CN101870909A - 一种镁合金切削液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属切削液，尤其涉及一种镁合金切削液，本发明包括基础油、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、防锈剂、润滑剂、耦合剂、缓蚀剂、杀菌剂原料，本发明中的独特配方，不仅使镁合金在5％的稀释液中、55℃下连续浸泡30天以上，不产生变色腐蚀现象，有效抑制镁合金在水中的氢释现象，而且该产品抗硬水高达10000ppm，且工作液能使用半年以上；同时，本发明具有优异的防锈、润滑、冷却等性能；另外，该切削液除了可以用在镁合金的加工上，也可以用在铝合金、铸铁、不锈钢等金属的加工上。

Description

一种镁合金切削液

技术领域：

本发明涉及一种金属切削液，尤其涉及一种镁合金切削液。

背景技术：

镁合金密度不到铝合金的2/3，钢的1/4，具有较高的比强度和比刚度，良好的尺寸稳定性、机加工性、导电导热性；此外，在电磁屏蔽性、减震性等方面也具有优异的性能。尽管有着丰富的储量和优异的结构性能，迄今为止，镁作为结构材料的应用潜力与现实之间依然存在巨大反差。造成这种现状的主要原因就是镁的腐蚀问题，即较差的耐蚀性是制约镁合金发挥潜力的瓶颈。

作为轻量化结构材料，镁合金在汽车、电子电器、航空等众多领域中获得了广泛的关注，随着应用的日益深入，水基镁合金切削液的逐渐成为人们感兴趣的研究方向，镁合金切削液有两大技术难点，一是镁合金非常活泼，要有效的抑制它的腐蚀；二是在镁合金加工过程中，随着镁金属不断溶解在水中，水的硬度逐渐升高，所以要有极高的抗硬水性，防止在不断使用中出现硬度过高而破乳，同时减少其由于水解所产生的氢释。

目前，国内外润滑油公司都致力于研究一种镁合金切削液，但是市场上所售的镁合金切削液的抗硬水性能不够，很容易发生破乳而失效，或者就是对镁合金的防腐不够，镁合金在加工过程中很容易出现变色等腐蚀现象，从而影响了其工业应用。随着镁合金应用面和使用量的急剧增大，耐硬水的高效长寿型镁合金切削液的研制就显得非常迫切。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种具有优良的稳定性、防腐性和防锈性的镁合金切削液。

本发明是通过以下技术来得以实现的：

一种镁合金切削液；包括水和以下重量百分比的原料：

基础油              40％～60％

非离子表面活性剂    3％～8％

阴离子表面活性剂    2％～10％

多功能表面活性剂    5％～9％

抗硬水表面活性剂    1％～4％

防锈剂              5％～15％

镁合金缓蚀剂        1％～5％

杀菌剂              1％～4％；

其中，基础油或油性剂是矿物油、聚α-烯烃、植物油、改性植物油或植物系油酸酯、二元酯类、聚合酯、聚醚、不饱和脂肪酸酯、饱和脂肪酸酯的一种或几种混合物；非离子表面活性剂是失水山梨醇油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或几种混合物；阴离子表面活性剂是油酸、羧酸、二聚酸、妥尔油酸、蓖麻油酸的一种或几种及烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等中的一种或多种混合物；高效多功能表面活性剂是是特种混合多聚酸与烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇的一种或几种的混合物；抗硬水表面活性剂是醚羧酸铵盐。防锈剂是硼酸、葵二酸、三聚酸、二聚酸、有机羧酸盐的一种或几种的混合物；镁合金缓蚀剂是磷酸酯、妥尔油与2-氨基-2-甲基-1-丙醇、偏硅酸钠、改性磷酸酯的一种或几种的混合物；杀菌剂是三嗪衍生物、吗啉衍生物、3、3-亚甲基(5-甲基噁唑烷)的一种或几种。

所述的高效多功能表面活性剂所用的特种混合多聚酸，是丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、葵酸、十一碳酸、十二碳酸、十四碳酸、十七碳酸、十八碳酸、油酸等脂肪族单羧酸，另外还有乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、葵二酸、十一碳二酸、十二碳二酸、十三碳二酸、十四碳二酸、十五碳二酸、十六碳二酸等脂肪族二羧酸以及由此聚合的二聚酸，多聚酸的一种或几种的混合物，其不仅具有良好的乳化性，还具有优异的防锈性能。

所述的醇醚羧酸铵盐，是醇醚羧酸和烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等有机胺中的一种或几种混合物按以下比例反应而生成的；醇醚羧酸∶有机胺＝1∶1～1∶2.1。

所述的缓蚀剂中含有磷酸酯或改性磷酸酯，改性磷酸酯是优先选用P₂O₅、磷酸双酯、磷酸单酯与磷酸单体、烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、羟基丙烯酸酯的一种或几种的混合物，其用量在1％～3％。

