CN102311860A - 用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液及其使用方法，切削液按重量份包括下列组分：有机胺、有机酸、水溶性磷酸酯、聚醚、防锈缓蚀剂、分散剂及表面活性剂、防腐杀菌剂、抗硬水剂、消泡剂、助剂和水；本发明的切削液利用环保型的润滑剂、极压剂和防锈剂的合理搭配，保证了切削液的润滑性、极压性和防锈性；利用有机碱和有机酸以及特殊助剂的合理搭配，大大减弱了切削液对粘胶的腐蚀溶解现象；利用分散剂及表面活性剂来降低溶液的表面张力，从而增强了切削液的渗透性和沉降性能；最终产品的pH值为7.5-8.5；该液对粘接钕铁硼材料的粘胶在加工周期内溶解性极小，不会出现因切削液溶解粘胶而造成产品加工精度误差大或刀具损坏的状况。

Description

用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液及其使用方法

技术领域

本发明涉及机械加工用润滑冷却液及其使用方法，特别涉及一种用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液及其使用方法。

背景技术

钕铁硼材料因含有稀土元素，化学性质活泼，且粉末冶金体有空隙，不同金属间易形成原电池反应等，使其易氧化、易腐蚀，且材料本身硬度高、脆性大，属于难加工材料。目前汝铁硼材料需要通过火漆(虫胶)或502胶水等进行相互粘接后再进行切片加工。因此在其切片加工(主要是内圆切片)工艺中，必须使用具有良好的润滑、防锈、清洗、冷却和沉降效果，且在一定时间内对粘接胶的溶解性极小的切削液。

现有技术中，普遍采用的切削液按其类型分为油基切削液和水基切削液两大类。油基切削液采用矿物油和脂肪油为原料，润滑性好，渗透性强，但冷却性、清洗性和沉降性较差，易产生环境污染和火灾危险，目前正逐步被水基切削液取代。全合成水基切削液因不含矿物油，在冷却性、清洗性、沉降性、稳定性以及使用寿命等方面都具有显著的特点，因而逐步获得广泛的应用。但是，现有的水基切削液并不是针对于钕铁硼材料切片加工用的，而只是应用于铁、铝、铜等金属的切削的通用性产品，使用时存在润滑性不足、防锈性较差、沉降性待改善、溶解粘接钕铁硼材料用的粘胶导致粘接的材料松动或脱落而导致产品加工精度误差加大或造成刀具损坏等严重事故。

专利CN101414502A介绍了一种使用水基切削液的永磁材料的加工方法。专利CN1746281A公布的一种环保型水基合成切削液，具有环保、稳定以及一定的润滑性和防锈性；但其并不适用于汝铁硼材料的切片加工，用于汝铁硼材料的切片加工会因为润滑性不足、防锈性较差导致产品加工精度误差加大或造成刀具损坏等严重事故。

专利CN1011659898A公布了一种用于钕铁硼加工用润滑剂，主要是针对钕铁硼在套孔加工用。该润滑剂具有成本低、润滑效果好，但其使用致癌物-亚硝酸钠作为防锈剂，且该润滑剂不针对切片工艺用，也并未考虑粘接钕铁硼材料用的胶是否会被润滑剂短时间溶解的问题。

专利CN101191099A公布了一种烧结钕铁硼用全合成水基切削液，主要适用于烧结钕铁硼材料的磨削、打孔等后加工中使用，该液同样未考虑粘接钕铁硼材料用的胶是否会在一定时间内对粘接胶的溶解性问题。

因此，需要一种适用于钕铁硼材料切片加工的切削液，具有润滑性好、防锈性好、清洗性好和沉降性好的优点，同时在加工的特定时间内不会溶解粘接钕铁硼材料用的粘胶，避免粘接的工件松动或脱落而导致产品加工精度误差加大或造成刀具损坏等严重事故。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，具有润滑性好、防锈性好、沉降性好的优点，同时在加工的特定时间内不会溶解粘接钕铁硼材料用的粘胶，避免粘接的材料松动或脱落而导致产品加工精度误差加大或造成刀具损坏等严重事故。

本发明的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，按重量份包括下列组分：有机胺10-20、有机酸5-15、水溶性磷酸酯1-10、聚醚1-10、防锈缓蚀剂5-10、分散剂及表面活性剂1-5、防腐杀菌剂0.5-5、抗硬水剂0.01-1、消泡剂0.05-1、助剂2-10和补足总重量份为100的余量水。

进一步，按重量份包括下列组分：有机胺15、有机酸10、水溶性磷酸酯3、聚醚7、防锈缓蚀剂7、分散剂及表面活性剂3、防腐杀菌剂1、抗硬水剂0.4、消泡剂0.05、助剂3和水50.55。

