CN103351909A - 一种防锈金属切削液以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防锈金属切削液以及制备方法。所述防锈金属切削液主要由以下组分组成:苯甲酸单乙醇胺、聚苯胺、磷酸氢二钠、烷基磺胺乙酸钠、三乙醇胺、聚醚多元醇;在制备过程中,首先称取各种原料,将苯甲酸单乙醇胺、聚苯胺、磷酸氢二钠、烷基磺胺乙酸钠混合搅拌加热,保温,停止加热,在搅拌下依次加入三乙醇胺、聚醚多元醇、聚氯乙烯胶乳,再搅拌;然后在搅拌下加入水和水溶性极压添加剂、钝化剂、稳定剂,再搅拌后,得到防锈金属切削液。本发明中,防锈金属切削液安全无毒,不发霉,对工人无过敏,防锈性能良好,切削润滑性能优越。
Description
技术领域
本发明属于金属切削加工的化学助剂技术领域,具体涉及一种防锈金属切削液以及制备方法。
背景技术
切削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,切削液由多种超强功能助剂经科学复合配伍而成,同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点。克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病,对车床漆也无不良影响,适用于黑色金属的切削及磨加工,属当前最领先的磨削产品。切削液各项指标均优于皂化油,它具有良好的冷却、清洗、防锈等特点,并且具备无毒、无味、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点。
切削液是金属加工过程中的伴侣,同时又是极易引起金属腐蚀的介子。目前我国在金属加工过程中使用的切削液有二大类,即非水溶性金属切削液和水溶性金属切削液。在这两种切削液中,为提高产品的防锈性能,大多填加了有机防腐剂,而有机防腐填加剂在高温情况下发生酸化变质,循环使用不能保证其防腐性能。
现有技术中涉及一种金属加工冷却剂,特别涉及一种以水为分散使用介质的不含矿物油的合成型切削液,为含有防锈剂、润滑剂、杀菌剂、内二醇、脂肪酸聚乙一醇醋、有色金属缓蚀剂、脂肪醇聚氧乙烯醚、植物油合成脂和水的混合物。
现有技术中涉及一种聚苯胺防锈金属切削液,属于金属切削液领域。由按以下重量份的组分组成:聚苯胺水性防腐剂25~30份,三乙醇胺15~20份,聚氯乙烯胶乳45~55份,聚醚多元醇2~3份,水15~40份。
现有切削液存在的主要问题是:1)润滑能力不足,精加工时难以满足表面粗糙度要求;2)防锈能力不足:一般切削加工后,防锈期不足一天,必须另做工序间防锈,这给大批量生产带来很多不便;3)工人容易过敏;4)为防霉变,很多切削液加入了酚类物质,对人体有一定毒害。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提出一种防锈性能好,切削润滑性能优越的防锈金属切削液。
本发明提出了一种防锈金属切削液,按重量份数主要由以下组分组成:
本发明所述苯甲酸单乙醇胺起防锈作用。切削后,遗留在工件表面的苯甲酸单乙醇胺能在表面形成不溶性络合膜,起防锈作用;同时,苯甲酸单乙醇胺在切削液中有一定的杀菌作用,能抑制霉变,并减少对工人的过敏。其重量份数可选择18.6~50.2,23~47,30~42,38等。
本发明将聚苯胺做为防腐填加剂,与切削液相溶,提高金属切削液的防锈蚀功能。这种防锈切削液具有特殊的防腐机理,一般认为聚苯胺具有一定的氧化还原电位,它使钢铁的表面发生氧化,并达到铁的钝化电位,使铁的表面生成一层致密的Fe3O4氧化层,阻止了铁的进一步氧化,有效防止了有机防腐剂酸化而带来的腐蚀问题,提高了产品质量。其重量份数可选择8.2~26.6,11~23,15~20,18等。
本发明所述磷酸氢二钠起辅助防锈作用,在切削加工中,切削液是流动和循环的,有溶解氧的存在,磷酸氢二钠能在工件表面形成γ-三氧化二铁和磷酸铁的混合性保护膜,起防锈作用。其重量份数可选择2.02~17.58,4~15,8~11,9等。
