作的金属加工流体。
背景技术
虽然金属加工流体在金属加工工业内有许多应用，但是它们通常用于破坏性金属加工(即，其中材料基本上从工件去除的应用，例如以碎片或其它颗粒的形式，例如铣削或磨削)和变形金属加工(即，其中材料基本上不从工件去除的应用，例如轧制)。为了提供润滑和热控制，金属加工流体经常用于金属加工过程中，例如，在工具和工件之间的表面处。
金属加工流体的使用在冷轧操作(例如钢的冷轧)中特别重要。金属加工流体例如用于降低轧制力和/或降低辊磨损。传统上，用于冷轧的金属加工流体基于纯油或基于水包油乳液。两者都有它们的缺点。例如，水包油乳液传统上依赖于浓度和皂化值，通过混入油(劣质污染物)评估可皂化的含量的稀释度。为了避免乳液波动，水包油乳液通常需要被控制以控制乳液稳定性和粒度，主要依赖于表面活性剂技术以赋予期望的性质。这些系统易于随时间而改变，或者变得过紧并且不能释放足够的油，或者相反地变得不稳定并且产生脏的研磨和滑移。另一方面，纯油可能具有不充分的冷却和不可接受的可燃性。
然而，生产适用于冷轧操作的金属加工流体是有利的，其克服与乳液或纯油有关的缺点。
技术实现要素：
发明人已经注意到本领域中的缺陷。例如，发明人已经注意到，在某些情况下，期望的金属加工流体将能够降低轧制力和/或降低辊磨损。此外，在许多情况下，期望的金属加工流体组合物将表现出一种或多种以下性质：极压润滑能力、抗磨润滑性质、抗腐蚀性质和/或冷却性质。在许多金属加工操作中，期望金属加工流体组合物不倾向于在金属表面上形成沉积物或在金属加工中使用的设备上形成粘性残余物(有时称为“结块”)。并且通常期望用于金属加工操作(例如冷轧)的金属加工流体组合物在使用期间摩擦系数没有表现出宽变化的趋势。
发明人已经鉴定可用于金属冷轧操作的水基金属加工流体组合物。在某些方面，本公开的组合物可以例如提供改进的润滑性能(例如，在一些实施方案中，甚至与常规轧制油一样好)而不需要乳化。因此，在许多实施方案中，本公开的组合物可以避免传统的水包油乳液产品的缺点，例如需要控制乳液稠度和使用表面活性剂。相反，在许多情况下，本公开的金属加工流体组合物的期望的稠度可以通过控制最终组合物和一种或多种基础水溶性聚合物二者的粘度来赋予。事实上，发明人鉴定了最终组合物的粘度与一种或多种基础水溶性聚合物的粘度之间的协同作用。结果是，由于组合物及其基础成分的相对不变的性质，根据本公开的某些方面的金属加工流体组合物可以在长时间段内保持一致的性能。在某些实施方案中，本公开的金属加工流体组合物还可以具有改进的热管理和热释放能力，并且可以简单且成本有效地提供。
因此，本公开的一个方面提供水性金属加工流体组合物，其包括：
一种或多种水溶性聚合物，各自在40℃下的运动粘度为至少5000 cSt并且在20℃至80℃的温度范围内没有浊点，以在0.5重量%至15重量%范围内的总量存在；和
水，以至少70重量%的量存在，
其中所述组合物在40℃下的运动粘度在1 cSt至20 cSt范围内，和
其中所述一种或多种水溶性聚合物溶解于所述水性金属加工流体的水相中。
在整个说明书中，术语“水溶性”是指本质上完全可溶于水，或者是固有地可溶于水或者是当原位反应时可溶于水以制备其盐。应当理解，材料可以是“水溶性的”，但留下少量未溶解的残余物，但这将是非常少量的，即小于“水溶性”材料的0.5重量%。类似地，“溶解”在水相中的材料可以具有少量未溶解的残余物，即小于材料的0.5重量%。
在某些实施方案中，所述水性金属加工流体进一步包括腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、酯、杀生物剂及其组合中的一种或多种(例如以至多15重量%的总量存在)。在某些实施方案中，所述水性金属加工流体进一步包括腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、酯、杀生物剂及其组合中的六种或更多种、八种或更多种、或九种或更多种、或甚至十种或更多种(例如以至多15重量%的总量存在)。在某些实施方案中，所述水性金属加工流体进一步包括腐蚀抑制剂、螯合剂、黄色金属抑制剂、任选的杀生物剂及其组合中的一种或多种(例如以至多15重量%的总量存在)。
在某些实施方案中，本公开的金属加工流体组合物包括：
所述水溶性聚合物；
腐蚀抑制组合，其包含在0.1重量%至1重量%范围内的量的一种或多种羧酸和在0.1重量%至2重量%范围内的量的一种或多种胺；
一种或多种黄色金属抑制剂(例如三唑)，其量在0.01重量%至0.2重量%范围内；
任选的一种或多种压力保护添加剂(例如磷酸酯)，其量为至多0.25重量%；和
任选的杀生物剂，其量在0.05重量%至0.25重量%范围内。
在某些实施方案中，本公开的金属加工流体组合物基本上不含或不含矿物油和硅油。
本公开的另一方面提供金属加工流体浓缩物。在某些实施方案中，所述浓缩物以一定的浓度提供，使得其可以用水介质稀释以提供本公开的金属加工流体组合物。所述浓缩物也可以作为顶部处理添加剂提供，其可以例如加入到现有的但是耗尽的金属加工流体中以使其回到期望的组合物。本公开的一种这样的金属加工流体浓缩物包括：
一种或多种水溶性聚合物，各自在40℃下的运动粘度为至少5000 cSt并且在20℃至80℃的温度范围内没有浊点，以在25重量%至70重量%范围内的总量存在；
任选地，压力保护添加剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属、杀生物剂中的一种或多种，以至多40重量%范围内的量存在于所述组合物中；和
水，以至少8重量%的量存在，
其中所述一种或多种水溶性聚合物、任选的添加剂(当存在时)和水溶解于彼此中以形成单一水相。
本公开的另一方面提供冷加工(例如冷轧)金属的方法。在一些实施方案中，这样的方法包括：
使一个或多个加工工具(例如辊)的表面与本公开的金属加工流体组合物接触；和
用与所述金属加工流体组合物接触的所述一个或多个加工工具将金属制品的表面形成为期望的形状。
在一些实施方案中，这样的方法包括：
获得本公开的金属加工流体组合物的第一部分；
使一个或多个加工工具的表面与所述金属加工流体组合物的第一部分接触，以产生用过的第一部分；
用本公开的金属加工流体浓缩物(即，作为顶部处理添加剂)处理所述用过的第一部分，以产生经处理的第一部分；
使所述一个或多个工作工具的表面与所述经处理的第二部分接触；和
将金属制品的表面形成为与所述经处理的第一部分接触的期望的形状。
在一些实施方案中，这样的方法包括：
将一定量的本公开的顶部处理添加剂溶解在水性流体(例如水)中以获得本公开的金属加工流体组合物，其中所述顶部处理添加剂的量足以提供在40℃下的运动粘度在1 cSt至20 cSt范围内的所述金属加工流体组合物；
使一个或多个加工工具的表面与所述金属加工流体组合物接触；和
用与所述金属加工流体组合物接触的所述加工工具将金属制品的表面形成为期望的形状。
附图说明
包括附图以提供对本公开的组合物和方法的进一步理解，并且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图不一定是按比例的，并且为了清楚起见，各种元件的尺寸可能是变形的。附图说明本公开的一个或多个实施方案，并且与说明书一起用于解释本公开的原理和操作。
