CN101161797B - 一种电火花线电极切割的水溶性放电介质组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电火花线电极切割的水溶性放电介质组合物，其包括如下组分：聚烷基二醇和/或多元醇20～46％重量，醇胺类2～8％重量，水溶防锈剂26～40％重量，非离子表面活性剂2～4％重量，阴离子表面活性剂3～6％重量，增稠剂溶液1～2％重量，消泡剂0.2～1.0％重量，铜合金缓蚀剂0.01～0.04％重量，防霉剂0.2～0.5％重量，水质稳定剂0.5～1.0％重量，蒸馏水为平衡量，将各组分简单混合在一起即可制得本发明的组合物。本发明的组合物可长期使用不排放或极少排放、对工作环境和大自然无污染、无毒、无害，并对人体无刺激。
Description
技术领域
本发明涉及一种电火花线电极切割的放电介质组合物，特别是涉及一种电火花线电极切割的水溶性放电介质组合物。
背景技术
数控高速走丝电火花线电极切割机是电加工机床的主要类型之一，其所用的工作液是脉冲放电的介质，同时起到冷却、灭弧、冲洗排屑和防锈的作用，对加工工艺指标具有很大影响。低速走丝电火花线切割采用纯净水作放电介质。高速走丝电火花线切割之前普遍采用的是含有矿物油的乳化液，但由于乳化液中的矿物油在电火花高温下裂解、聚合形成粘稠的黑色油泥，使用中存在诸多问题：1、污染工作环境；2、在切割加工过程中产生黑油泥，导致工作液失效很快，使用10天左右必须更换新的工作液，排放频繁，造成环境污染；3、工件上的油泥须用溶剂油清洗，不仅对操作者的皮肤产生危害，还给工作现场造成火灾隐患；4、油泥造成排屑不畅、冷却不良，导致耐高温和粘硬材料很难切割或切割效率很低。
2004年12月刊的《润滑油》公开了方建华等人研制的环境友好水基电火花线切割金属加工液，但由于其配方中缺少有效的防锈剂组分，存在机床和工件的防锈问题，又因其构成中有较大量的无机盐等电解质造成工作液的电阻率偏低，导致切割效率低。
Fábio N.
在Journal of Materials Processing Technology149(2004)341-346中公开了关于水基介电液的综述，但仅为针对成型电极的研究，没有公开对线电极放电火化切割的研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可长期使用不排放(或极少排放)、对工作环境和大自然无污染、无毒、无害，并对人体无刺激的电火花线电极切割的水溶性放电介质组合物。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电火花线电极切割的水溶性放电介质组合物，其包括如下组分：
聚烷基二醇和/或多元醇 20～46％重量
醇胺类 2～8％重量
水溶防锈剂 26～40％重量
非离子表面活性剂 2～4％重量
阴离子表面活性剂 3～6％重量
增稠剂溶液 1～2％重量
消泡剂 0.2～1.0％重量
铜合金缓蚀剂 0.01～0.04％重量
防霉剂 0.2～0.5％重量
水质稳定剂 0.5～1.0％重量
蒸馏水 平衡量。
上述水溶性放电介质组合物，其中，所述聚烷基二醇和/或多元醇选自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇中的一种或多种，其中聚乙二醇的分子量为200～800。
上述水溶性放电介质组合物，其中，所述水溶防锈剂为混合物A和/或CP-9，混合物A为A1和A2的混合物，A1选自
240、硼酸、对叔丁基苯甲酸、C6～C14脂族二元酸和辛酸中的一种或多种；A2选自一乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、混合异丙醇胺、吗啉、丁醇胺中的一种或多种；其中腐蚀抑制剂CP-9和
240为LUBRIZOL公司商品，市场上可以购得。
上述水溶性放电介质组合物，其中，所述增稠剂溶液为纤维素溶液，普通市售胶水类。
上述水溶性放电介质组合物，其中，所述醇胺类选自单乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、丁醇胺、二乙二醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或多种。
