CN103113971B - 一种不锈钢准干切削加工微乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不锈钢准干切削加工微乳液及其制备方法。该不锈钢准干切削加工微乳液按以下方法制备：先制备母液：母液按重量百分比计由以下原料混合并加热至90-100℃充分搅拌制备而成：精制猪油30-40%，失水山梨醇脂肪酸酯10-15%，石油磺酸钠10-15%，正丁醇5-10%，壬基酚聚氧乙烯醚5-10%，硼酸钾2-3%，氢氧化钠1-2%，硫代硫酸盐1-2%，钼酸盐1-2%，水20-30%；再取上述制得的母液，加入1-3倍重量的水中充分搅拌，即得到一种不锈钢准干切削加工微乳液工作液。本发明的不锈钢准干切削加工微乳液工作液是一种透明至半透明状的O/W体系微乳液，液滴直径为10-100nm，配合准干切削微量润滑装置使用，应用于不锈钢切削加工可减少润滑剂的使用量90%以上，节能减排、环境保护效果显著。
Description
技术领域
本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种不锈钢准干切削加工微乳液及其制备方法。
背景技术
传统的金属切削加工采用矿物油或植物油或切削液进行大量冲淋式润滑，润滑剂的使用量大，不仅浪费资源，造成加工场所和环境的巨大污染，尤其不锈钢切削加工由于不锈钢材质的韧性大，往往要在加工液中大量添加含氯、含硫的极压添加剂才能满足加工要求，这样往往会严重影响操作工人的身体健康。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于不锈钢切削工艺中使用的不锈钢准干切削加工微乳液及其制备方法，以配合准干切削润滑装置使用，代替原有的传统的以矿物油或植物油或切削液作为不锈钢加工切削油/液。
本发明的技术方案如下：
一种不锈钢准干切削加工微乳液，按以下步骤制备而成：
步骤1：制备不锈钢准干切削加工微乳液母液：
一种不锈钢准干切削加工微乳液母液，按重量百分比计由以下原料混合并加热至90-100℃充分搅拌制备而成：
上述精制猪油具有优良的润滑性，与氢氧化钠共热后部分水解成油酸钠和甘油，油酸钠是良好的阴离子型表面活性剂，甘油有助表面活性剂作用；
上述失水山梨醇脂肪酸酯是良好的亲油型非离子表面活性剂，同时防锈性能良好，其商品名为司盘，常见的商品型号有：S-20，S-40，S-60，S-80等，都可以使用，本发明优选S-80；
上述石油磺酸钠是良好的阴离子表面活性剂，同时具有极压抗磨性和防锈性；
上述正丁醇是良好的助表面活性剂；
上述壬基酚聚氧乙烯醚是亲水非离子型表面活性剂，常用的商品型号有：TX-10、TX-9，OP-9，OP-10等，本发明优选TX-10；
上述硼酸钾具有良好的极压抗磨剂和防锈性，同时阳离子钾可有效降低O/W型液滴的表面张力，有利于形成微乳液；
上述硫代硫酸盐主要为硫代硫酸钾或硫代硫酸钠，具有良好的极压抗磨剂，同时阳离子钾或钠可有效降低O/W型液滴的表面张力，有利于形成微乳液；
上述钼酸盐主要为钼酸铵或钼酸钠有极好的极压抗磨剂和防锈性，同时阳离子钠或铵可有效降低O/W型液滴的表面张力，有利于形成微乳液；
上述母液中的水为无机盐类和碱的溶剂，使本发明使用的无机盐和氢氧化钠发挥更好的效用。
上述的表面活性剂和助表面活性剂在本发明制备的不锈钢准干切削加工微乳液母液中的总含量超过30%。
一种不锈钢准干切削加工微乳液母液的制备方法为：
称取氢氧化钠溶解于水中，加入精制猪油在90-100℃下加热搅拌60-90分钟，停止加热，同时，依次加入失水山梨醇脂肪酸酯、石油磺酸钠、正丁醇、壬基酚聚氧乙烯醚，再加入已溶解于水中的硼酸钾、硫代硫酸盐和钼酸盐，充分搅拌至溶液完全透明，即制得一种不锈钢准干切削加工微乳液母液。
步骤2：取步骤1制备的不锈钢准干切削加工微乳液母液，加入1-3倍重量的水中充分搅拌，即得到一种不锈钢准干切削加工微乳液工作液。
