CN102766517A - 全合成水性高硅铝合金切削液、制备方法及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种全合成水性高硅铝合金切削液、制备方法及其使用方法，切削液原料包括：铝材保护剂、辛葵酸、水性极压润滑剂、硼酸、甘油、阳离子季胺盐铝屑沉降剂、三乙醇胺、二羧酸盐基复合物防锈剂、单丁醚偶合剂、抗硬水剂、消泡剂、蒸馏水，采用环保全合成配方，增强切削液的清洗和沉降性能；环保型特殊水性极压润滑剂替代传统的合成酯，保证了切削液的润滑性能和清洗性能的长期稳定；并且对有色金属和黑色金属有非常好的保护作用；采用环保铝材保护剂，杜绝高硅铝合金加工过程中铝材表面腐蚀问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属加工润滑防锈清洗技术领域，特别涉及一种全合成水性高硅铝合金切削液、制备方法及其使用方法。
背景技术
高硅铝合金具有高强度、高耐磨性和低膨胀系数以及良好的铸造性能等优点而得到广泛应用。但普遍存在的问题是，高硅铝合金切削加工比一般铝合金的难度大，要求切削润滑液具有较高的润滑极压性能和突出的清洗性能。传统的极压乳化液，半合成加工液，虽然可以满足加工的润滑性能，但清洗性能较差；由于高硅铝合金的硅含量达到10%以上，在清洗性能欠缺的情况下，硅和铝合金表面残留的切削液容易发生化学反应，在铝表面产生白斑和暗纹腐蚀，导致产品性能下降，甚至报废。同时，由于乳化液容易酸败，因此会加速硅铝合金的腐蚀。
因此，需要一种用于硅铝合金加工过程中的切削液，润滑性能、抗腐蚀性能和清洗性能能够长期匹配，解决高硅铝合金加工过程中铝材表面腐蚀问题；解决高硅铝合金加工润滑液的清洗困难问题；解决废液排放的环保问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全合成水性高硅铝合金切削液、制备方法及其使用方法，该切削液具有优良的清洗性能和沉降性能，润滑性能、抗腐蚀性能和清洗性能能够长期匹配，能有效避免高硅铝合金在加工、存放过程中铝材表面腐蚀的现象发生，并且对有色金属和黑色金属有非常好的保护作用；工作液无异味，对皮肤无毒害、无刺激，能有效保障操作人员的健康和安全；同时工作液不会酸败变质，可以循环添加使用，无废液排放，不会污染环境。集中油池换油周期为达到3年左右，单机油池换油周期超过10个月。
本发明的全合成水性高硅铝合金切削液，切削液原料按重量份包括以下组份：切削液按重量份包括以下组份：1-2份铝材保护剂、1-5份辛葵酸、10-30份水性极压润滑剂、1-2份硼酸、1-10份甘油、1-5份阳离子季胺盐铝屑沉降剂、2-5份三乙醇胺、5-10份二羧酸盐基复合物防锈剂、1-5份单丁醚偶合剂、0.1-1份抗硬水剂、0.01-0.1份消泡剂、15-30份蒸馏水。
所述水性极压润滑剂原料包括以下组份：20-30份的三乙醇胺、6-9份的二聚酸、8-12份的蓖麻油酸聚酯、6-9份的辛葵酸和三乙醇胺2倍的蒸馏水；
进一步，切削液原料按重量份包括以下组份：1份铝材保护剂、2份辛葵酸、25份水性极压润滑剂、1.5份硼酸、2份甘油、3份阳离子季胺盐铝屑沉降剂、3.5份三乙醇胺、7.5份二羧酸盐基复合物防锈剂、3份单丁醚偶合剂、0.1份抗硬水剂、0.01份消泡剂、20份蒸馏水；
所述水性极压润滑剂原料包括以下组份：25份的三乙醇胺、7.5份的二聚酸、10份的蓖麻油酸聚酯、7.5份的辛葵酸和三乙醇胺2倍的蒸馏水；