图1是说明组合物中水溶性聚合物的量与组合物在40℃下的运动粘度之间的关系的图。
具体实施方式
本文所示的细节是作为例子，并且仅仅是为了说明性地讨论本发明的优选实施方案的目的，并且是为了提供被认为是最有用和容易理解本发明的各种实施方案的原理和概念方面的描述而呈现的。在这方面，除了基本理解本发明所必需的细节之外，没有试图更详细地显示本发明的结构细节，结合附图和/或实例的描述使得本领域技术人员清楚如何可以在实践中实施本发明的若干形式。因此，在描述所公开的方法和装置之前，应当理解，本文描述的方面不限于特定实施方案、设备或配置，并且因此当然可以变化。还应理解，本文所用的术语仅是为了描述特定方面的目的，除非本文特别定义，否则不旨在限制。
在描述本发明的上下文中(尤其是在以下实施方案和权利要求的上下文中)使用的术语“一”、“一个”、“该”和类似指示物应被解释为涵盖单数和复数两者，除非本文另有指示或与上下文明显矛盾。本文列举的值的范围仅仅旨在用作单独地涉及落入该范围内的每个单独值的速记方法。除非本文另有说明，否则每个单独的值都并入说明书中，如同其在本文中单独列举一样。在本文中，范围可以表示为从“约”一个特定值和/或到“约”另一个特定值。当表达这样的范围时，另一方面包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应理解，特定值形成另一方面。应进一步理解，每个范围的端点相对于另一个端点并且独立于另一个端点两者都是有意义的。
除非本文另有指示或与上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法可以任何合适的步骤顺序进行。本文提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“例如”)的使用仅旨在更好地说明本发明，而不是对以其它方式要求保护的本发明的范围造成限制。说明书中的语言不应被解释为指示对本发明的实践必要的任何未要求保护的要素。
除非上下文明确地另有要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应被解释为包含性的意义，而不是排他性或穷举性的意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。使用单数或复数的词语也分别包括复数和单数。另外，词语“本文”、“以上”和“以下”以及类似含义的词语在本申请中使用时应当是指作为整体的本申请而不是本申请的任何特定部分。
如本领域普通技术人员将理解的，本文公开的每个实施方案可以包含、基本上由或由其特定陈述的要素、步骤、成分或组分组成。如本文所用，过渡术语“包含”或“包括”是指包括但不限于，并且允许包括未指明的要素、步骤、成分或组分，甚至以主要量。过渡短语“由……组成”排除未指定的任何要素、步骤、成分或组分。过渡短语“基本上由……组成”将实施方案的范围限制到指定的要素、步骤、成分或组分以及那些实质上不影响实施方案的要素、步骤、成分或组分。
除非另有说明，否则本文中所有的百分比、比率和比例均以重量计。
尽管阐述本发明的宽范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实例中阐述的数值尽可能精确地报道。然而，任何数值固有地含有必然由在它们各自的测试测量中发现的标准偏差引起的某些误差。
本文公开的本发明的备选要素或实施方案的分组不应被解释为限制。每个组成员可以单独地或与组的其他成员或本文中发现的其他要素任意组合地被引用和要求保护。出于方便和/或专利性的原因，预期组的一个或多个成员可以被包括在组中或从组中删除。当发生任何这样的包括或删除时，认为本说明书含有经修改的组，因此满足所附权利要求中使用的所有马库什组的书面描述。
本文描述了本发明的一些实施方案，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。当然，在阅读了前述描述之后，这些描述的实施方案的变化对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。发明人预期技术人员适当地采用这样的变化，并且发明人旨在本发明以不同于本文具体描述的方式实施。因此，本发明包括适用法律所允许的所附权利要求中所述主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本发明包括上述要素在其所有可能变化中的任何组合。
此外，在整个本说明书中，已经对专利和印刷出版物进行了大量的参考。每个引用的参考文献和印刷出版物单独地通过引用以其整体并入本文。
最后，应当理解，本文公开的本发明的实施方案是本发明原理的说明。可以采用的其它修改在本发明的范围内。因此，通过举例而非限制的方式，可以根据本文的教导利用本发明的替代配置。因此，本发明不限于如所精确显示和描述的那样。
通常，本公开的各个方面和实施方案提供了金属加工流体组合物的改进，其在各种实施方案中可以是成本有效的和可持续的，并且提供良好的润滑性能。具体地，发明人已经发现，在某些实施方案中，本公开的单相水溶性金属加工流体组合物在长时间段内表现得与轧制油一样好。
因此，本公开的一个方面提供水性金属加工流体组合物，其包括
一种或多种水溶性聚合物，各自在40℃下的运动粘度为至少5000 cSt并且在20℃至80℃的温度范围内没有浊点，以在0.5重量%至15重量%范围内的总量存在；和
水，以至少70重量%的量存在，
其中所述组合物在40℃下的运动粘度在1 cSt至20 cSt范围内，和
其中所述一种或多种水溶性聚合物溶解于所述水性金属加工流体的水相中。
在某些实施方案中，本公开的组合物是基本上单相组合物(例如，包含至少98重量%的水相、至少99重量%的水相、至少99.5重量%的水相或至少99.8重量%的水相)。本公开的金属加工流体组合物理想地不含或基本上不含颗粒或油滴。
本公开的金属加工流体组合物的期望的性能可以通过控制最终组合物的粘度(即，在40℃下的运动粘度在1-20 cSt范围内或如本文另外所述)和一种或多种基础水溶性聚合物的粘度(即，在40℃下的运动粘度为至少5000 cSt或如本文另外所述)两者来赋予；发明人已经确定，最终组合物的粘度和一种或多种基础水溶性聚合物的粘度两者对于良好的性能都是重要的。本公开的各种实施方案的金属加工流体组合物由于组合物及其基础成分的不变性质而可以在长时间段内保持一致的性能，并且还可以具有改进的热管理和热释放能力。
因此，在本公开的一个方面，本公开的金属加工流体组合物在40℃下的运动粘度在1 cSt至20 cSt范围内。如本文所用，运动粘度根据ASTM D4603-18测量。在某些这样的实施方案中，本公开的金属加工流体组合物在40℃下的运动粘度在2 cSt至20 cSt、或5 cSt至20 cSt、或10 cSt至20 cSt、或1 cSt至15 cSt、或2 cSt至15 cSt、或5 cSt至15 cSt、或10 cSt至15 cSt、或1 cSt至10 cSt、或2 cSt至10 cSt、或5 cSt至10 cSt、或10 cSt至15 cSt、或10 cSt至20 cSt、或5 cSt至15 cSt、或3 cSt至7 cSt、或4 cSt至6 cSt、或4.5 cSt至5.5 cSt范围内。在某些这样的实施方案中，本公开的金属加工流体组合物在40℃下的运动粘度为约5 cSt。