本发明所述烷基磺胺乙酸钠主要起润滑作用,可以减小前刀面与切屑,后刀面与已加工表面间的摩擦,形成部分润滑膜,从而减小切削力、摩擦和功率消耗,降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损,改善工件材料的切削加工性能。其重量份数可选择5.05~29.50,8~25,13~22,17~20等。
本发明三乙醇胺为无色黏稠液体,微有氨的气味,极易吸湿,露置空气中或在光线下变成棕色,能吸收空气中二氧化碳。其重量份数可选择3.7~15.2,5~12,8~10,9等。
本发明所述切削液还包括聚氯乙烯胶乳,优选包括13~26重量份的聚氯乙烯胶乳。其重量份数可选择14~25,17~23,19~21,20等。
聚醚多元醇是端羟基的低聚物,主链上的羟基由醚键连接,是以低分子量多元醇、多元胺或含活泼氢的化合物为起始剂,与氧化烯烃在催化剂作用下开环聚合而成。氧化烯烃主要是氧化丙烯(环氧丙烷),氧化乙烯(环氧乙烷),其中以环氧丙烷最为重要。多元醇起始剂有丙二醇、乙二醇等二元醇,甘油三羟甲基丙烷等三元醇及季戊、四醇、木糖醇、山梨醇、蔗糖等多元醇;胺类起始剂为二乙胺、二乙烯三胺等。
本发明所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇或四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的一种或至少两种的混合物,例如聚氧化丙烯二醇,四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇,聚氧化丙烯二醇和聚四氢呋喃二醇的混合物,进一步优选聚四氢呋喃二醇。其重量份数可选择1.2~7.9,3~6,3.5~5,4等。
所述切削液还包括水溶性极压添加剂、钝化剂、稳定剂等常用助剂。极压添加剂分为水溶性和油溶性两种。油溶性的主要是氯化石蜡、硫化烯烃、硫化猪油、磷酸酯、磷酸盐、ZDDP等,其中硫化物的挤压性能是最好的。氯化石蜡易于水解,目前多使用长链的氯化石蜡,国外目前还生产氯化石蜡的只有DOVER公司。水溶性极压添加剂主要成分是与羧酸类与胺反应后的产物,主要用于金属加工液中,目前国内外比较成熟的产品有硫化油酸,硫化棉籽油等。
作为优选技术方案,一种防锈金属切削液,按重量份数主要由以下组分组成:
作为最优选技术方案,一种防锈金属切削液,按重量份数主要由以下组分组成:
本发明所述的“包括”,意指其除所述组分外,还可以包括其他组分,这些其他组分赋予所述切削液不同的特性。除此之外,本发明所述的“包括”,还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
一种如上所述的切削液的制备方法,首先按重量份数成取各种原料,将苯甲酸单乙醇胺、聚苯胺、磷酸氢二钠、烷基磺胺乙酸钠混合搅拌加热到90~100℃,保温20~30min,停止加热,在搅拌下依次加入三乙醇胺、聚醚多元醇、聚氯乙烯胶乳,再搅拌20~30min;然后在搅拌下加入水和水溶性极压添加剂、钝化剂、稳定剂,再搅拌10~50min后,得到防锈金属切削液。
与已有技术方案相比,本发明具有以下有益效果:
本发明切削液安全无毒,不发霉,对工人无过敏,防锈性能良好,切削润滑性能优越。
本发明所制备的防锈切削液表面渗透能力强,冷却性、润滑性和防锈性好,无刺激性气味,使用寿命长,用于铸铁、碳钢等黑色金属的切削、磨削等一般至中难度的加工。该切削液具有优良的磨屑沉降性,不粘砂轮;优良的防锈、冷却、清洗和润滑性能;不变质发臭;使用寿命长;且不含亚硝酸盐和磷的化合物,对环境和健康有利。
由于该防锈切削液能够在金属表面形成混合性保护膜,起防锈作用,使金属加工阶段完成后的周转存放期,防腐延长至35天后生锈,省去了二次涂抹防腐油脂的工艺,降低了生产成本,解决了锈蚀难题。
具体实施方式
实施例1
本实施例提出了一种防锈金属切削液,按重量份数主要由以下组分组成:
首先按重量份数称取各种原料,将苯甲酸单乙醇胺、聚苯胺、磷酸氢二钠、烷基磺胺乙酸钠混合搅拌加热到100℃,保温20min,停止加热,在搅拌下依次加入三乙醇胺、聚氧化丙烯二醇,再搅拌30min;然后在搅拌下加入水和其他常用助剂,再搅拌50min后,得到防锈金属切削液。
实施例2
本实施例提出了一种防锈金属切削液,按重量份数主要由以下组分组成:
首先按重量份数称取各种原料,将苯甲酸单乙醇胺、聚苯胺、磷酸氢二钠、烷基磺胺乙酸钠混合搅拌加热到90℃,保温30min,停止加热,在搅拌下依次加入三乙醇胺、聚四氢呋喃二醇,再搅拌20min;然后在搅拌下加入水和其他常用助剂,再搅拌50min后,得到防锈金属切削液。
实施例3
本实施例提出了一种防锈金属切削液,按重量份数主要由以下组分组成:
首先按重量份数称取各种原料,将苯甲酸单乙醇胺、聚苯胺、磷酸氢二钠、烷基磺胺乙酸钠混合搅拌加热到95℃,保温26min,停止加热,在搅拌下依次加入三乙醇胺、聚醚多元醇、聚氯乙烯胶乳,再搅拌28min;然后在搅拌下加入水和其他常用助剂,再搅拌20min后,得到防锈金属切削液。
实施例4
本实施例提出了一种防锈金属切削液,按重量份数主要由以下组分组成:
首先按重量份数称取各种原料,将苯甲酸单乙醇胺、聚苯胺、磷酸氢二钠、烷基磺胺乙酸钠混合搅拌加热到93℃,保温25min,停止加热,在搅拌下依次加入三乙醇胺、聚醚多元醇、聚氯乙烯胶乳,再搅拌21min;然后在搅拌下加入水和其他常用助剂,再搅拌40min后,得到防锈金属切削液。
实施例5
本实施例提出了一种防锈金属切削液,按重量份数主要由以下组分组成:
首先按重量份数成取各种原料,将苯甲酸单乙醇胺、聚苯胺、磷酸氢二钠、烷基磺胺乙酸钠混合搅拌加热到93℃,保温23min,停止加热,在搅拌下依次加入三乙醇胺、聚四氢呋喃二醇、聚氯乙烯胶乳,再搅拌30min;然后在搅拌下加入水和水溶性极压添加剂、钝化剂、稳定剂,再搅拌45min后,得到防锈金属切削液。
对比实施例
将CN1778879A中公开的技术方案作为本发明的对比实施例:
聚苯胺防腐剂的制备:按下方法制备聚苯胺防腐剂。
将10克本征态聚苯胺、1克硫酸银、加入到100克23%的硫酸中,在90℃的温度下搅拌2小时,待冷却后过滤水洗反复三次至中性,获得约50克黑色浆料;取该浆料4克,加去离子水10克,加烧碱0.2克,将pH值调至8-9,然后再加入1克硼砂,用高速分散机以1700转/分搅拌1.5小时,使之溶解;再加入硫酸锌0.004克,亚硝酸钠0.35克,苯甲酸钠0.4克,乙醇0.02克,继续用高速分散机以1700转/分高速分散至溶解。
获得聚苯胺水性防腐剂15.9克。其外观为黑色水溶液,无异味,密度为(20℃)kg/m3:1050-1080,PH值为9-10。
聚苯胺防锈金属切削液的制备:
三乙醇胺18克;聚氯乙稀胶乳50克;聚醚多元醇2.5克;聚苯胺水性防锈剂29.5克,将上述物种混合后加去离子水20克,用高速分散机搅拌分散10分钟,得到黑色液状产物120克。用户使用时可稀释20倍。
将本发明实施例1~5和对比实施例的切削液进行防锈试验,对比如下:
由上表可以明显看出,本发明产品能够保证在35天以上不产生锈蚀,而CN1778879A的产品防锈时间仅为30天。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种防锈金属切削液,其特征在于,按重量份数主要由以下组分组成:
2.根据权利要求1所述的防锈金属切削液,其特征在于,所述切削液还包括13~26重量份的聚氯乙烯胶乳。
3.根据权利要求1或2所述的防锈金属切削液,其特征在于,所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇或四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的一种或至少两种的混合物。
4.根据权利要求1-3之一所述的防锈金属切削液,其特征在于,所述切削液还包括水溶性极压添加剂、钝化剂、稳定剂等常用助剂。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的防锈金属切削液的制备方法,其特征在于,首先按重量份数称取各种原料,将苯甲酸单乙醇胺、聚苯胺、磷酸氢二钠、烷基磺胺乙酸钠混合搅拌加热到90~100℃,保温20~30min,停止加热,在搅拌下依次加入三乙醇胺、聚醚多元醇、聚氯乙烯胶乳,再搅拌20~30min;然后在搅拌下加入水和水溶性极压添加剂、钝化剂、稳定剂,再搅拌10~50min后,得到防锈金属切削液。
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