下面对本发明做更详细的描述：普通的切削液，因为防锈性和抗硬水性能差导致了对镁合金的耐腐蚀方面差，镁合金产品在加工中容易腐蚀变色，切削液使用寿命短，产品容易破乳而失效。本发明着眼于这些原有的问题，通过一种特种混合多聚酸来优化该发明的乳化性和防锈性，该特种多聚酸是优选油酸，妥尔油酸，马来酸，蓖麻油酸，羧酸，二聚酸等一种或二种聚合成的混合多聚酸，该混合多聚酸具有良好的乳化性和防锈性，能有效提高切削液的分散能力和防锈能力。该混合多聚酸的使用量为6％～10％，作为本发明中所使用的特种混合多聚酸，可以是丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、葵酸、十一碳酸、十二碳酸、十四碳酸、十七碳酸、十八碳酸、油酸等脂肪族单羧酸，另外还有乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、葵二酸、十一碳二酸、十二碳二酸、十三碳二酸、十四碳二酸、十五碳二酸、十六碳二酸等脂肪族二羧酸以及由此聚合的二聚酸，多聚酸。这种特种多聚酸能提高切削液的防锈能力，乳化能力，使切削液在用大量水稀释后，形成颗粒极小的微乳液，也提高了耐硬水能力。

另外使用了改性磷酸酯，改性磷酸酯呈现出结构、性能多样化的特点，能有效弥补天然磷脂在某些性能方面的不足，两者结合使用可达到完美的应用效果。通常合成磷酸酯与天然磷脂一样，具有优良的润湿性、洗净性、增溶性、乳化分散性，优于一般阴离子表面活性剂的耐电解质、耐硬水性，易生物降解性，较低的刺激性，而且还有优异的防锈性。改性磷酸酯是优先选用P₂O₅，磷酸双酯、磷酸单酯与磷酸单体、烷基胺，三乙醇胺，单乙醇胺，2-氨基-2-甲基-1-丙醇、羟基丙烯酸酯的一种或几种的混合物，采用长链脂肪醇或脂肪醇醚、含羟基的天然油脂如蓖麻油、菜籽油、葵花籽油、棉籽油、鱼油和羊毛脂等合成磷酸酯加脂剂。在磷酸化反应之前，对长链脂肪醇或脂肪醇醚、含羟基的天然油脂进行适当的改性处理，如酯交换反应、酰胺化反应、磺化反应、季铵化反应、硫酸化反应、卤化反应及醚化反应等，合理地引入更多的活性基团或暴露更多的活性基团，再进行磷酸化反应，有效地优化组合，使合成的磷酸酯具有最优化的加脂性能。通过多种防锈剂的联合使用，使本发明的切削液体系对镁合金的防腐蚀有一个很好的保护作用，和同类产品做了一个对比试验，如表1所示：

抗硬水的提高主要是由于醇醚羧酸和烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等有机胺中的一种或几种混合物在最佳配比下使用，从而使得5％的切削液的抗硬水性提高到10000ppm，目前市场上普通的切削液的抗硬水性能只有1000ppm左右，大部分高硬水的切削液的抗硬水性能达到2000ppm，专用于加工镁合金的切削液的抗硬水性能也只有5000ppm，目前发现的最高的耐硬水切削液的抗硬水性能达到了7000ppm，是申请号200510041473所涉及的耐硬水水溶性切削液。我们比较了国内外比较好的镁合金切削液产品的抗硬水性能，如表1所示：

表1同类产品的抗硬水性能，防锈性能对比

本发明的有益效果为：本发明由基础油、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、防锈剂、润滑剂、耦合剂、缓蚀剂、杀菌剂等组成，以特种混合多聚酸和改性磷酸酯为添加剂，使该切削液有优良的防锈性能。在镁合金切削加工上，本发明中的独特配方，不仅使镁合金在5％的稀释液中、55℃下连续浸泡30天以上，不产生变色腐蚀现象，有效抑制镁合金在水中的氢释现象，而且该产品抗硬水高达10000ppm，且工作液能使用半年以上；同时，具有优异的防锈、润滑、冷却等性能。而且，该切削液除了可以用在镁合金的加工上，也可以用在铝合金，铸铁，不锈钢等金属的加工上，尤其是对于硬水比较高的地区。

具体实施方式：

实施例1

一种镁合金切削液；包括以下重量百分比的原料：环烷基矿物油和不饱和酯60％，失水山梨醇油酸酯3％，蓖麻油酸2％，油酸、妥尔油酸的混合多聚酸1％，三乙醇胺1％，单乙醇胺3％，烷基胺2％，醚羧酸铵盐3％，多聚酸和二聚酸的混合物7％，妥尔油3％，改性磷酸酯和磷酸酯的混合物3％，三嗪衍生物3％和余量水。