一种全合成水性高硅铝合金切削液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.制备水性极压润滑剂：按重量份将三乙醇胺、二聚酸及蓖麻油酸聚酯混合后搅拌并加热到50-70℃反应至透明状态，加入设定重量份的蒸馏水和辛葵酸溶解，得到水性极压润滑剂；
b.按设定重量份将三乙醇胺和硼酸混合搅拌并加热到100-120℃，保温1小时以上后降温至60℃以下，然后按重量份依次加入蒸馏水、份水性极压润滑剂、铝材保护剂，二羧酸盐基复合物防锈剂、单丁醚偶合剂、阳离子季胺盐铝屑沉降剂、抗硬水剂、甘油、辛葵酸和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；
进一步，步骤a中，按重量份将三乙醇胺、二聚酸及蓖麻油酸聚酯混合后搅拌并加热到60℃反应至透明状态；
进一步，步骤b中，将三乙醇胺和硼酸混合搅拌并加热到110℃；
一种全合成水性高硅铝合金切削液的使用方法，将全合成水性高硅铝合金切削液与水按1:5-30倍稀释使用；
进一步，将全合成水性高硅铝合金切削液与水:1：20倍稀释使用。
本发明的有益效果：本发明的全合成水性高硅铝合金切削液、制备方法及其使用方法，该切削液具有优良的清洗性能和沉降性能，润滑性能、抗腐蚀性能和清洗性能能够长期匹配，能有效避免高硅铝合金在加工、存放过程中铝材表面腐蚀的现象发生，并且对有色金属和黑色金属有非常好的保护作用；工作液无异味，对皮肤无毒害、无刺激，能有效保障操作人员的健康和安全；同时工作液不会酸败变质，可以循环添加使用，无废液排放，不会污染环境。产品为浅色透明液体，5%稀释液的各项指标达到或超过GB6144-2010有关指标，集中油池换油周期超过3年，单机油池换油周期超过10个月。
具体实施方式
以下实施例中的原料中重量均为：重量份×10KG。
实施例一
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液，切削液原料按重量份包括以下组份：1份铝材保护剂、2份辛葵酸、25份水性极压润滑剂、1.5份硼酸、2份甘油、3份阳离子季胺盐铝屑沉降剂、3.5份三乙醇胺、7.5份二羧酸盐基复合物防锈剂、3份单丁醚偶合剂、0.1份抗硬水剂、0.01份消泡剂、20份蒸馏水；
所述水性极压润滑剂原料按重量份包括以下组份：25份的三乙醇胺、7.5份的二聚酸、10份的蓖麻油酸聚酯、7.5份的辛葵酸和三乙醇胺2倍的蒸馏水；
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
a.制备水性极压润滑剂：按重量份将三乙醇胺、二聚酸及蓖麻油酸聚酯加入1500L电加热不锈钢反应釜中混合后搅拌并加热到60℃反应透明状态，加入设定重量份的蒸馏水和辛葵酸溶解，得到水性极压润滑剂；
b.按设定重量份将三乙醇胺和硼酸加入2000L电加热不锈钢反应釜中混合搅拌并加热到110℃，保温1.5小时再降温至50℃，然后按重量份依次加入蒸馏水、份水性极压润滑剂、铝材保护剂，二羧酸盐基复合物防锈剂、单丁醚偶合剂、阳离子季胺盐铝屑沉降剂、抗硬水剂、甘油、辛葵酸和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液的使用方法，将全合成水性高硅铝合金切削液与水按1:20倍稀释使用。
本实施例制得的全合成水性高硅铝合金切削液，具有优良的清洗性能和沉降性能，润滑性能、抗腐蚀性能和清洗性能能够长期匹配，能有效避免高硅铝合金在加工、存放过程中铝材表面腐蚀的现象发生，并且对有色金属和黑色金属有非常好的保护作用；工作液无异味，对皮肤无毒害、无刺激，能有效保障操作人员的健康和安全；同时工作液不会酸败变质，可以循环添加使用，无废液排放，不会污染环境。产品为浅色透明液体，5%稀释液的各项指标达到或超过GB6144-2010有关指标，集中油池换油周期超过3.5年以上，单机油池换油周期超过12个月以上。
