CN103031197A - 环保型水基合成切削液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型水基合成切削液，所述环保型水基合成切削液，由下述组分按重量百分比组成：防锈剂20-30%，润滑剂10-20%，表面活性剂2-8%，螯合剂1-3%，杀菌剂2-4%，消泡剂0.05-0.2%，余量为水，所述防锈剂为三乙醇胺硼酸酯和O-(N-琥珀酰亚胺)-1,1,3,3-四甲基脲四氟硼酸酯中的一种或其混合物。本发明环保型水基合成切削液具有良好的润滑作用、冷却作用和清洗作用，特别的具有优异的防锈作用，能在金属表面上形成保护膜，使机床、工件、刀具免受周围介质的腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及一种切削液，尤其涉及一种环保型水基合成切削液。
背景技术
金属切削过程中，刀具切入被加工材料，产生切割作用。被加工材料受到刀具前刀面的推挤和摩擦，沿着某一斜面滑移，产生塑性变形，形成切屑。在切削过程中，切屑以很大的压力可达1800MPa及相当快的速度沿刀具面流出被加工形成的表面，不仅产生一定的塑性变形，而且以相当大的弹性变形抗力，作用于刀具的后刀面上。由于金属的塑性变形、切屑与刀具前刀面的摩擦和被加工形成表面与刀具后刀面的摩擦，在切削过程中，产生大量的热。切削过程中所消耗的能量，只有1%-3%以残余应力的形式储存于切屑和工件中，97%以上能量都转化成热。其中约2/3消耗于切屑的塑性变形，1/3消耗于摩擦。
由于刀具的切削区域很小，摩擦产生的热量集中，因之切屑与刀具界面的温度很高，切削加工时最高可达800℃；磨削加工时可达1200℃。刀具在高温下，硬度和强度都将大幅下降，严重影响使用寿命。有资料记载：刀具的使用寿命与切削刀具温度的20次方成反比例。降底具温度，是提高刀具寿命的关键。降低刀具温度的主要途径有两个：一是加速冷却，将热量及时散掉；二是降低刀具摩擦面上的摩擦系数，减少热量的产生。合理使用切削液，是解决问题的主要途径。
切削液（cutting fluid,coolant），又名切屑液。是一种用在金属切、削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体。切削液是金属切削加工的重要配套材料。
切削液按油品化学组成分为非水溶性(油基)液和水溶性(水基)液两大类。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种环保型水基合成切削液。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：
一种环保型水基合成切削液，由下述组分按重量百分比组成：防锈剂20-30%，润滑剂10-20%，表面活性剂2-8%，螯合剂1-3%，杀菌剂2-4%，消泡剂0.05-0.2%，余量为水。
所述防锈剂为三乙醇胺硼酸酯和O-(N-琥珀酰亚胺)-1,1,3,3-四甲基脲四氟硼酸酯中的一种或其混合物。
所述防锈剂，由下述组分按重量份组成：三乙醇胺硼酸酯20-40份和O-(N-琥珀酰亚胺)-1,1,3,3-四甲基脲四氟硼酸酯10-30份。
所述润滑剂为硼砂、硫脲或硫代硫酸钠。
所述表面活性剂为阴离子、非离子和两性离子表面活性剂中的一种或其混合物。用于本文中的合适的表面活性剂可以是本领域技术人员已知的任何表面活性剂，包括阴离子、非离子和两性离子表面活性剂中的一种或其混合物。
所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸钠、烷基聚氧乙烯醚羧酸钠、烷基磺酸钠、亚甲基双萘磺酸钠、油酰甲基牛黄酸钠或雷米帮A。
所述两性表面活性剂为氨基酸型两性表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂、硫酸酯型两性表面活性剂、磺酸盐型两性表面活性剂或磷酸酯盐型两性表面活性剂。
所述非离子离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、烷基糖苷或烷基葡萄糖酰胺。
所述螯合剂为羟乙二磷酸，碱金属乙烷、1-羟基二膦酸盐、次氮基三亚甲基膦酸盐、乙二胺四亚甲基磷酸盐、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸盐、二羟基二磺基苯、乙二胺N，N，-二琥珀酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸盐、乙二胺五乙酸盐、N-羟基乙二胺三乙酸盐、次氮基三醋酸盐、乙二胺四丙酸盐、三亚乙基四胺六乙酸盐、乙醇二甘氨酸、丙二胺四乙酸、甲基甘氨酸二乙酸、丙二酸、水杨酸、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和吡啶二羧酸中的一种或其混合物。
所述杀菌剂为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、聚羟丙基二甲基氯化铵、羟乙基六氢均三嗪、4-氯-3-甲基苯酚、二环己胺、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、N，N-亚甲基二吗啉、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮或吡啶硫酮钠。
所述消泡剂为二甲基硅油。
优选的，
所述环保型水基合成切削液，由下述组分按重量百分比组成：
余量为水；
所述防锈剂，由下述组分按重量份组成：三乙醇胺硼酸酯20-40份和O-(N-琥珀酰亚胺)-1,1,3,3-四甲基脲四氟硼酸酯10-30份。