如上所述，一种或多种水溶性聚合物的粘度也是流体性能的重要参数。因此，在本公开的一个方面，一种或多种水溶性聚合物中的每一种在40℃下的运动粘度为至少5000 cSt，例如，在5000 cSt至100000 cSt、或5000 cSt至75000 cSt、或5000 cSt至50000 cSt、或5000 cSt至30000 cSt、或5000 cSt至25000 cSt、或5000 cSt至20000 cSt范围内。在某些这样的实施方案中，本公开的水溶性聚合物在40℃下的运动粘度为至少7500 cSt，例如至少10000 cSt、或至少15000 cSt、或至少17000 cSt，例如，在7500 cSt至100000 cSt、或7500 cSt至75000 cSt、或7500 cSt至50000 cSt、或7500 cSt至30000 cSt、或 10000 cSt至100000 cSt、或10000 cSt至75000 cSt、或10000 cSt至50000 cSt、或10000 cSt至30000 cSt、或10000 cSt至25000 cSt、或10000 cSt至20000 cSt、或10000 cSt至19000 cSt、或10000 cSt至18000 cSt、或15000 cSt至100000 cSt、或15000 cSt至75000 cSt、或15000 cSt至50000 cSt、或15000 cSt至30000 cSt、或15000 cSt至25000 cSt、或15000 cSt至20000 cSt、或15000 cSt至19000 cSt、或17000 cSt至100000 cSt、或17000 cSt至75000 cSt、或17000 cSt至50000 cSt、或17000 cSt至30000 cSt、或17000 cSt至25000 cSt、或17000 cSt至20000 cSt、或17000 cSt至19000 cSt范围内。
本公开的水溶性聚合物可以具有根据ASTM D 2270测量的高或非常高的粘度指数(VI)，这取决于本公开的金属加工组合物的最终应用。VI是聚合物粘度随温度变化的量度。VI越低，聚合物的粘度随温度的变化越大。在本文另外描述的组合物的某些实施方案中，一种或多种水溶性聚合物的粘度指数为至少80。在本文另外描述的组合物的某些实施方案中，一种或多种水溶性聚合物的粘度指数为至少120、或至少200、或甚至至少300。在各种实施方案中，粘度指数在80-800、或80-650、或80-500、或120-800、或120-650、或200-800、或200-650、或200-500、或300-800、或300-650、或300-500范围内。类似地，在本文另外描述的某些实施方案中，一种或多种水溶性聚合物中的每一种在100℃下的运动粘度不超过20000 cSt，例如不超过15000 cSt或不超过10000 cSt。在某些这样的实施方案中，一种或多种水溶性聚合物中的每一种在100℃下的运动粘度在500-20000 cSt、或500-15000 cSt、或500-10000 cSt、或500-5000 cSt、或1000-20000 cSt、或1000-15000 cSt、或1000-10000 cSt、或1000-5000 cSt、或2000-5000 cSt范围内。
值得注意的是，一种或多种水溶性聚合物中的每一种在组合物的典型使用温度下表现出很少的相分离。因此，本公开的金属加工组合物的一种或多种水溶性聚合物中的每一种在20℃至80℃的温度范围内没有浊点。在本文另外描述的某些实施方案中，一种或多种水溶性聚合物中的每一种在10℃至80℃、或0℃至80℃、或20℃至100℃、或10℃至100℃、或0℃至100℃、或20℃至120℃、或10℃至120℃、或0℃至120℃的温度范围内没有浊点。
多种水溶性聚合物可用于本公开的组合物中。在本文另外描述的某些实施方案中，一种或多种水溶性聚合物中的每一种是聚亚烷基二醇聚合物，例如，环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷中的一种或多种的聚合物。例如，在一些实施方案中，聚亚烷基二醇聚合物可以是环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷中的两种或更多种的共聚物。在某些实施方案中，聚亚烷基二醇聚合物可以是环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物。在某些其它实施方案中，聚亚烷基二醇聚合物可以是重量比为25:75至75:25的环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物。聚亚烷基二醇聚合物可以是例如二醇引发的或多元醇引发的。在某些实施方案中，聚亚烷基二醇聚合物可以是无规共聚物(例如，环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物)。在本公开的期望的共聚物中，环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷亚单元构成共聚物质量的至少95%，例如至少98%或甚至至少99%。
如上所述，一种或多种水溶性聚合物以在0.5重量%至15重量%范围内的量存在于本公开的金属加工组合物中。基于本文的公开，本领域普通技术人员将选择一种或多种水溶性聚合物的类型、量和粘度以向金属加工组合物提供期望的粘度和金属加工性能。在本文另外描述的某些实施方案中，一种或多种水溶性聚合物以0.5重量%至10重量%、或0.5重量%至5重量%、或0.5重量%至4重量%、或0.5重量%至3重量%、或0.5重量%至2重量%、或0.5重量%至1.5重量%、或1重量%至15重量%、或1重量%至10重量%、或1重量%至5重量%、或1重量%至4重量%、或1重量%至3重量%的总量存在，基于所述组合物的总重量。
本领域普通技术人员将理解，给定水溶性聚合物的单个聚合物分子在给定样品中通常将具有多种分子量和结构。除非另外指示，否则从始至终使用的“分子量”是“重均”分子量MW，如通过凝胶渗透色谱法测量的。本文提供的结构表示聚合物样品的重均结构。本领域普通技术人员将能够区分不同的聚合物，因为具有基本上不同的平均分子量或基本上不同的结构。如本领域普通技术人员将理解的，分子量可以影响粘度和粘度指数。在本文另外描述的某些实施方案中，一种或多种水溶性聚合物中的每一种的Mw在800 Da至100 kDa范围内，例如在2-100 kDa、或5-100 kDa、或10-100 kDa、或2-50 kDa、或5-50 kDa、或10-50 kDa范围内。