实施例二
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液，切削液按重量份包括以下组份：1份铝材保护剂、1份辛葵酸、10份水性极压润滑剂、1份硼酸、1份甘油、1份阳离子季胺盐铝屑沉降剂、2份三乙醇胺、5份二羧酸盐基复合物防锈剂、1份单丁醚偶合剂、0.1份抗硬水剂、0.01份消泡剂、15份蒸馏水；
所述水性极压润滑剂原料按重量份包括以下组份：20份的三乙醇胺、6份的二聚酸、8的蓖麻油酸聚酯、6份的辛葵酸和三乙醇胺2倍的蒸馏水；
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
a.制备水性极压润滑剂：按重量份将三乙醇胺、二聚酸及蓖麻油酸聚酯加入1500L电加热不锈钢反应釜中混合后搅拌并加热到50℃反应至透明状态，加入设定重量份的蒸馏水和辛葵酸溶解，得到水性极压润滑剂；
b.按设定重量份将三乙醇胺和硼酸加入2000L电加热不锈钢反应釜中混合搅拌并加热到100℃，保温2小时后降温至55℃，然后按重量份依次加入蒸馏水、份水性极压润滑剂、铝材保护剂，二羧酸盐基复合物防锈剂、单丁醚偶合剂、阳离子季胺盐铝屑沉降剂、抗硬水剂、甘油、辛葵酸和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液的使用方法，将全合成水性高硅铝合金切削液与水按1:5倍稀释使用。
本实施例制得的全合成水性高硅铝合金切削液，具有优良的清洗性能和沉降性能，润滑性能、抗腐蚀性能和清洗性能能够长期匹配，能有效避免高硅铝合金在加工、存放过程中铝材表面腐蚀的现象发生，并且对有色金属和黑色金属有非常好的保护作用；工作液无异味，对皮肤无毒害、无刺激，能有效保障操作人员的健康和安全；同时工作液不会酸败变质，可以循环添加使用，无废液排放，不会污染环境。产品为浅色透明液体，5%稀释液的各项指标达到或超过GB6144-2010有关指标，集中油池换油周期超过3年，单机油池换油周期超过10个月。
实施例三
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液，切削液按重量份包括以下组份：2份铝材保护剂、5份辛葵酸、30份水性极压润滑剂、2份硼酸、10份甘油、5份阳离子季胺盐铝屑沉降剂、5份三乙醇胺、10份二羧酸盐基复合物防锈剂、5份单丁醚偶合剂、1份抗硬水剂、0.1份消泡剂、30份蒸馏水；
所述水性极压润滑剂原料按重量份包括以下组份：30份的三乙醇胺、9份的二聚酸、12份的蓖麻油酸聚酯、9份的辛葵酸和三乙醇胺2倍的蒸馏水；
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
a.制备水性极压润滑剂：按重量份将三乙醇胺、二聚酸及蓖麻油酸聚酯加入1500L电加热不锈钢反应釜中混合后搅拌并加热到70℃反应至透明状态，加入设定重量份的蒸馏水和辛葵酸溶解，得到水性极压润滑剂；
b.按设定重量份将三乙醇胺和硼酸加入2000L电加热不锈钢反应釜中混合搅拌并加热到120℃，保温1.8小时后降温至45℃，然后按重量份依次加入蒸馏水、份水性极压润滑剂、铝材保护剂，二羧酸盐基复合物防锈剂、单丁醚偶合剂、阳离子季胺盐铝屑沉降剂、抗硬水剂、甘油、辛葵酸和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液的使用方法，将全合成水性高硅铝合金切削液与水按1:30倍稀释使用。