本发明的有益效果：
本发明的不锈钢准干切削加工微乳液工作液是一种透明至半透明状的O/W体系微乳液，液滴直径为10-100nm，配合准干切削微量润滑装置使用，应用于不锈钢切削加工可减少润滑剂的使用量90%以上，节能减排、环境保护效果显著。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明：
实施例1：
步骤1：称取1kg氢氧化钠溶解于10kg水中，加入40kg精制猪油在100℃左右加热搅拌60分钟，停止加热，同时依次加入10kg失水山梨醇脂肪酸酯(S-80)、10kg石油磺酸钠、5kg正丁醇、5kg壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)，再加入已溶解于15kg水中的2kg硼酸钾、1kg硫代硫酸钠和1kg钼酸铵，充分搅拌至溶液完全透明时即为一种不锈钢准干切削加工微乳液母液。
步骤2：取步骤1制备的不锈钢准干切削加工微乳液母液100kg加入100kg水中充分搅拌，即制得一种不锈钢准干切削加工微乳液工作液。
将上述制备的不锈钢准干切削加工微乳液工作液应用于304不锈钢的攻丝、钻孔加工，不锈钢板厚3.5mm，加工孔径10mm，四头钻床，8小时工作。之前用氯化石蜡+煤油+菜籽油进行涂刷润滑加工。
使用准干切削系统（准干切削润滑装置+不锈钢准干切削加工微乳液工作液）改造效果对比表：
实施例2：
步骤1：称取2kg氢氧化钠溶解于8kg水中，加入30kg精制猪油在92℃左右加热搅拌90分钟，停止加热，同时依次加入10kg失水山梨醇脂肪酸酯(S-80)、15kg石油磺酸钠、6kg正丁醇、6kg壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)，再加入已溶解于16kg水中的3kg硼酸钾、2kg硫代硫酸钾和2kg钼酸钠，充分搅拌至溶液完全透明时即为一种不锈钢准干切削加工微乳液母液。
步骤2：取步骤1制备的不锈钢准干切削加工微乳液母液100kg加入200kg水中充分搅拌，即制得一种不锈钢准干切削加工微乳液工作液。
上述方法制备的不锈钢准干切削加工微乳液工作液，经试验理化指标如下：
| 项目 | 基本数据 | 实验方法 |
| 外观 | 黄色半透明 | 目测 |
| 运动粘度40℃ mm2/s | 11 | GB/T265 |
| pH | 11.2 | SH/T0578 |
| 密度20℃ kg/m3 | 1010 | GB/T1884 |
| 四球极压试验 PD N | 6080 | GB/T12583 |
| 湿热试验（7天） 级 | 0 | GB/T2361 |
实施例3：
步骤1：称取1.5kg氢氧化钠溶解于7kg水中，加入32kg精制猪油在94℃左右加热搅拌80分钟，停止加热，同时依次加入12kg失水山梨醇脂肪酸酯(S-80)、12kg石油磺酸钠、7kg正丁醇、10kg壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)，再加入已溶解于13kg水中的2.5kg硼酸钾、1.5kg硫代硫酸钠和1.5kg钼酸钠，充分搅拌至溶液完全透明时即为一种不锈钢准干切削加工微乳液母液。
步骤2：取步骤1制备的不锈钢准干切削加工微乳液母液100kg加入150kg水中充分搅拌，即制得一种不锈钢准干切削加工微乳液工作液。
上述方法制备的不锈钢准干切削加工微乳液工作液，经试验理化指标如下：
| 项目 | 基本数据 | 实验方法 |
| 外观 | 黄色半透明 | 目测 |
| 运动粘度40℃ mm2/s | 19 | GB/T265 |
| pH | 10.8 | SH/T0578 |
| 密度20℃ kg/m3 | 1008 | GB/T1884 |