如本文所述，本公开的金属加工流体是有利的，因为它们基本上是水性组合物；如上所述，本公开的一个方面的金属加工流体组合物包括至少70%的量的水。在本文另外描述的某些实施方案中，本公开的金属加工流体包括至少75%、或至少80%、或至少85%、或至少90%的水。在某些实施方案中，水以75重量%至99.5重量%、或80重量%至99.5重量%、或85重量%至99.5重量%、或90重量%至99.5重量%、或95重量%至99.5重量%、或97重量%至99.5重量%、或70重量%至99重量%、或75重量%至99重量%、或80重量%至99重量%、或85重量%至99重量%、或90重量%至99重量%、或95重量%至99重量%、或97重量%至99重量%、或70重量%至97重量%、或75重量%至97重量%、或80重量%至97重量%、或85重量%至97重量%、或90重量%至97重量%、或95重量%至97重量%、或70重量%至95重量%、或75重量%至95重量%、或80重量%至95重量%、或85重量%至95重量%、或90重量%至95重量%范围内的量存在于所述组合物中。
本领域普通技术人员将理解金属加工流体可以包括许多其它组分。因此，在本文另外描述的某些实施方案中，水性金属加工流体进一步包括压力保护添加剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂(例如三唑)、酯、杀生物剂及其组合中的一种或多种(例如以至多15重量%的总量存在，例如、至多10重量%、至多8重量%或至多5重量%，或在0.1-15重量%、或0.1-10重量%、或0.1-8重量%、或0.1-5重量%、或0.5-15重量%、或0.5-10重量%、或0.5-8重量%、或0.5-5重量%、或1-15重量%、或1-10重量%、或1-8重量%、或1-5重量%、或2-15重量%、或2-10重量%、或2-8重量%、或2-5重量%、或5-15重量%或5-10重量%范围内)。在本文另外描述的某些实施方案中，水性金属加工流体进一步包括腐蚀抑制剂、螯合剂、黄色金属抑制剂(例如三唑)和杀生物剂中的一种或多种(例如以至多15重量%的总量存在，例如、至多10重量%、至多8重量%或至多5重量%，或在0.1-15重量%、或0.1-10重量%、或0.1-8重量%、或0.1-5重量%、或0.5-15重量%、或0.5-10重量%、或0.5-8重量%、或0.5-5重量%、或1-15重量%、或1-10重量%、或1-8重量%、或1-5重量%、或2-15重量%、或2-10重量%、或2-8重量%、或2-5重量%、或5-15重量%或5-10重量%范围内)。
在本文另外描述的某些实施方案中，本公开的金属加工流体组合物还可以包括一种或多种压力保护添加剂(例如以至多5重量%的总量存在，例如、至多2重量%、至多1重量%或至多0.5重量%，或在0.05-5重量%、或0.05-2重量%、或0.05-1重量%、或0.05-0.5重量%、或0.1-5重量%、或0.1-2重量%、或0.1-1重量%、或0.1-0.5重量%、或0.2-5重量%、或0.2-2重量%、或0.2-1重量%、或0.2-0.5重量%范围内)。压力保护添加剂的一些合适的实例包括但不限于磷酸酯、磷酸胺、磷酸烷基酯、磷酸芳基酯、羧酸及其任何组合。在某些实施方案中，压力保护添加剂是酸性单取代的磷酸酯，其用至少化学计量量的碱中和以形成水溶性盐。优选地，使用过量的碱来中和单取代的磷酸酯。中和可以在本发明的组合物中原位进行。磷酸酯可以被聚丙氧基或聚乙氧基链取代。聚丙氧链的分子量可以在2 kDa至3 kDa范围内。聚乙氧基链可以包含3-5个乙氧基单元。当单取代的磷酸酯被聚乙氧基链取代时，该链可以在烷基中终止。所述封端烷基可以包含16-20个碳的碳链。例如，聚乙氧基链可以包含4个乙氧基单元，并且可以在C18烷基中终止。用于中和单取代的磷酸酯的碱可以是能够中和单取代的磷酸酯以形成水溶性盐的任何碱。碱可以是非无机碱，例如胺。胺可以是一种或多种伯和/或叔链烷醇胺。合适的链烷醇胺包括单乙醇胺和三乙醇胺。
本公开的金属加工流体组合物还可以包括腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、酯、杀生物剂及其组合中的一种或多种(例如以至多15重量%的总量存在，例如、至多10重量%、至多8重量%或至多5重量%，或在0.1-15重量%、或0.1-10重量%、或0.1-8重量%、或0.1-5重量%、或0.5-15重量%、或0.5-10重量%、或0.5-8重量%、或0.5-5重量%、或1-15重量%、或1-10重量%、或1-8重量%、或1-5重量%、或2-15重量%、或2-10重量%、或2-8重量%、或2-5重量%、或5-15重量%或5-10重量%范围内)。合适的螯合剂包括但不限于聚丙烯酸和乙二胺四乙酸(或其盐) (EDTA)。合适的黄色金属抑制剂包括但不限于苯并三唑或其衍生物和甲苯三唑或其衍生物。合适的酯包括但不限于三羟甲基丙烷(TMP)、C8-C18脂肪酸的单酯、二酯和三酯、主要为油基脂肪酸的二醇酯、主要为油基脂肪酸或甘油三酯的甲酯或异丙酯、天然甘油三酯(例如油菜籽)和改性天然油(如吹制油菜籽)。合适的杀生物剂(通常为胺化合物)包括但不限于甲醛释放剂，包括邻位缩甲醛、六水合三嗪及衍生物、亚甲基双吗啉、噁唑啉及衍生物、异噻唑啉酮及衍生物和碘丙基丁基氨基甲酸酯杀真菌剂。合适的防锈剂包括但不限于羧酸的胺盐。
在某些实施方案中，本公开的组合物可以进一步包含一种或多种絮凝剂(例如季胺)，其量例如为至多1重量%，例如至多0.5重量%。
本领域普通技术人员将理解，在本文公开的组合物中可以使用多种水溶性腐蚀抑制剂。合适的腐蚀抑制剂包括但不限于羧酸单酸和/或二酸和三酸(例如癸二酸)的水溶性胺/碱金属盐，短链酸性磷酸酯，包括烷氧基化的酯、半琥珀酸半酯、酰胺-羧酸盐、脂肪酰胺和胺和碱金属磺酸盐，或它们的衍生物。例如，在某些实施方案中，组合物包括一种或多种羧酸(例如，其量在0.1-1重量%范围内)和一种或多种胺(例如，其量在0.1重量%至2重量%范围内)的腐蚀抑制组合。理想地，在溶液中基本上没有游离酸；使用足够的胺，使得酸为其胺盐形式。
在一个示例性实施方案中，本公开的金属加工流体组合物包括：
一种或多种水溶性聚合物；
腐蚀抑制组合，其包含在0.1重量%至1重量%范围内的量的一种或多种羧酸和在0.1重量%至2重量%范围内的量的一种或多种胺；
一种或多种黄色金属抑制剂(例如三唑)，其量在0.01重量%至0.2重量%范围内；
任选的一种或多种压力保护添加剂(例如磷酸酯)，其量为至多0.25重量%；和
任选的杀生物剂，其量在0.05重量%至0.25重量%范围内。
如本领域普通技术人员将理解的，羧酸和胺组分可以部分或(理想地)全部作为羧酸铵存在于水溶液中。
本领域普通技术人员将理解，在本公开的金属加工流体中可以存在多种其它组分。但是在某些期望的实施方案中，水和一种或多种水溶性聚合物的总量为组合物总重量的至少75重量%。在某些这样的实施方案中，组合物总重量的至少80重量%、至少85重量%、至少90重量%或甚至至少95重量%由水和一种或多种水溶性聚合物组成。
类似地，在某些期望的实施方案中，水、一种或多种水溶性聚合物和任何压力保护添加剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改进剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、酯和杀生物剂的总量为组合物的至少75重量%，例如，组合物的至少80重量%、至少85重量%、至少90重量%、至少95重量%、至少98重量%或甚至至少99重量%。
本领域普通技术人员将理解，多种其它组分可以存在于本公开的组合物中。