本实施例制得的全合成水性高硅铝合金切削液，具有优良的清洗性能和沉降性能，润滑性能、抗腐蚀性能和清洗性能能够长期匹配，能有效避免高硅铝合金在加工、存放过程中铝材表面腐蚀的现象发生，并且对有色金属和黑色金属有非常好的保护作用；工作液无异味，对皮肤无毒害、无刺激，能有效保障操作人员的健康和安全；同时工作液不会酸败变质，可以循环添加使用，无废液排放，不会污染环境。产品为浅色透明液体，5%稀释液的各项指标达到或超过GB6144-2010有关指标，集中油池换油周期达3.5年，单机油池换油周期达12个月。
实施例四
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液，切削液按重量份包括以下组份：1份铝材保护剂、1份辛葵酸、30份水性极压润滑剂、2份硼酸、1份甘油、1份阳离子季胺盐铝屑沉降剂、5份三乙醇胺、5份二羧酸盐基复合物防锈剂、5份单丁醚偶合剂、1份抗硬水剂、0.01份消泡剂、15份蒸馏水；
所述水性极压润滑剂原料按重量份包括以下组份：20份的三乙醇胺、9份的二聚酸、12份的蓖麻油酸聚酯、9份的辛葵酸和三乙醇胺2倍的蒸馏水；
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
a.制备水性极压润滑剂：按重量份将三乙醇胺、二聚酸及蓖麻油酸聚酯加入1500L电加热不锈钢反应釜中混合后搅拌并加热到55℃反应至透明状态，加入设定重量份的蒸馏水和辛葵酸溶解，得到水性极压润滑剂；
b.按设定重量份将三乙醇胺和硼酸加入2000L电加热不锈钢反应釜中混合搅拌并加热到120℃，保温2小时后降温至45℃，然后按重量份依次加入蒸馏水、份水性极压润滑剂、铝材保护剂，二羧酸盐基复合物防锈剂、单丁醚偶合剂、阳离子季胺盐铝屑沉降剂、抗硬水剂、甘油、辛葵酸和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液的使用方法，将全合成水性高硅铝合金切削液与水按1:10倍稀释使用。
本实施例制得的全合成水性高硅铝合金切削液，具有优良的清洗性能和沉降性能，润滑性能、抗腐蚀性能和清洗性能能够长期匹配，能有效避免高硅铝合金在加工、存放过程中铝材表面腐蚀的现象发生，并且对有色金属和黑色金属有非常好的保护作用；工作液无异味，对皮肤无毒害、无刺激，能有效保障操作人员的健康和安全；同时工作液不会酸败变质，可以循环添加使用，无废液排放，不会污染环境。产品为浅色透明液体，5%稀释液的各项指标达到或超过GB6144-2010有关指标；集中油池换油周期超过3年以上，单机油池换油周期超过10个月以上。
实施例五
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液，切削液按重量份包括以下组份：2份铝材保护剂、5份辛葵酸、10份水性极压润滑剂、2份硼酸、10份甘油、1份阳离子季胺盐铝屑沉降剂、2份三乙醇胺、5份二羧酸盐基复合物防锈剂、5份单丁醚偶合剂、0.1份抗硬水剂、0.01份消泡剂、30份蒸馏水；
所述水性极压润滑剂原料按重量份包括以下组份：30份的三乙醇胺、6-份的二聚酸、8份的蓖麻油酸聚酯、9份的辛葵酸和三乙醇胺2倍的蒸馏水；
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
a.制备水性极压润滑剂：按重量份将三乙醇胺、二聚酸及蓖麻油酸聚酯加入1500L电加热不锈钢反应釜中混合后搅拌并加热到60℃反应至透明状态，加入设定重量份的蒸馏水和辛葵酸溶解，得到水性极压润滑剂；