进一步，所述有机胺为一乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2甲基-1-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺中的一种或一种以上的混合物；

进一步，有机酸为油酸、妥尔油酸、己二酸、月桂酸、十一酸、双十一酸、十二酸、二聚酸、癸二酸、新癸酸、正辛酸和异辛酸中的一种或一种以上的混合物；

进一步，分散剂及表面活性剂为AEC、AEO-9、TX-10、聚乙二醇、二乙二醇和聚乙烯醇中的一种或一种以上的混合物；

进一步，防锈缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑、烷基膦酸、壬基酚聚氧乙烯醚膦酸酯、有机钼酸盐、硼砂和硼酸中的一种或一种以上的混合物；

进一步，防腐杀菌剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、苯甲酸盐、Rusan77、三丹油和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯中的一种或一种以上的混合物；

进一步，消泡剂为乳化硅油；抗硬水剂为乙二胺四乙酸盐、乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚和二乙二醇单甲醚中的一种或一种以上的混合物；助剂为丙三醇、四硼酸盐、异丙醇、JS-115中的一种或一种以上的混合物。

本发明还公开了一种用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液的使用方法，将切削液与水按比例1∶10～30稀释后使用。

进一步，将切削液与水按比例1∶20稀释后使用。

本发明的有益效果是：本发明的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液及其使用方法，切削液利用环保型的润滑剂、极压剂和防锈剂的合理搭配，保证了切削液的润滑性、极压性和防锈性；利用有机碱和有机酸以及特殊助剂的合理搭配，大大减弱了切削液对粘接钕铁硼材料用的粘胶的腐蚀溶解现象；利用分散剂及表面活性剂来降低溶液的表面张力，从而增强了切削液的渗透性和沉降性能；最终产品的pH值为7.5-8.5；由此可见，切削液不含亚硝酸盐、矿物油、苯酚和甲醛等有害物质，对操作人员无毒害，系环境友好产品；工作液清晰透明，润滑性好，清洗性强，切屑粉末沉降性好；该液对粘接钕铁硼材料的粘胶在加工周期内溶解性极小，不会出现因切削液溶解粘胶而造成产品加工精度误差大或刀具损坏的状况。

具体实施方式

实施例一

本实施例的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，按重量份包括下列组分：有机胺15、有机酸10、水溶性磷酸酯3、聚醚7、防锈缓蚀剂7、分散剂及表面活性剂3、防腐杀菌剂1、抗硬水剂0.4、消泡剂0.05、助剂3和水50.55。以上成分在试验称取时均按照重量份×10g进行称取，以下实施例方式相同。

本实施例及下述实施例制备过程相同，制备过程中，先将有机酸溶于有机胺内后加入到去离子水中，至完全溶解后加入其它组分，搅拌至至透明、均匀即得切削液。

本实施例中，有机胺为一乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2甲基-1-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别；当然，按上述重量份也采用了其他有机胺，并制成样品，各项指标均较上述成分差(特别是对于粘胶的腐蚀溶解现象)，但对于粘胶的腐蚀溶解现象优于现有技术；

本实施例中，有机酸为油酸、妥尔油酸、己二酸、月桂酸、十一酸、双十一酸、十二酸、二聚酸、癸二酸、二聚酸、新癸酸、正辛酸和异辛酸中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别；当然，按上述重量份也采用了其他有机酸，并制成样品，各项指标均较上述成分差(特别是对于粘胶的腐蚀溶解现象)，但对于粘胶的腐蚀溶解现象优于现有技术。

本实施例中，分散剂及表面活性剂为AEC(C_12～14脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐)、AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)、TX-10(辛基酚聚氧乙烯醚)、聚乙二醇、二乙二醇和聚乙烯醇中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别；当然，按上述重量份也采用了其他分散剂及表面活性剂，并制成样品，各项指标均较上述成分差(特别是对于渗透性和沉降性能)，但表面张力依然低于现有技术，因而渗透性和沉降性能优于现有技术。

本实施例中，防锈缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑、烷基膦酸、壬基酚聚氧乙烯醚膦酸酯、有机钼酸盐、硼砂和硼酸中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数(特别是与润滑剂、极压剂相结合所得到的润滑性、极压性和防锈性)并无明显差别；当然，按上述重量份也采用了其他防锈缓蚀剂，并制成样品，各项指标均较上述成分差(特别是对于防锈性能)，但性能优于现有技术。

本实施例中，防腐杀菌剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、苯甲酸盐、Rusan77(聚二氯乙基醚四甲基乙二胺)、三丹油(六氢-1，3，5-三(2-羟乙基)-S-三嗪)和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别，结合有机碱和有机酸以及防锈缓蚀剂保证了对粘胶的保护效果。