然而，本发明的组合物特别有利，因为它们不需要使用矿物油或硅油。因此，在某些期望的实施方案中，本公开的金属加工流体组合物基本上不含矿物油和硅油(例如，包括不超过1重量%、不超过0.5重量%或甚至不超过0.1重量%)。
本公开还提供金属加工流体浓缩物。如上所述，金属加工浓缩物可以以一定浓度提供，使得其可以用水介质稀释以提供本公开的金属加工流体组合物。浓缩物也可以作为顶部处理添加剂提供，其可以例如加入到现有的但是耗尽的金属加工流体中以使其回到期望的组合物。这样的顶部处理添加剂不需要具有金属加工流体的所有期望的组分；在某些实施方案中，顶部处理添加剂具有一种或多种水溶性聚合物和水，但少于其要加入的金属加工流体的所有添加剂(或甚至没有添加剂)。在某些实施方案中，顶部处理添加剂具有一种或多种水溶性聚合物、水和任选的一种或多种腐蚀抑制剂、杀生物剂及其组合。
本公开的一种金属加工流体浓缩物包括：
一种或多种水溶性聚合物(即，如上另外所述)，以在25重量%至70重量%范围内的总量存在；
任选地，压力保护添加剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、酯、杀生物剂中的一种或多种(例如如上另外所述)，以至多40重量%范围内的量存在于所述组合物中；和
水，以至少8重量%的量存在，
其中所述一种或多种水溶性聚合物、任选的添加剂(当存在时)和水溶解于彼此中以形成单一水相。
在某些实施方案中，一种或多种水溶性聚合物以30重量%至70重量%、或40重量%至70重量%、或15重量%至50重量%、或20重量%至50重量%、或25重量%至50重量%、或30重量%至50重量%范围内的量存在于本公开的金属加工流体浓缩物中，基于所述组合物的总重量。
一种或多种水溶性聚合物可以另外如上文关于本公开的金属加工组合物所述。
为了有助于将浓缩物分散到水性介质中，浓缩物理想地包括至少8重量%的水。在一些实施方案中，水以至少10重量%、至少15重量%、至少20重量%、至少30重量%、或甚至至少40重量%的量存在于添加剂中。在一些实施方案中，金属加工流体浓缩物可以包括水，其量在8重量%至60重量%、或8重量%至50重量%、或8重量%至40重量%、或8重量%至30重量%、或8重量%至20重量%、或8重量%至15重量%、或10重量%至60重量%、或10重量%至50重量%、或10重量%至40重量%、或10重量%至30重量%、或10重量%至20重量%、或10重量%至15重量%、或15重量%至60重量%、或15重量%至50重量%、或15重量%至40重量%、或15重量%至30重量%、或20重量%至60重量%、或20重量%至50重量%、或20重量%至40重量%范围内。
虽然在一些应用中(例如，作为顶部处理添加剂)浓缩物不需要另外的添加剂，但是在某些期望的实施方案中，本公开的金属加工流体浓缩物包括压力保护添加剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、酯、杀生物剂及其组合中的一种或多种，以至多40重量%范围内的量存在于所述组合物中。例如，在某些实施方案中，这样的压力保护添加剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、酯、杀生物剂及其组合中的一种或多种的总量为至多30重量%、至多20重量%、至多10重量%、或至多5重量%，或在0.1-40重量%、或0.1-30重量%、或0.1-20重量%、或0.1-10重量%、或0.1-5重量%、或0.5-40重量%、或0.5-30重量%、或0.5-20重量%、或0.5-10重量%、或0.1-5重量%、或1-40重量%、或1-30重量%、或1-20重量%、或1-10重量%、或1-5重量%、或5-40重量%、或5-30重量%、或5-20重量%、或5-10重量%、或10-40重量%、或10-30重量%、或10-20重量%、或20-40重量%、或20-30重量%范围内。在某些其它实施方案中，本公开的金属加工流体浓缩物包括腐蚀抑制剂、杀生物剂及其组合中的一种或多种，以至多40重量%范围内的量存在于所述组合物中。例如，在某些实施方案中，这样的腐蚀抑制剂、杀生物剂及其组合中的一种或多种的总量为至多30重量%、至多20重量%、至多10重量%、或至多5重量%，或在0.1-40重量%、或0.1-30重量%、或0.1-20重量%、或0.1-10重量%、或0.1-5重量%、或0.5-40重量%、或0.5-30重量%、或0.5-20重量%、或0.5-10重量%、或0.1-5重量%、或1-40重量%、或1-30重量%、或1-20重量%、或1-10重量%、或1-5重量%、或5-40重量%、或5-30重量%、或5-20重量%、或5-10重量%、或10-40重量%、或10-30重量%、或10-20重量%、或20-40重量%、或20-30重量%范围内。这些添加剂可以是如上文关于本公开的金属加工流体组合物所述的其它添加剂。
本公开的金属加工流体组合物特别适用于金属的冷加工，即在低于其再结晶温度下加工金属。因此，本公开的另一方面是冷加工金属的方法，所述方法包括使一个或多个加工工具(例如辊)的表面与本文所述的金属加工流体组合物接触；和用与金属加工流体组合物接触的加工工具将金属制品的表面形成为期望的形状。
本公开的金属加工流体组合物可以以各种冷加工组合物使用，这取决于例如其中的水溶性聚合物的特定浓度和类型。在某些实施方案中，本文另外描述的冷加工方法在0-95℃范围内的温度下进行，例如在10-95℃、或20-95℃、或40-95℃、或0-80℃、或10-80℃、或20-80℃、或40-80℃、或0-60℃、或10-60℃、或20-60℃、或40-60℃范围内。
冷加工类型的一个实例是冷轧。在金属的冷轧中，通过一个或多个加工辊的轧制，例如通过使金属在一对加工辊之间通过，使金属变形。可以将本公开的金属加工流体施加到待轧制的金属和一个或多个加工辊之间的界面。此外，在冷轧机中，加工辊可以由支撑辊支撑，支撑辊防止加工辊变形。还可以将本公开的金属加工流体组合物施加到一个或多个加工辊的表面和支撑辊的表面之间的接触部。还可以将本公开的金属加工流体组合物作为Zendsimir轧机中的轴承润滑剂施加到支撑轴承。
可以进行这样的冷轧的金属包括亚铁金属、铝、铜、锌、锡和铜基合金，例如青铜或黄铜。在某些优选的实施方案中，本公开的金属加工流体组合物用于亚铁金属(例如钢)的冷轧。
因此，在一些实施方案中，这样的方法包括：使一个或多个加工辊的表面与本公开的金属加工流体组合物接触；和用与金属加工流体组合物接触的加工辊将金属制品的表面形成为期望的形状。
本公开的单相水基金属加工流体组合物的优点在于，该组合物可以用水从金属加工设备中洗去。洗掉的或用过的金属加工流体组合物可以再循环到设备中。这种再循环的组合物可以用本公开的顶部处理添加剂进一步处理。因此，在一些实施方案中，这样的方法包括：获得本公开的金属加工流体组合物的第一部分；使一个或多个加工工具的表面与金属加工流体组合物的第一部分接触，并使第一金属制品的表面形成为与所述第一部分接触的期望的形状，以产生用过的第一部分；用本公开的顶部处理添加剂处理所述用过的第一部分，以产生经处理的第一部分；使一个或多个加工辊的表面与所述经处理的第一部分接触；和将第二金属制品的表面形成为期望的形状。第一金属制品和第二金属制品可以是例如沿其主体的不同金属区，使得该方法可用于例如金属片材的连续轧制方法。