b.按设定重量份将三乙醇胺和硼酸加入2000L电加热不锈钢反应釜中混合搅拌并加热到100℃，保温1小时后降温至40℃，然后按重量份依次加入蒸馏水、份水性极压润滑剂、铝材保护剂，二羧酸盐基复合物防锈剂、单丁醚偶合剂、阳离子季胺盐铝屑沉降剂、抗硬水剂、甘油、辛葵酸和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液的使用方法，将全合成水性高硅铝合金切削液与水按1:30倍稀释使用。
本实施例制得的全合成水性高硅铝合金切削液，具有优良的清洗性能和沉降性能，润滑性能、抗腐蚀性能和清洗性能能够长期匹配，能有效避免高硅铝合金在加工、存放过程中铝材表面腐蚀的现象发生，并且对有色金属和黑色金属有非常好的保护作用；工作液无异味，对皮肤无毒害、无刺激，能有效保障操作人员的健康和安全；同时工作液不会酸败变质，可以循环添加使用，无废液排放，不会污染环境。产品为浅色透明液体，5%稀释液的各项指标达到或超过GB6144-2010有关指标，集中油池换油周期为3.5年以上，单机油池换油周期为11个月。
实施例六
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液，切削液按重量份包括以下组份：1.5份铝材保护剂、3份辛葵酸、30份水性极压润滑剂、1.5份硼酸、5份甘油、3.5份阳离子季胺盐铝屑沉降剂、5份三乙醇胺、10份二羧酸盐基复合物防锈剂、3份单丁醚偶合剂、0.5份抗硬水剂、0.05份消泡剂、30份蒸馏水；
所述水性极压润滑剂原料按重量份包括以下组份：25份的三乙醇胺、9份的二聚酸、12份的蓖麻油酸聚酯、9份的辛葵酸和三乙醇胺2倍的蒸馏水；
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
a.制备水性极压润滑剂：按重量份将三乙醇胺、二聚酸及蓖麻油酸聚酯加入1500L电加热不锈钢反应釜中混合后搅拌并加热到70℃反应至透明状态，加入设定重量份的蒸馏水和辛葵酸溶解，得到水性极压润滑剂；
b.按设定重量份将三乙醇胺和硼酸加入2000L电加热不锈钢反应釜中混合搅拌并加热到110℃，保温1.2小时后降温至48℃，然后按重量份依次加入蒸馏水、份水性极压润滑剂、铝材保护剂，二羧酸盐基复合物防锈剂、单丁醚偶合剂、阳离子季胺盐铝屑沉降剂、抗硬水剂、甘油、辛葵酸和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；
本实施例的全合成水性高硅铝合金切削液的使用方法，将全合成水性高硅铝合金切削液与水按1:25倍稀释使用。
本实施例制得的全合成水性高硅铝合金切削液，具有优良的清洗性能和沉降性能，润滑性能、抗腐蚀性能和清洗性能能够长期匹配，能有效避免高硅铝合金在加工、存放过程中铝材表面腐蚀的现象发生，并且对有色金属和黑色金属有非常好的保护作用；工作液无异味，对皮肤无毒害、无刺激，能有效保障操作人员的健康和安全；同时工作液不会酸败变质，可以循环添加使用，无废液排放，不会污染环境。产品为浅色透明液体，5%稀释液的各项指标达到或超过GB6144-2010有关指标，集中油池换油周期超过3.2年以上，单机油池换油周期超过11个月以上。
上述实施例中，所述铝材保护剂采用Hostaphat OPS 80P；所述阳离子季胺盐铝屑沉降剂采用SmartSed EP8958金属粉末沉降剂；所述二羧酸盐基复合物防锈剂采用二羧酸三乙醇胺盐基复合物作为机加工液常用的防锈剂；所述单丁醚偶合剂采用二乙二醇单丁醚；所述抗硬水剂采用抗硬水剂可以采用乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸盐中的一种或一种以上的混合物，为机加工液常用组分，也可以包括其它机加工液常用的抗硬水剂；所述消泡剂采用消泡剂可以采用机加工液常用的乳化硅油和磷酸脂中的一种或二者的混合物，也可以包括其它机加工液常用的消泡剂；上述实施例中，以上各种组分中的成分替换后对切削液性质并无影响，因而都能实现发明目的。
