CN100482772C - 切削液组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种切削液组合物，主要解决现有技术中存在含钴硬质合金加工过程中钴易渗出的问题。本发明通过采用由防锈剂、醇胺或醇胺与无机碱的混合物、四氮唑类化合物及水组成切削液组合物的技术方案较好地解决了该问题，可用于加工刀具含钴或者被加工材料含钴的各种切削加工过程。

Description

切削液组合物

技术领域

本发明涉及一种切削液组合物，特别是关于一种用于含钴被加工材料切削加工过程中，具有抑制金属钴渗出的切削液组合物。

背景技术

随着科技的发展，更多的金属材料被应用到工业中来。金属钴是作为一种粉末合金粘结剂，加入到粉末金属碳化物(碳化钨、碳化钛等)基体中，通过压制和高温烧结制成钨钴硬质合金。这种材料具有极高的硬度和抗磨损性能，被广泛应用在航空发动机上许多易磨损的零部件、石油化工领域的泵柱、磨环、轴套部件、制造高性能的模具中，其中应用最广泛的是制造高效率的切削刀具。

钨钴合金材料加工采用普通的切削液加工时，钴元素在被加工液浸泡或冲刷溶解后，会渗出原合金材料进入加工液，造成了钨钴合金的耐磨性和强韧性下降；同时，由于渗入加工液的钴是重金属，加工液排放时会造成严重的环境污染。

国外自20世纪80年代开展了相关工作。John M.McChesney和Perry E.Landers申请的专利：US4315889、EP0068061和CA1144144中，均描述了通过加入三氮唑或噻二唑类化合物能抑制钴渗出的情况。

 Rolf和Irene Johansson在US4976919和EP0180561中提到通过一种烷基醇胺类物质起到抑钴的作用，该两篇专利的内容基本相同。

 Rolf在专利US6432890中介绍了将单或二烷基磷酸酯与烷基醇胺复合使用，可以进一步改善金属加工液的抑钴效果，但含磷的水溶性切削液废液排放后易对水体产生富磷化影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在含钴硬质合金加工过程中钴易渗出的问题，提供一种新的切削液组合物。该切削液组合物用于含钴刀具或含钴加工材料的切削加工过程中，具有抑钴性能优良且抗磨性能良好的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种切削液组合物，以重量百分比计包括以下组分：

a)1～40％的防锈剂；

b)10～70％的醇胺或醇胺与无机碱的混合物；

c)0.1～10％的四氮唑类化合物；

d)余量的水；

其中四氮唑类化合物具有(I)的化学通式：

式(I)中R选自H、芳基或含1～16个碳原子的烷基。

上述技术方案中，防锈剂优选方案选自硼酸、硼酸盐、硼酸酯、羧酸、酰胺或无机盐中的至少一种；以重量百分比计防锈剂的用量优选范围为5～25％。羧酸优选方案选自含有2～16个碳原子的直链或支链烷基羧酸中的至少一种；更优选方案选自一元羧酸、二元羧酸或三元羧酸中的至少一种。酰胺优选方案选自脂肪酸单乙醇酰胺、脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪酸二异丙醇酰胺或硼酰胺中的至少一种。无机盐优选方案选自钼酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐、碳酸盐或磷酸盐中的至少一种，更优选方案选自钠盐、钾盐或胺盐中的至少一种。醇胺或醇胺与无机碱混合物的用量以重量百分比计优选范围为20～50％；醇胺优选方案选自单乙醇胺、二乙醇胺、二乙二醇胺三乙醇胺、异丙醇胺或丁醇胺中的至少一种；无机碱优选方案选自氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种。四氮唑类化合物中的R优选方案选自H、芳基或含1～12个碳原子的烷基中的至少一种；以重量百分比计，四氮唑类化合物的用量优选范围为1～5％。切削液组合物，以重量百分比计还包括0.1～20％的表面活性剂和0.1～20％的润滑剂中的至少一种；表面活性剂优选方案选自聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯或醇胺皂中的至少一种，其用量优选范围为2～10％；润滑剂优选方案选自硫化脂肪酸酯、多元醇、多元醇酯、脂肪酸皂、硫酸盐或硫酸酯中的至少一种，其用量优选范围为2～10％。