将水加热至40-80℃，将其余组分加入水中，搅拌混合均匀，即可制得所述环保型水基合成切削液。
使用本发明环保型水基合成切削液具有（1）润滑作用：该切削液能渗入到切屑、刀具和工件的接触面间，粘附在金属表面上形成润滑膜，减小摩擦系数、减轻粘结现象、抑制积屑瘤，并改善已加工表面的粗糙度，提高刀具耐用度。（2）冷却作用：从它所能达到最靠近热源的刀具、切屑和工件表面上带走大量的切削热，从而降低切削温度，提高刀具耐用度，并减小工件与刀具的热膨胀，提高加工精度。（3）清洗作用：冲走切削中产生的细屑、砂轮脱落下来的微粒等，起到清洗作用，防止加工表面、机床导轨面受损；有利于精加工、深孔加工、自动线加工中的排屑。（4）防锈作用：能在金属表面上形成保护膜，使机床、工件、刀具免受周围介质的腐蚀。
具体实施方式
实施例1
按表1所对应实施例1数据称取各原料。将水加热至40-80℃，再将其余组分加入水中，搅拌混合均匀，即可制得所述环保型水基合成切削液。
实施例2
按表1所对应实施例2数据称取各原料。按实施例1所述方法，即可制得本发明的环保型水基合成切削液。
实施例3
按表1所对应实施例3数据称取各原料。按实施例1所述方法，即可制得本发明的环保型水基合成切削液。
实施例4
按表1所对应实施例4数据称取各原料。按实施例1所述方法，即可制得本发明的环保型水基合成切削液。
实施例5
按表1所对应实施例5数据称取各原料。按实施例1所述方法，即可制得本发明的环保型水基合成切削液。
表1：环保型水基合成切削液配方表单位：公斤
测试例1
对实施例1-5的环保型水基合成切削液稀释成8wt%的稀释液，进行测试，测试结果见表2。
表2：环保型水基合成切削液性能测试表
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 方法 |
| 透明度 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 | 目测 |
| 消泡性，ml/10min | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | GB/T6144-85 |
| 表面张力，mN/m | 39 | 26 | 36 | 36 | 36 | GB/T6144-85 |
| 一级灰口铸铁腐蚀试验，h | 72 | 68 | 70 | 67 | 90 | GB/T6144-85 |
| 紫铜腐蚀试验，h | 24 | 20 | 22 | 20 | 32 | GB/T6144-85 |
| 铝合金腐蚀试验，h | 8 | 8 | 8 | 8 | 12 | GB/T6144-85 |
| 最大无卡咬负荷PB值 | 452 | 486 | 475 | 466 | 762 | GB/T6144-85 |
Claims (9)
1.一种环保型水基合成切削液，其特征在于，由下述组分按重量百分比组成：防锈剂20-30%，润滑剂10-20%，表面活性剂2-8%，螯合剂1-3%，杀菌剂2-4%，消泡剂0.05-0.2%，余量为水。
2.如权利要求1所述的环保型水基合成切削液，其特征在于：所述防锈剂为三乙醇胺硼酸酯和O-(N-琥珀酰亚胺)-1,1,3,3-四甲基脲四氟硼酸酯中的一种或其混合物。
3.如权利要求2所述的环保型水基合成切削液，其特征在于：所述防锈剂，由下述组分按重量份组成：三乙醇胺硼酸酯20-40份和O-(N-琥珀酰亚胺)-1,1,3,3-四甲基脲四氟硼酸酯10-30份。
4.如权利要求1所述的环保型水基合成切削液，其特征在于：所述润滑剂为硼砂、硫脲或硫代硫酸钠。
5.如权利要求1所述的环保型水基合成切削液，其特征在于：所述表面活性剂为阴离子、非离子和两性离子表面活性剂中的一种或其混合物。
6.如权利要求1所述的环保型水基合成切削液，其特征在于：所述螯合剂为羟乙二磷酸，碱金属乙烷、1-羟基二膦酸盐、次氮基三亚甲基膦酸盐、乙二胺四亚甲基磷酸盐、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸盐、二羟基二磺基苯、乙二胺N，N，-二琥珀酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸盐、乙二胺五乙酸盐、N-羟基乙二胺三乙酸盐、次氮基三醋酸盐、乙二胺四丙酸盐、三亚乙基四胺六乙酸盐、乙醇二甘氨酸、丙二胺四乙酸、甲基甘氨酸二乙酸、丙二酸、水杨酸、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和吡啶二羧酸中的一种或其混合物。
7.如权利要求1所述的环保型水基合成切削液，其特征在于：所述杀菌剂为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、聚羟丙基二甲基氯化铵、羟乙基六氢均三嗪、4-氯-3-甲基苯酚、二环己胺、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、N，N-亚甲基二吗啉、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮或吡啶硫酮钠。
8.如权利要求1所述的环保型水基合成切削液，其特征在于：所述消泡剂为二甲基硅油。
9.如权利要求1所述的环保型水基合成切削液，其特征在于，所述环保型水基合成切削液，由下述组分按重量百分比组成：
余量为水；
所述防锈剂，由下述组分按重量份组成：三乙醇胺硼酸酯20-40份和O-(N-琥珀酰亚胺)-1,1,3,3-四甲基脲四氟硼酸酯10-30份。
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