上述水溶性放电介质组合物，其中，所述非离子表面活性剂选自酰胺、聚环氧乙烷一环氧丙烷醚和二羟基聚醚PE系列中的一种或多种。
上述水溶性放电介质组合物，其中，所述阴离子表面活性剂选自醚羧酸盐、烷基磺酰胺羧酸盐、硫酸盐(酯)、磷酸盐(酯)中的一种或多种。
上述水溶性放电介质组合物，其中，所述铜合金缓蚀剂为苯三唑、咪唑啉或甲基苯三唑；所述消泡剂为乳化硅油或聚醚；所述防霉剂为六氢化三嗪、异噻唑啉酮或Forte中的一种或多种，其中Forte是Sch ülke&Mayr公司的产品。
上述水溶性放电介质组合物，其中，所述水质稳定剂选自次氨基三乙酸、乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸二钠中的一种或多种。
本发明的水溶性放电介质组合物采用简单混合方法即可制得，在实际使用中将制得的组合物稀释到25％。
本发明的电火花线电极切割的水溶性放电介质组合物具有如下有益效果：
1.工艺过程中不产生黑油泥，工作环境卫生，工件不再需要用溶剂油清洗，免除了对皮肤的危害、免除了火灾隐患；
2.使用中电蚀产物在水中是分散的，可用过滤的方法除掉，因而可长期使用不排放，不会污染环境；
3.经小鼠毒理试验结论是“属实际无毒级”，对人安全，无刺激性异味，对皮肤无刺激；
4.排屑好，自然落料，适合切割各种材料，切割铝合金、镁铝合金、硬质合金、钛合金等效果尤显突出。
具体实施方式
实施例1：一种电火花线电极切割的水溶性放电介质组合物，包括如下组分：
聚烷基二醇和/或多元醇 20％重量
醇胺类 2％重量
水溶防锈剂 36％重量
非离子表面活性剂 4％重量
阴离子表面活性剂 6％重量
增稠剂溶液 2％重量
消泡剂 1％重量
铜合金缓蚀剂 0.01％重量
防霉剂 0.5％重量
水质稳定剂 1％重量
蒸馏水 平衡量。
其中，聚烷基二醇和/或多元醇为乙二醇和聚乙二醇的1∶1混合物，其中聚乙二醇的优选分子量是600～800；醇胺类为三乙醇胺和丁醇胺1∶1的混合物；水溶防锈剂为
240与异丙醇胺反应物(以F1表示)、硼酸与吗啉和丁醇胺反应物(以F2表示)、C6～C10脂族二元混合酸与一乙醇胺和三乙醇胺反应物(以F3表示)、辛酸的混合物，F1∶F2∶F3∶辛酸≈2∶1∶1∶0.25；非离子表面活性剂为聚环氧乙烷一环氧丙烷醚和二羟基聚醚PE的1.5∶1的混合物；阴离子表面活性剂是醚羧酸盐和磷酸盐的3∶1混合物；增稠剂溶液是纤维素溶液，普通市售胶水；铜合金缓蚀剂是苯三唑和咪唑啉1∶1的混合物；消泡剂是乳化硅油；防霉剂是六氢化三嗪和Forte的1∶1混合物；水质稳定剂是乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二钠的混合物。
将上述物质简单混合在一起即可制得本发明的组合物。
效果试验数据请参见表1、表2和表3。
实施例2：一种电火花线电极切割的水溶性放电介质组合物，包括如下组分：
聚烷基二醇和/或多元醇 28％重量
醇胺类 4％重量
水溶防锈剂 26％重量
非离子表面活性剂 3％重量
阴离子表面活性剂 4.5％重量
增稠剂溶液 1.5％重量
消泡剂 0.8％重量
铜合金缓蚀剂 0.03％重量
防霉剂 0.3％重量
水质稳定剂 1％重量
蒸馏水 平衡量。
其中，聚烷基二醇和/或多元醇为二乙二醇、三乙二醇和聚乙二醇的混合物，其中聚乙二醇的优选分子量是400～600；醇胺类是单乙醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇的1∶1混合物；水溶防锈剂是硼酸与一乙醇胺和三异丙醇胺反应物(以F4表示)、对叔丁基苯甲酸与二异丙醇胺反应物(以F5表示)、C12～C14脂族混合二元酸与混合异丙醇胺反应物(以F6表示)、辛酸的混合物，F4∶F5∶F6∶辛酸≈1∶1∶2∶0.2；非离子表面活性剂是酰胺和二羟基聚醚PE的1∶1混合物；阴离子表面活性剂是烷基磺酰胺羧酸盐和硫酸盐(酯)的2∶1混合物；增稠剂溶液为纤维素溶液，普通市售胶水；消泡剂是环氧丙烷聚醚；铜合金缓蚀剂是苯三唑；防霉剂是Forte；水质稳定剂是次氨基三乙酸。
将上述物质简单混合在一起即可制得本发明的组合物。
效果试验数据请参见表1、表2和表3。
实施例3：一种电火花线电极切割的水溶性放电介质组合物，包括如下组分：
聚烷基二醇和/或多元醇 36％重量
醇胺类 8％重量
水溶防锈剂 26％重量