发明人已经确定，本文所述的水性金属加工流体的总粘度是性能的重要决定因素。因此，在本文所述的方法的某些实施方案中，金属加工流体组合物的粘度的测量用于确定其是否需要处理以再生其性质。因此，在本文所述的方法的某些实施方案中，测量金属加工流体的第一部分的粘度。这可以通过任何期望的方法连续或不连续地进行。粘度不需要测量为在40℃下的运动粘度；可以使用适于理解流体粘度变化的任何粘度测量。基于粘度的测量，用过的第一部分可以用一定量的本文所述的金属加工流体浓缩物处理，其量足以提供经处理的第一部分在40℃下运动粘度在1 cSt至20 cSt范围内(或本文另外描述的任何其它期望的粘度值)。
如上所述，可以将本公开的一些实施方案的浓缩物稀释以提供本公开的金属加工流体组合物。因此，在一个实施方案中，加工金属的方法包括将一定量的本公开的组合物溶解在水性流体(例如水)中以获得本公开的金属加工流体组合物，其中浓缩物的量足以提供在40℃下的运动粘度在1 cSt至20 cSt范围内的金属加工流体组合物；使一个或多个加工工具的表面与金属加工流体组合物接触；和用与金属加工流体组合物接触的加工工具将金属制品的表面形成为期望的形状。
现在通过以下非限制性实施例进一步解释本公开的某些方面。
实施例1
将腐蚀抑制剂Syntilo 81BF (可从Castrol, Lewiston, NY获得)和水加热至30℃，然后加入压力保护添加剂P1 (油基醚磷酸酯)并混合直至混合物澄清且明亮。然后将在40℃下具有不同运动粘度的聚合物加入到溶液中并混合直至溶液澄清。表1提供溶解在水中的聚合物的量，其足以提供具有期望的粘度的最终金属加工组合物。
图1显示组合物中聚合物的量与组合物在40℃下的运动粘度之间的关系。实施例1、对比实施例1和对比实施例2的组合物以不同的聚合物含量(重量%，基于组合物的总重量)配制，并且它们在40℃下的运动粘度根据ASTM D4603测量。
表1
1最终金属加工组合物在40℃下的运动粘度
2润滑性添加剂S513 (BL77) (可从Castrol, Lewiston, NY获得)在40℃下的运动粘度为202 cSt
3非商业低粘度EO-PO聚合物在40℃下的运动粘度为1350-1200 cSt
4 Breox 75W18000 (可从Cognis, Monheim am Rhein, Germany获得)在40℃下的运动粘度为18000 cSt
然后在四次轧制之后测试金属加工组合物的轧制力和前滑百分比。结果提供在表2中：
表2
实施例1的组合物显示比对比实施例1和2或参考组合物改进得多的前滑。此外，实施例1的组合物在高达并包括18 m/s的速度范围内显示平坦得多的分布，这是研磨机的最高速度。不受特定理论的约束，发明人相信，该结果指示稳定且一致的金属加工流体组合物，以及由于减少了在研磨机入口侧的粘合剂接触而改进的摩擦。此外，在随后的通道中需要较低的力(即，使用较少的能量使材料变形，因此润滑剂更好地有助于变形)，并且使用本公开的金属加工流体提供双重益处：以控制(滑动)和变形力。
实施例2
将实施例1的金属加工流体用磷添加剂进一步处理。分别评价两种不同的添加剂：P2 (PPG单酯，以Korantin® LUB出售，可从BASF获得)和P1 (油基醚磷酸酯)。
通过试验，磷添加剂P2和P1两者对轧制力或前滑没有作用。但是P2的化学性质提供了防止在极端轧制温度下带材上的热划伤的优点，并且保护带材高达160℃的温度。
应当理解，本文所述的实施例和实施方案仅用于说明性目的，并且本领域技术人员将根据其提出各种修改或变化，并且这些修改或变化将并入本申请的精神和范围以及所附权利要求的范围内。本文引用的所有出版物、专利和专利申请通过引用并入本文用于所有的目的。
本公开的各个方面通过以下列举的实施方案中列举的非限制性实施方案进一步举例说明。在每种情况下，多个列举的实施方案的特征可以以与说明书不一致且逻辑上不一致的任何方式组合。
实施方案1. 水性金属加工流体组合物，其包含：
一种或多种水溶性聚合物，各自在40℃下的运动粘度为至少5000 cSt并且在20℃至80℃的温度范围内没有浊点，以在0.5重量%至15重量%范围内的总量存在；和
水，以至少70重量%的量存在，
其中所述组合物在40℃下的运动粘度在1 cSt至20 cSt范围内，和
其中所述一种或多种水溶性聚合物溶解于所述水性金属加工流体的水相中。
实施方案2. 实施方案1所述的组合物，其中所述组合物是基本上单相组合物。
实施方案3. 实施方案2所述的组合物，其中所述组合物包含至少98重量%的水相，例如至少99重量%、至少99.5重量%、或至少99.8%的水相。
实施方案4. 实施方案1-3中任一项所述的组合物，其在40℃下的运动粘度在2 cSt至20 cSt、或5 cSt至20 cSt、或10 cSt至20 cSt、或1 cSt至15 cSt、或2 cSt至15 cSt、或5 cSt至15 cSt、或10 cSt至15 cSt、或1 cSt至10 cSt、或2 cSt至10 cSt、或5 cSt至10 cSt、或10 cSt至15 cSt、或10 cSt至20 cSt、或5 cSt至15 cSt、或3 cSt至7 cSt、或4 cSt至6 cSt、或4.5 cSt至5.5 cSt范围内。
实施方案5. 实施方案1-4中任一项所述的组合物，其中所述水溶性聚合物中的每一种在40℃下的运动粘度在5000 cSt至100000 cSt、或5000 cSt至75000 cSt、或5000 cSt至50000 cSt、或5000 cSt至30000 cSt、或5000 cSt至25000 cSt、或5000 cSt至20000 cSt范围内。
实施方案6. 实施方案1-4中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种在40℃下的运动粘度为至少7500 cSt，例如至少10000 cSt、至少15000 cSt、或至少17000 cSt。
实施方案7. 实施方案1-4中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种在40℃下的运动粘度在7500 cSt至100000 cSt、或7500 cSt至75000 cSt、或7500 cSt至50000 cSt、或7500 cSt至30000 cSt、或 10000 cSt至100000 cSt、或10000 cSt至75000 cSt、或10000 cSt至50000 cSt、或10000 cSt至30000 cSt、或10000 cSt至25000 cSt、或10000 cSt至20000 cSt、或10000 cSt至19000 cSt、或10000 cSt至18000 cSt范围内。
实施方案8. 实施方案1-4中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种在40℃下的运动粘度在15000 cSt至100000 cSt、或15000 cSt至75000 cSt、或15000 cSt至50000 cSt、或15000 cSt至30000 cSt、或15000 cSt至25000 cSt、或15000 cSt至20000 cSt、或15000 cSt至19000 cSt、或17000 cSt至100000 cSt、或17000 cSt至75000 cSt、或17000 cSt至50000 cSt、或17000 cSt至30000 cSt、或17000 cSt至25000 cSt、或17000 cSt至20000 cSt、或17000 cSt至19000 cSt范围内。
