CN103351909A - 一种防锈金属切削液以及制备方法 - Google Patents

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

一种防锈金属切削液以及制备方法

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。

5.根据权利要求1-4之一所述的防锈金属切削液，其特征在于，按重量份数主要由以下组分组成：

6.根据权利要求1-5之一所述的防锈金属切削液，其特征在于，按重量份数主要由以下组分组成：

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。