本实施例中，消泡剂为乳化硅油；；抗硬水剂为乙二胺四乙酸盐、乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚和二乙二醇单甲醚中的一种或一种以上的混合物；助剂为丙三醇、四硼酸盐、异丙醇、JS-115(上海锦山化工有限公司产，当然，市场上出售的同样产品也能实现发明目的)中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别；其中，助剂是用于与有机碱和有机酸的合理配合，大大减弱了切削液对粘胶的腐蚀溶解现象。

本实施例所得产品的pH值为7.5，切削液与水按比例1∶20稀释使用，具有优异的润滑性能、防锈性能及沉降性能，对粘胶基本没有溶解性，加工后的产品精度高，刀具保持良好，各项指标超过GB6144-85有关指标，并且本实施例切削液使用寿命长，集中油池换油周期超过3年，单机油池换油周期超过12个月，减少了排放，且废液中不含亚硝酸盐等有害物质，对保护环境非常有益。

实施例二

本实施例的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，按重量份包括下列组分：有机胺10、有机酸5、水溶性磷酸酯10、聚醚10、防锈缓蚀剂5、分散剂及表面活性剂5、防腐杀菌剂0.5、抗硬水剂0.01、消泡剂0.4、助剂2、水52.09。

本实施例中，有机胺为一乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2甲基-1-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别；当然，按上述重量份也采用了其他有机胺，并制成样品，各项指标均较上述成分差(特别是对于粘胶的腐蚀溶解现象)，但对于粘胶的腐蚀溶解现象优于现有技术；

本实施例中，有机酸为油酸、妥尔油酸、己二酸、月桂酸、十一酸、双十一酸、十二酸、二聚酸、癸二酸、新癸酸、正辛酸和异辛酸中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别；当然，按上述重量份也采用了其他有机酸，并制成样品，各项指标均较上述成分差(特别是对于粘胶的腐蚀溶解现象)，但对于粘胶的腐蚀溶解现象优于现有技术。

本实施例中，分散剂及表面活性剂为AEC、AEO-9、TX-10、聚乙二醇、二乙二醇和聚乙烯醇中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别；当然，按上述重量份也采用了其他分散剂及表面活性剂，并制成样品，各项指标均较上述成分差(特别是对于渗透性和沉降性能)，但表面张力依然低于现有技术，因而渗透性和沉降性能优于现有技术。

本实施例中，防锈缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑、烷基膦酸、壬基酚聚氧乙烯醚膦酸酯、有机钼酸盐、硼砂和硼酸中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数(特别是与润滑剂、极压剂相结合所得到的润滑性、极压性和防锈性)并无明显差别；当然，按上述重量份也采用了其他防锈缓蚀剂，并制成样品，各项指标均较上述成分差(特别是对于防锈性能)，但性能优于现有技术。

本实施例中，防腐杀菌剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、苯甲酸盐、Rusan77、三丹油和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别，结合机碱和有机酸以及防锈缓蚀剂保证了对粘胶的保护效果。

本实施例中，消泡剂为乳化硅油；抗硬水剂为乙二胺四乙酸盐、乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚和二乙二醇单甲醚中的一种或一种以上的混合物；助剂为丙三醇、四硼酸盐、异丙醇、JS-115中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别；其中，助剂是用于与有机碱和有机酸的合理配合，大大减弱了切削液对粘胶的腐蚀溶解现象。

本实施例所得产品的pH值为8.5，切削液与水按比例1∶30稀释使用，具有优异的润滑性能、防锈性能及沉降性能，对粘胶基本没有溶解性，加工后的产品精度高，刀具保持良好，各项指标达到或超过GB6144-85有关指标，并且本实施例切削液使用寿命长，集中油池换油周期2.5-3年，单机油池换油周期8-10个月，减少了排放，且废液中不含亚硝酸盐等有害物质，对保护环境非常有益。

实施例三

本实施例的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，按重量份包括下列组分：有机胺20、有机酸15、水溶性磷酸酯2、聚醚9、防锈缓蚀剂10、分散剂及表面活性剂1、防腐杀菌剂4、抗硬水剂1、消泡剂1、助剂3、水34。

本实施例中，有机胺为一乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2甲基-1-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别；当然，按上述重量份也采用了其他有机胺，并制成样品，各项指标均较上述成分差(特别是对于粘胶的腐蚀溶解现象)，但对于粘胶的腐蚀溶解现象优于现有技术；

本实施例中，有机酸为油酸、妥尔油酸、己二酸、月桂酸、十一酸、双十一酸、十二酸、二聚酸、癸二酸、二聚酸、新癸酸、正辛酸和异辛酸中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别；当然，按上述重量份也采用了其他有机酸，并制成样品，各项指标均较上述成分差(特别是对于粘胶的腐蚀溶解现象)，但对于粘胶的腐蚀溶解现象优于现有技术。