实施方案9. 实施方案1-8中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种的粘度指数为至少80，例如至少120、或至少200、或甚至至少300。
实施方案10. 实施方案1-8中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种的粘度指数在80-800、或80-650、或80-500、或120-800、或120-650、或200-800、或200-650、或200-500、或300-800、或300-650、或300-500范围内。
实施方案11. 实施方案1-10中任一项所述的组合物，其中所述水溶性聚合物中的每一种在100℃下的运动粘度不超过20000 cSt，例如不超过15000 cSt或不超过10000 cSt。
实施方案12. 实施方案1-10中任一项所述的组合物，其中所述水溶性聚合物中的每一种在100℃下的运动粘度在500-20000 cSt、或500-15000 cSt、或500-10000 cSt、或500-5000 cSt、或1000-20000 cSt、或1000-15000 cSt、或1000-10000 cSt、或1000-5000 cSt、或2000-5000 cSt范围内。
实施方案13. 实施方案1-12中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种在10℃至80℃、或0℃至80℃、或20℃至100℃、或10℃至100℃、或0℃至100℃、或20℃至120℃、或10℃至120℃、或0℃至120℃的温度范围内没有浊点。
实施方案14. 实施方案1-13中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种是聚亚烷基二醇聚合物，例如环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷中的一种或多种的聚合物。
实施方案15. 实施方案14所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种是环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷中的两种或更多种的共聚物。
实施方案16. 实施方案14所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种是环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物。
实施方案17. 实施方案12所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种是环氧乙烷和环氧丙烷的二醇引发的无规共聚物。
实施方案18. 实施方案16或实施方案17所述的组合物，其中在所述一种或多种水溶性聚合物的每一种中，环氧乙烷与环氧丙烷的比率以重量计在25:75至75:25的范围内。
实施方案19. 实施方案15-18中任一项所述的组合物，其中环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷亚单元构成所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种的质量的至少95%，例如至少98%或甚至至少99%。
实施方案20. 实施方案15-19中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种是无规共聚物。
实施方案21. 实施方案1-20中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物以0.5重量%至10重量%、或0.5重量%至5重量%、或0.5重量%至4重量%、或0.5重量%至3重量%、或0.5重量%至2重量%、或0.5重量%至1.5重量%、或1重量%至15重量%、或1重量%至10重量%、或1重量%至5重量%、或1重量%至4重量%、或1重量%至3重量%的总量存在于所述组合物中，基于所述组合物的总重量。
实施方案22. 实施方案1-21中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种水溶性聚合物中的每一种的Mw为800 Da至100 kDa，例如在2-100 kDa、或5-100 kDa、或10-100 kDa、或2-50 kDa、或5-50 kDa、或10-50 kDa范围内。
实施方案23. 实施方案1-22中任一项所述的组合物，其中水以至少75%、或至少80%、或至少85%、或至少90%的量存在于所述组合物中。
实施方案24. 实施方案1-22中任一项所述的组合物，其中水以70重量%至99.5重量%范围内的量存在于所述组合物中，例如75重量%至99.5重量%、或80重量%至99.5重量%、或85重量%至99.5重量%、或90重量%至99.5重量%、或95重量%至99.5重量%、或97重量%至99.5重量%、或75重量%至99重量%、或80重量%至99重量%、或85重量%至99重量%、或90重量%至99重量%、或95重量%至99重量%、或97重量%至99重量%、或70重量%至97重量%、或75重量%至97重量%、或80重量%至97重量%、或85重量%至97重量%、或90重量%至97重量%、或95重量%至97重量%、或70重量%至95重量%、或75重量%至95重量%、或80重量%至95重量%、或85重量%至95重量%、或90重量%至95重量%。
实施方案25. 实施方案1-24中任一项所述的组合物，其进一步包含压力保护添加剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、酯、杀生物剂及其组合中的一种或多种，以至多15重量%的量存在于所述组合物中，例如至多10重量%、至多8重量%或至多5重量%，基于所述组合物的总重量。
实施方案26. 根据实施方案24所述的组合物，其中所述压力保护添加剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、酯和杀生物剂中的一种或多种以0.1-15重量%、或0.1-10重量%、或0.1-8重量%、或0.1-5重量%、或0.5-15重量%、或0.5-10重量%、或0.5-8重量%、或0.5-5重量%、或1-15重量%、或1-10重量%、或1-8重量%、或1-5重量%、或2-15重量%、或2-10重量%、或2-8重量%、或2-5重量%、或5-15重量%或5-10重量%范围内的量存在于所述组合物中，基于所述组合物的总重量。
实施方案27. 实施方案25或实施方案26所述的组合物，其包含一种或多种压力保护添加剂(例如以至多15重量%的总量存在，例如、至多10重量%、至多8重量%或至多5重量%)。