本发明切削液组合物的制备方法：将各种原料在50～70℃温度下逐个加入搅拌，使其全部溶解，即可得到本发明的产品。

本发明中所述的四氮唑类化合物主要通过在金属加工材料表面形成了一层钝化保护膜，从而能有效抑制材料中钴的渗出；同时四氮唑类化合物为含4个N原子的五元杂环化合物，与三氮唑类化合物相比，其化学结构更加致密，因此其具有更好的抗磨性能。用本发明的切削液组合物用于加工刀具含钴或者被加工材料含钴的切削加工过程，能够有效抑制钴的渗出，可使钴的析出量维持在10ppm内，同时其抗磨性能得到一定改善，其磨斑直径可减小10％左右，取得较好的技术效果。

根据本发明配制的组合物，为浅黄色至黄棕色均匀液体，使用时可根据加工需要，即可用浓缩液，也可用稀释液，即将组合物与水配制成切削液使用液，一般稀释浓度为5～20％。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

具体实施方式

【实施例1】

按照表1中的重量百分比，分别称取15克乙醇胺硼酸酯、5克钼酸钠、20克一异丙醇胺、8克单乙醇胺、4克油酸醇胺皂和32克水，在50～70℃温度下加热溶解，然后加入6克5-正辛基四氮唑和10克AE0-9，继续恒温搅拌至完全均匀，可得到淡黄色透明液体。将该液体按照5％重量比例加水稀释后的稀释液。

抑钴性能试验所采用粉末合金材料，从某加工车间取来后精磨取得。试验时，先量取100毫升稀释液，然后加入5克含钴的粉末合金材料，摇动后静置。5天后液体中钴的溶解量用默克公司的分析棒测定。液体中的钴含量越低，说明该试验液体防渗钴的能力越强。抗磨性能按SH/T0189进行，磨斑直径越小说明试验液体的抗磨性能越好。试验结果见表2。

【实施例2～9】和【比较例1～2】

按【实施例1】的各个步骤配制切削液组合物和测试抑钴性能及抗磨性能，只是改变各组份的用量及成份，其切削液组合物组成见表1，试验结果见表2。

表2 试验结果

 

组分	Co含量ppm	磨斑直径(98牛顿，30分钟，1200转/分钟)，毫米
			实施例1	1	0.65
实施例2	2	0.64
			实施例3	3	0.64
实施例4	3	0.63
			实施例5	4	0.62
实施例6	5	0.60
			实施例7	8	0.66
实施例8	10	0.64
			实施例9	3	0.61
比较例1	260	0.73
			比较例2	7	0.71

Claims (9)

1、一种切削液组合物，以重量百分比计包括以下组分：

a)1～40％的防锈剂；

b)10～70％的醇胺或醇胺与无机碱的混合物；

c)0.1～10％的四氮唑类化合物；

d)余量的水；

其中四氮唑类化合物具有(I)的化学通式：

式(I)中R选自H、芳基或含1～16个碳原子的烷基。

2、根据权利要求1所述的切削液组合物，其特征在于防锈剂选自硼酸、硼酸盐、硼酸酯、羧酸、酰胺或无机盐中的至少一种；以重量百分比计防锈剂的用量为5～25％。

3、根据权利要求2所述的切削液组合物，其特征在于羧酸选自含有2～16个碳原子的直链或支链烷基羧酸中的至少一种；酰胺选自脂肪酸单乙醇酰胺、脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪酸二异丙醇酰胺或硼酰胺中的至少一种；无机盐选自钼酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐、碳酸盐或磷酸盐中的至少一种。

4、根据权利要求3所述的切削液组合物，其特征在于羧酸选自一元羧酸、二元羧酸或三元羧酸中的至少一种；无机盐选自钠盐、钾盐或胺盐中的至少一种。

5、根据权利要求1所述的切削液组合物，其特征在于醇胺选自单乙醇胺、二乙醇胺、二乙二醇胺 三乙醇胺、异丙醇胺或丁醇胺中的至少一种；无机碱选自氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种。

6、根据权利要求1所述的切削液组合物，其特征在于以重量百分比计醇胺或醇胺与无机碱混合物的用量为20～50％。

7、根据权利要求1所述的切削液组合物，其特征在于四氮唑类化合物中的R选自H、芳基或含1～12个碳原子的烷基中的至少一种；以重量百分比计，四氮唑类化合物的用量为1～5％。

8、根据权利要求1所述的切削液组合物，其特征在于以重量百分比计组合物中还包括0.1～20％的表面活性剂和0.1～20％的润滑剂中的至少一种，表面活性剂选自聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯或醇胺皂中的至少一种；润滑剂选自硫化脂肪酸酯、多元醇、多元醇酯、脂肪酸皂、硫酸盐或硫酸酯中的至少一种。

9、根据权利要求8所述的切削液组合物，其特征在于以重量百分比计表面活性剂用量为2～10％和以重量百分比计润滑剂用量为2～10％。