实施例2

一种镁合金切削液；包括以下重量百分比的原料：蓖麻油不饱和脂肪酸酯45％，烷基酚聚氧乙烯醚8％，二聚酸和蓖麻油酸2％，蓖麻油酸3％，三乙醇胺1％，单乙醇胺3％，烷基胺2％，醚羧酸铵盐1％，二聚酸和有机羧酸盐的混合物10％，镁合金缓蚀剂磷酸酯1％，3、3-亚甲基(5-甲基噁唑烷)3％和余量水。

实施例3

一种镁合金切削液；包括以下重量百分比的原料：葵花籽油和棉籽油的混合油50％，脂肪醇聚氧乙烯醚3％，2-氨基-2-甲基-1-丙醇2％，醚羧酸铵盐2％，油酸、妥尔油酸和马来酸聚合的聚合物30％，三乙醇胺1％，单乙醇胺4％，二聚酸和有机羧酸盐的混合物15％，妥尔油与2-氨基-2-甲基-1-丙醇的混合物5％，改性磷酸酯和磷酸酯的混合物2％，三嗪衍生物和吗啉衍生物的混合物4％和余量水。

实施例4

一种镁合金切削液；包括以下重量百分比的原料：环烷基矿物油和合成酯60％，失水山梨醇油酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚的混合物3％，妥尔油酸、三乙醇胺、单乙醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇的混合物10％，丙酸聚合物5％，醚羧酸铵盐1％，单乙醇胺3％，三乙醇胺和单乙醇胺的混合物1％，二聚酸5％、偏硅酸钠3％，改性磷酸酯和磷酸酯的混合物2％，三嗪衍生物3％和余量水。

实施例5

一种镁合金切削液；包括以下重量百分比的原料：聚α～烯烃和菜子油混合物60％，烷基酚聚氧乙烯醚5％，油酸、羧酸、二聚酸和妥尔油酸的混合物7％，妥尔油酸4％，烷基胺2％，单乙醇胺3％，有机羧酸盐7％，改性磷酸酯3％，3、3-亚甲基(5-甲基噁唑烷)3％和余量水。

同实施例1，然后对其做稳定性，防锈性，抗硬水性，消泡性等方面的检测，结果如表2所示。

表2：

总结：通过以上实施例和比较例的对比可以看出，采用本发明的混合中处理添加剂所制得的耐高硬水的高性能长寿命的镁合金切削液，抗硬水性能显著提高，对镁的防腐蚀效果明显提高。

以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括本发明专利申请范围内。

Claims (4)

1.一种镁合金切削液；其特征在于：包括水和以下重量百分比的原料：

基础油              40％～60％

非离子表面活性剂    3％～8％

阴离子表面活性剂    2％～10％

多功能表面活性剂    5％～9％

抗硬水表面活性剂    1％～4％

防锈剂              5％～15％

镁合金缓蚀剂        1％～5％

杀菌剂              1％～4％；

其中，基础油或油性剂是矿物油、聚α-烯烃、植物油、改性植物油或植物系油酸酯、二元酯类、聚合酯、聚醚、不饱和脂肪酸酯、饱和脂肪酸酯的一种或几种混合物；非离子表面活性剂是失水山梨醇油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或几种混合物；阴离子表面活性剂是油酸、羧酸、二聚酸、妥尔油酸、蓖麻油酸的一种或几种及烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等中的一种或多种混合物；高效多功能表面活性剂是是特种混合多聚酸与烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇的一种或几种的混合物；抗硬水表面活性剂是醚羧酸铵盐。防锈剂是硼酸、葵二酸、三聚酸、二聚酸、有机羧酸盐的一种或几种的混合物；镁合金缓蚀剂是磷酸酯、妥尔油与2-氨基-2-甲基-1-丙醇、偏硅酸钠、改性磷酸酯的一种或几种的混合物；杀菌剂是三嗪衍生物、吗啉衍生物、3、3-亚甲基(5-甲基噁唑烷)的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的镁合金切削液；其特征在于：高效多功能表面活性剂所用的特种混合多聚酸，是丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、葵酸、十一碳酸、十二碳酸、十四碳酸、十七碳酸、十八碳酸、油酸等脂肪族单羧酸，另外还有乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、葵二酸、十一碳二酸、十二碳二酸、十三碳二酸、十四碳二酸、十五碳二酸、十六碳二酸等脂肪族二羧酸以及由此聚合的二聚酸、多聚酸的一种或几种的混合物，其不仅具有良好的乳化性，还具有优异的防锈性能。

3.根据权利要求1所述的镁合金切削液；其特征在于：所述的醇醚羧酸铵盐，是醇醚羧酸和烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等有机胺中的一种或几种混合物按以下比例反应而生成的；醇醚羧酸∶有机胺＝1∶1～1∶2.1。

4.根据权利要求1所述的所述的镁合金切削液；其特征在于：缓蚀剂中含有磷酸酯或改性磷酸酯，改性磷酸酯是优先选用P₂O₅、磷酸双酯、磷酸单酯与磷酸单体、烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、羟基丙烯酸酯的一种或几种反应而生成的混合物，其用量在1％～3％。