| 四球极压试验 PB N | 1569 | GB/T12583 |
| 铜片腐蚀（3h,50℃） 级 | 1a | GB/T5096 |
实施例4：
步骤1：称取1.6kg氢氧化钠溶解于6kg水中，加入34kg精制猪油在95℃左右加热搅拌70分钟，停止加热，同时依次加入13kg失水山梨醇脂肪酸酯(S-60)、10kg石油磺酸钠、10kg正丁醇、5kg壬基酚聚氧乙烯醚(OP-9)，再加入已溶解于15kg水中的2.4kg硼酸钾、1.4kg硫代硫酸钾和1.6kg钼酸钠，充分搅拌至溶液完全透明时即为一种不锈钢准干切削加工微乳液母液。
步骤2：取步骤1制备的不锈钢准干切削加工微乳液母液100kg加入250kg水中充分搅拌，即制得一种不锈钢准干切削加工微乳液工作液。
将上述制备的不锈钢准干切削加工微乳液工作液运用于316不锈钢管切割加工润滑冷却，钢管外径Φ510mm,管壁厚3mm，8小时工作。传统用乳化液冲淋润滑。
使用准干切削系统（准干切削润滑装置+不锈钢准干切削加工微乳液工作液）改造效果对比表：
| 项目 | 改造前 | 改造后 |
| 切割一刀所需时间 | 120秒 | 80秒 |
| 锯片平均寿命 | 1片/天 | 1片/3天 |
| 润滑剂消耗 | 20kg/天 | 1kg/天 |
| 工作现场 | 典型脏乱差 | 十分干净 |
实施例5：
步骤1：称取1.2kg氢氧化钠溶解于5kg水中，加入32kg精制猪油在90℃左右加热搅拌90分钟，停止加热，同时依次加入15kg失水山梨醇脂肪酸酯(S-80)、10kg石油磺酸钠、9kg正丁醇、6kg壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)，再加入已溶解于17kg水中的1.8kg硼酸钾、1.3kg硫代硫酸钠和1.7kg钼酸铵，充分搅拌至溶液完全透明时即为一种不锈钢准干切削加工微乳液母液。
步骤2：取步骤1制备的不锈钢准干切削加工微乳液母液100kg加入300kg水中充分搅拌，即制得一种不锈钢准干切削加工微乳液工作液。
上述方法制备的不锈钢准干切削加工微乳液工作液，经试验理化指标如下：
| 项目 | 基本数据 | 实验方法 |
| 外观 | 黄色半透明 | 目测 |
| 运动粘度40℃ mm2/s | 3.5 | GB/T265 |
| pH | 10.7 | SH/T0578 |
| 密度20℃ kg/m3 | 1006 | GB/T1884 |
| 四球磨痕直径 mm | 0.33 | SH/T0762 |
Claims (5)
1.一种不锈钢准干切削加工微乳液，其特征在于，该不锈钢准干切削加工微乳液母液，按重量百分比计由以下原料混合并加热至90-100℃充分搅拌制备而成：
2.如权利要求1所述的不锈钢准干切削加工微乳液，其特征在于，它是在上述制得的不锈钢准干切削加工微乳液母液中加入1-3倍重量的水充分搅拌后得到的工作液。
3.如权利要求1或2所述的不锈钢准干切削加工微乳液，其特征在于，所述失水山梨醇脂肪酸酯为S-80；所述壬基酚聚氧乙烯醚为TX-10。
4.一种如权利要求1所述的不锈钢准干切削加工微乳液的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：称取氢氧化钠溶解于水中，加入精制猪油在90-100℃下加热搅拌60-90分钟，停止加热，同时，依次加入失水山梨醇脂肪酸酯、石油磺酸钠、正丁醇、壬基酚聚氧乙烯醚，再加入已溶解于水中的硼酸钾、硫代硫酸盐和钼酸盐，充分搅拌至溶液完全透明，即制得不锈钢准干切削加工微乳液母液。
5.如权利要求4所述的不锈钢准干切削加工微乳液的制备方法，其特征在于，将上述制得的不锈钢准干切削加工微乳液母液，加入1-3倍重量的水中充分搅拌，即得到不锈钢准干切削加工微乳液工作液。
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