非离子表面活性剂 3％重量
阴离子表面活性剂 3％重量
增稠剂溶液 2％重量
消泡剂 0.2％重量
铜合金缓蚀剂 0.03％重量
防霉剂 0.5％重量
水质稳定剂 0.5％重量
蒸馏水 平衡量。
其中，聚烷基二醇和/或多元醇是丙三醇和聚乙二醇的混合物，其中聚乙二醇的分子量是200～400；醇胺类是三异丙醇胺和二乙二醇胺的1∶1混合物；水溶防锈剂是C10～C12脂族二元混合酸与三异丙醇胺和丁醇胺的反应物、CP-9、辛酸的2∶1∶0.1混合物；非离子表面活性剂是酰胺和聚环氧乙烷-环氧丙烷醚的1∶1混合物；阴离子表面活性剂是醚羧酸盐和硫酸盐(酯)的2∶1混合物；所述铜合金缓蚀剂是苯三唑和甲基苯三唑的1∶1混合物；消泡剂是乳化硅油；防霉剂是六氢化三嗪和Forte的混合物；水质稳定剂是乙二胺四乙酸二钠盐。
将上述物质简单混合在一起即可制得本发明的组合物。
效果试验数据请参见表1、表2和表3。
实施例4：一种电火花线电极切割的水溶性放电介质组合物，包括如下组分：
聚烷基二醇和/或多元醇 46％重量
醇胺类 6％重量
水溶防锈剂 40％重量
非离子表面活性剂 2％重量
阴离子表面活性剂 5％重量
增稠剂溶液 1％重量
消泡剂 0.6％重量
铜合金缓蚀剂 0.04％重量
防霉剂 0.2％重量
水质稳定剂 0.8％重量
蒸馏水 平衡量
其中，聚烷基二醇和/或多元醇是三乙二醇、丙二醇的2∶1混合物；醇胺类是三乙醇胺二异丙醇胺的1∶1混合物；水溶防锈剂是
240和三异丙醇胺反应物、CP-9、辛酸的1∶2∶0.1混合物；非离子表面活性剂是聚环氧乙烷-环氧丙烷醚；阴离子表面活性剂是醚羧酸盐；增稠剂溶液是纤维素溶液，普通市售胶水；铜合金缓蚀剂是苯三唑；消泡剂是乳化硅油；防霉剂是六氢化三嗪和Forte的1∶1混合物；水质稳定剂是次氨基三乙酸和乙二胺四乙酸二钠的混合物。
将上述物质简单混合在一起即可制得本发明的组合物。
效果试验数据请参见表1、表2和表3。
表1在相同条件下切割大厚度工件的生产率和相关现象
表2在相同条件下采用中细规准切割的生产率和相关现象
表3实施例的主要理化技术指标
Claims (5)
1.一种电火花线电极切割的水溶性放电介质组合物，其包括如下组分：
聚烷基二醇和/或多元醇 20～46％重量
醇胺类 2～8％重量
水溶防锈剂 26～40％重量
非离子表面活性剂 2～4％重量
阴离子表面活性剂 3～6％重量
增稠剂溶液 1～2％重量
消泡剂 0.2～1.0％重量
铜合金缓蚀剂 0.01～0.04％重量
防霉剂 0.2～0.5％重量
水质稳定剂 0.5～1.0％
蒸馏水 平衡量
其中：
所述的水溶防锈剂为混合物A，混合物A为A1和A2的混合物，A1选自硼酸、对叔丁基苯甲酸、C6～C14脂族二元酸和辛酸中的一种或多种；A2选自一乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、混合异丙醇胺、吗啉、丁醇胺中的一种或多种；所述非离子表面活性剂选自酰胺、聚环氧乙烷-环氧丙烷醚和二羟基聚醚PE系列中的一种或多种；
所述阴离子表面活性剂选自醚羧酸盐、烷基磺酰胺羧酸盐、硫酸盐、磷酸盐中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的水溶性放电介质组合物，其特征在于，所述聚烷基二醇和/或多元醇选自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇中的一种或多种，其中聚乙二醇的分子量为200～800。
3.如权利要求1所述的水溶性放电介质组合物，其特征在于，所述增稠剂溶液为纤维素溶液。
4.如权利要求1所述的水溶性放电介质组合物，其特征在于，所述醇胺类选自单乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、丁醇胺、二乙二醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的水溶性放电介质组合物，其特征在于，所述水质稳定剂选自次氨基三乙酸、乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸二钠中的一种或多种。
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