本实施例中，分散剂及表面活性剂为AEC、AEO-9、TX-10、聚乙二醇、二乙二醇和聚乙烯醇中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别；当然，按上述重量份也采用了其他分散剂及表面活性剂，并制成样品，各项指标均较上述成分差(特别是对于渗透性和沉降性能)，但表面张力依然低于现有技术，因而渗透性和沉降性能优于现有技术。

本实施例中，防锈缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑、烷基膦酸、壬基酚聚氧乙烯醚膦酸酯、有机钼酸盐、硼砂和硼酸中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数(特别是与润滑剂、极压剂相结合所得到的润滑性、极压性和防锈性)并无明显差别；当然，按上述重量份也采用了其他防锈缓蚀剂，并制成样品，各项指标均较上述成分差(特别是对于防锈性能)，但性能优于现有技术。

本实施例中，防腐杀菌剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、苯甲酸盐、Rusan77、三丹油和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别，结合机碱和有机酸以及防锈缓蚀剂保证了对粘胶的保护效果。

本实施例中，消泡剂为乳化硅油；抗硬水剂为乙二胺四乙酸盐、乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚和二乙二醇单甲醚中的一种或一种以上的混合物；助剂为丙三醇、四硼酸盐、异丙醇、JS-115中的一种或一种以上的混合物，总量均按上述重量份添加并分别制成样品，所得产品各种试验参数并无明显差别；其中，助剂是用于与有机碱和有机酸的合理配合，大大减弱了切削液对粘胶的腐蚀溶解现象。

本实施例所得产品的pH值为8.1，切削液与水按比例1∶10稀释使用，具有优异的润滑性能、防锈性能及沉降性能，对粘胶基本没有溶解性，加工后的产品精度高，刀具保持良好，各项指标达到或超过GB6144-85有关指标，并且本实施例切削液使用寿命长，集中油池换油周期2.5年以上，单机油池换油周期6-8个月，减少了排放，且废液中不含亚硝酸盐等有害物质，对保护环境非常有益。

由此可见，本发明制得的切削液兑水稀释后使用，能用水按比例(1∶10～1∶30)稀释，稀释液具有优异的润滑性能、防锈性能及沉降性能，稀释液的各项指标达到或超过GB6144-85有关指标。该切削液使用寿命长，集中油池换油周期为2.5-3年以上，单机油池换油周期为6-12个月，减少了排放，且废液中不含亚硝酸盐等有害物质，对保护环境非常有益；而对于以上技术效果，实施例一的配比以及工艺参数，使用效果最好，明显优于其它实施例，为最佳。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，其特征在于：按重量份包括下列组分：有机胺10-20、有机酸5-15、水溶性磷酸酯1-10、聚醚1-10、防锈缓蚀剂5-10、分散剂及表面活性剂1-5、防腐杀菌剂0.5-5、抗硬水剂0.01-1、消泡剂0.05-1、助剂2-10和补足总重量份为100的余量水。

2.根据权利要求1所述的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，其特征在于：按重量份包括下列组分：有机胺15、有机酸10、水溶性磷酸酯3、聚醚7、防锈缓蚀剂7、分散剂及表面活性剂3、防腐杀菌剂1、抗硬水剂0.4、消泡剂0.05、助剂3和水50.55。

3.根据权利要求2所述的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，其特征在于：所述有机胺为一乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺中的一种或一种以上的混合物。

4.根据权利要求3所述的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，其特征在于：有机酸为油酸、妥尔油酸、己二酸、月桂酸、十一酸、双十一酸、十二酸、二聚酸、癸二酸、新癸酸、正辛酸和异辛酸中的一种或一种以上的混合物.

5.根据权利要求4所述的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，其特征在于：分散剂及表面活性剂为AEC、AEO-9、TX-10、聚乙二醇、二乙二醇和聚乙烯醇中的一种或一种以上的混合物。

6.根据权利要求5所述的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，其特征在于：防锈缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑、烷基膦酸、壬基酚聚氧乙烯醚膦酸酯、有机钼酸盐、硼砂和硼酸中的一种或一种以上的混合物。

7.根据权利要求6所述的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，其特征在于：防腐杀菌剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、苯甲酸盐、Rusan77、三丹油和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯中的一种或一种以上的混合物。

8.根据权利要求7所述的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液，其特征在于：消泡剂为乳化硅油；抗硬水剂为乙二胺四乙酸盐、乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚和二乙二醇单甲醚中的一种或一种以上的混合物；助剂为丙三醇、四硼酸盐、异丙醇、JS-115中的一种或一种以上的混合物。

9.一种权利要求1所述的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液的使用方法，其特征在于：将切削液与水按比例1∶10～30稀释后使用。

10.根据权利要求9所述的用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液的使用方法，其特征在于：将切削液与水按比例1∶20稀释后使用。