由此可见，本发明制得的全合成水性高硅铝合金切削液兑水稀释后使用，该切削液具有优良的清洗性能和沉降性能，且润滑性能、抗腐蚀性能和清洗性能能够长期匹配，能有效避免高硅铝合金在加工、存放过程中铝材表面腐蚀的现象发生，并且对有色金属和黑色金属有非常好的保护作用；工作液无异味，对皮肤无毒害、无刺激，能有效保障操作人员的健康和安全；同时工作液不会酸败变质，可以循环添加使用，无废液排放，不会污染环境。产品为浅色透明液体，5%稀释液的各项指标达到或超过GB6144-2010有关指标，集中油池换油周期超过3年，单机油池换油周期超过10个月；减少了废液处理和排放，保护了环境。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 (7)
1.一种全合成水性高硅铝合金切削液，其特征在于：切削液原料按重量份包括以下组份：1-2份铝材保护剂、1-5份辛葵酸、10-30份水性极压润滑剂、1-2份硼酸、1-10份甘油、1-5份阳离子季胺盐铝屑沉降剂、2-5份三乙醇胺、5-10份二羧酸盐基复合物防锈剂、1-5份单丁醚偶合剂、0.1-1份抗硬水剂、0.01-0.1份消泡剂、15-30份蒸馏水；
所述水性极压润滑剂原料按重量份包括以下组份：20-30份的三乙醇胺、6-9份的二聚酸、8-12份的蓖麻油酸聚酯、6-9份的辛葵酸和三乙醇胺2倍的蒸馏水。
2.根据权利要求1所述的全合成水性高硅铝合金切削液，其特征在于：切削液按重量份包括以下组份：1份铝材保护剂、2份辛葵酸、25份水性极压润滑剂、1.5份硼酸、2份甘油、3份阳离子季胺盐铝屑沉降剂、3.5份三乙醇胺、7.5份二羧酸盐基复合物防锈剂、3份单丁醚偶合剂、0.1份抗硬水剂、0.01份消泡剂、20份蒸馏水；
所述水性极压润滑剂原料按重量份包括以下组份：25份的三乙醇胺、7.5份的二聚酸、10份的蓖麻油酸聚酯、7.5份的辛葵酸和三乙醇胺2倍的蒸馏水。
3.一种权利要求1所述的全合成水性高硅铝合金切削液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.制备水性极压润滑剂：按重量份将三乙醇胺、二聚酸及蓖麻油酸聚酯混合后搅拌并加热到50-70℃反应至透明状态，加入设定重量份的蒸馏水和辛葵酸溶解，得到水性极压润滑剂；
b.按设定重量份将三乙醇胺和硼酸混合搅拌并加热到100-120℃，保温1小时以上后降温至60℃以下，然后按重量份依次加入蒸馏水、水性极压润滑剂、铝材保护剂，二羧酸盐基复合物防锈剂、单丁醚偶合剂、阳离子季胺盐铝屑沉降剂、抗硬水剂、甘油、辛葵酸和消泡剂，继续搅拌至均匀透明。
4.根据权利要求3所述的全合成水性高硅铝合金切削液的制备方法，其特征在于：步骤a中，按重量份将三乙醇胺、二聚酸及蓖麻油酸聚酯混合后搅拌并加热到60℃反应至透明状态。
5.根据权利要求4所述的全合成水性高硅铝合金切削液的制备方法，其特征在于：步骤b中，将三乙醇胺和硼酸混合搅拌并加热到110℃。
6.一种权利要求1所述的全合成水性高硅铝合金切削液的使用方法，其特征在于：将全合成水性高硅铝合金切削液与水按1:5-30倍稀释使用。
7.权利要求6所述的全合成水性高硅铝合金切削液的使用方法，其特征在于：将全合成水性高硅铝合金切削液与水按1：20倍稀释使用。
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