实施方案28. 实施方案27所述的组合物，其中所述一种或多种压力保护添加剂选自磷酸酯、二硫代磷酸酯、磷酸胺、硫醇代磷酸酯(phosphorothionate)、磷酸烷基酯、磷酸芳基酯、羧酸及其任何组合。
实施方案29. 实施方案26-28中任一项所述的组合物，其进一步包含腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、酯、杀生物剂及其组合中的一种或多种(例如以至多15重量%的总量存在，例如、至多10重量%、至多8重量%或至多5重量%)。
实施方案30. 实施方案1-29中任一项所述的组合物，其包含
所述一种或多种水溶性聚合物；
腐蚀抑制组合，其包含在0.1重量%至1重量%范围内的量的一种或多种羧酸和在0.1重量%至2重量%范围内的量的一种或多种胺；
一种或多种黄色金属抑制剂(例如三唑)，其量在0.01重量%至0.2重量%范围内；
任选的一种或多种压力保护添加剂(例如磷酸酯)，其量为至多0.25重量%；和
任选的杀生物剂，其量在0.05重量%至0.25重量%范围内。
实施方案31. 实施方案1-30中任一项所述的组合物，其中水和所述一种或多种水溶性聚合物的总量为所述组合物总重量的至少75重量%，例如所述组合物总重量的至少85重量%、至少90重量%或甚至至少95重量%。
实施方案32. 实施方案1-30中任一项所述的组合物，其中水、所述一种或多种水溶性聚合物和任何压力保护添加剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、酯和杀生物剂的总量为所述组合物的至少75重量%，例如所述组合物的至少80重量%、至少85重量%、至少90重量%、至少95重量%、至少98重量%或甚至至少99重量%。
实施方案33. 实施方案1-34中任一项所述的组合物，其基本上不含矿物油和硅油。
实施方案34. 金属加工流体浓缩物，其包含：
一种或多种水溶性聚合物，各自在40℃下的运动粘度为至少5000 cSt并且在20℃至80℃的温度范围内没有浊点，以在25重量%至70重量%范围内的量存在；
任选地，压力保护添加剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、酯和杀生物剂中的一种或多种，以至多40重量%的总量存在于所述组合物中；和
水，以至少8重量%的量存在，
其中所述一种或多种水溶性聚合物、任选的添加剂(当存在时)和水溶解于彼此中以形成单一水相。
实施方案35. 实施方案34所述的浓缩物，其中所述一种或多种水溶性聚合物以30重量%至70重量%、或40重量%至70重量%、或15重量%至50重量%、或20重量%至50重量%、或25重量%至50重量%、或30重量%至50重量%的量存在，基于所述浓缩物的总重量。
实施方案36. 实施方案34或实施方案35所述的浓缩物，其中水以8重量%至50重量%、或8重量%至40重量%、或8重量%至30重量%、或8重量%至20重量%、或8重量%至15重量%、或10重量%至50重量%、或10重量%至40重量%、或10重量%至30重量%、或10重量%至20重量%、或10重量%至15重量%、或15重量%至50重量%、或15重量%至40重量%、或15重量%至30重量%、或20重量%至60重量%、或20重量%至50重量%、或20重量%至40重量%的范围存在于所述浓缩物中。
实施方案37. 实施方案34或实施方案35所述的浓缩物，其中水以所述浓缩物的至少10重量%、至少15重量%、至少20重量%、至少30重量%、或甚至至少40重量%的量存在于所述浓缩物中。
实施方案38. 实施方案34-37中任一项所述的浓缩物，其中所述一种或多种水溶性聚合物进一步如在实施方案5-20中任一项所述。
实施方案39. 实施方案34-38中任一项所述的浓缩物，其包含压力保护添加剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、杀生物剂及其组合中的一种或多种，以至多40重量%的总量存在于所述组合物中，例如至多30重量%、至多20重量%、至多10重量%、或至多5重量%。
实施方案40. 实施方案34-38中任一项所述的浓缩物，其包含压力保护添加剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、润滑增强剂、摩擦改性剂、螯合剂、偶联剂、黄色金属抑制剂、杀生物剂及其组合中的一种或多种，以0.1-40重量%、或0.1-30重量%、或0.1-20重量%、或0.1-10重量%、或0.1-5重量%、或0.5-40重量%、或0.5-30重量%、或0.5-20重量%、或0.5-10重量%、或0.1-5重量%、或1-40重量%、或1-30重量%、或1-20重量%、或1-10重量%、或1-5重量%、或5-40重量%、或5-30重量%、或5-20重量%、或5-10重量%、或10-40重量%、或10-30重量%、或10-20重量%、或20-40重量%、或20-30重量%范围内的总量存在于所述组合物中。
实施方案41. 冷加工金属的方法，所述方法包括
使一个或多个加工工具的表面与实施方案1-33中任一项所述的金属加工流体组合物接触；和
用与所述金属加工流体组合物接触的所述一个或多个加工工具将金属制品的表面形成为期望的形状。
实施方案42. 实施方案41所述的方法，其中所述形成在0-95℃范围内的温度下进行，例如在10-95℃、或20-95℃、或40-95℃、或0-80℃、或10-80℃、或20-80℃、或40-80℃、或0-60℃、或10-60℃、或20-60℃、或40-60℃范围内。
实施方案43. 实施方案41或实施方案42所述的方法，其中所述冷加工是冷轧，并且其中所述一个或多个加工工具是一个或多个加工辊。
实施方案44. 冷加工金属的方法，所述方法包括
获得实施方案1-33中任一项所述的金属加工流体组合物的第一部分；
使一个或多个加工工具的表面与所述金属加工流体组合物的第一部分接触，并使第一金属制品的表面形成为与所述第一部分接触的期望的形状，以产生用过的第一部分；
用实施方案34-40中任一项所述的浓缩物处理所述用过的第一部分；
使所述一个或多个工作工具的表面与所述经处理的第一部分接触；和
将第二金属制品的表面形成为与所述经处理的第一部分接触的期望的形状。
实施方案45. 实施方案44所述的方法，所述方法进一步包括测量所述用过的第一部分的粘度；并且其中基于所述用过的第一部分的所测量的粘度，用一定量的浓缩物处理所述用过的第一部分，其量足以提供在40℃下的运动粘度在1 cSt至20 cSt范围内的所述经处理的第一部分。
实施方案46. 冷加工金属的方法，所述方法包括
将一定量的根据实施方案34-40中任一项所述的浓缩物溶解在水性流体(例如水)中以获得实施方案1-33中任一项所述的金属加工流体组合物，
其中所述顶部处理添加剂的量足以提供在40℃下的运动粘度在1 cSt至20 cSt范围内的所述金属加工流体组合物；
使一个或多个加工工具的表面与所述金属加工流体组合物接触；和
用与所述金属加工流体组合物接触的所述加工工具将金属制品的表面形成为期望的形状。
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