CN103351924B

CN103351924B - 一种铝合金切削液

Info

Publication number: CN103351924B
Application number: CN201310245063.9A
Authority: CN
Inventors: 林伟; 江海涛; 江海波; 江浩
Original assignee: Tianchang Runda Metal Antirust Auxiliary Co Ltd
Current assignee: ANHUI ZHONG TIAN PETROCHEMICAL CO., LTD.
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2033-06-20
Also published as: CN103351924A

Abstract

本发明提出了一种铝合金切削液，其包括按照如下重量百分数配比的原料：聚苯胺19.5-40.1％、阴离子表面活性剂A11.8-22.1％、阴离子表面活性剂B1.49-2.51％、添加剂5.8-15.1％、防腐蚀剂1.9-14.1％、铜合金缓蚀剂0.09-0.81％、铝合金缓蚀剂0.29-1.31％、锌合金缓蚀剂0.09-0.61％、余量水。本发明所述的铝合金切削液，其具有优异的防腐性能与润滑性能以及冷却性，同时成本低廉，对人体和环境均十分友好。

Description

一种铝合金切削液

技术领域

本发明属于切削液技术领域，特别涉及一种铝合金切削液。

背景技术

铝合金是当前在汽车发动机、变速器、航空设备和其它机械设备等行业均被广泛使用的金属材质，因此对铝合金加工专用切削液的需求日益增长，要求铝合金切削液能够提供铝材加工时高切削速度和高进给率所要求的优异润滑性和冷却性，大幅提高刀具的使用寿命和工件的表面光洁度，并且即使在面对高精度等级的深孔加工应用时(如枪钻，枪铰)依然做到游刃有余。传统的铝合金切削液一般由矿物油和乳化剂组成，存在夏天易腐臭、冬天难稀释、防锈效果差等缺点，同时能耗大、生产成本高、严重危害环境及人体。随着环境保护意识的增强，人们已经将合成对环境无污染的水基铝合金切削液作为研究的重要方向。

CN 1212378C公开了一种水溶性切削液，由基础油或油性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、防锈剂、极压添加剂、耦合剂、铜合金缓蚀剂、防腐蚀剂、消泡剂、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂组成。本发明通用性强，适合于多种金属，特别是使用于加工铝合金部件，对铝合金有极佳的抗腐蚀效果，可有效防止敏感铝合金的变色，同时具有优异的润滑性能、防锈性能、抗腐败能力和突出的耐硬水能力，可长时间循环使用且不含亚硝酸盐、酚类等有毒有害物质，对环境和健康有利。

CN 100465254C公开了一种耐硬水水溶性切削液，由基础油或油性剂、阴离子表面活性剂、防锈剂、耦合剂、铜合金缓蚀剂、防腐蚀剂、消泡剂、铝合金缓蚀剂组成。该发明的切削液能抵抗7000ppm的硬水，普遍适用于水质硬度高的地区，稀释水不需经水质软化处理就可以直接使用，且工作液使用寿命长达2年以上；该发明的切削液使用后的废液，易破乳处理，可采用氯化钙、明矾破乳絮凝的方法处理，CODcr去除率可达92％以上，再经过简单的生化处理，废水即可达到二级排放标准。同时在润滑性、防锈性、冷却性、消泡性能等方面也都具有优异性能。

CN 101376863B公开了一种微量润滑系统铝合金切削液及其制备方法和用途，所述铝合金切削液由如下重量百分比的原料制备而成：基础油30％、硫化异丁烯5-20％、氯化石蜡5-20％、硫代磷酸酯5-20％、硼酸钾5-20％、表面活性剂10％、防锈剂5％，所述的基础油采用矿物油或植物油。该发明的铝合金切削液具有良好的润滑性和散热性，使用量降到原有的5％以下，对江河污染的排放减少，节约了加工成本，提高了润滑效果。

CN 101240218B公开了一种乳化型金属切削液组合物，由基础油或油性剂、混合醇胺、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、防锈剂、铜合金缓蚀剂、杀菌防腐剂等组成。该发明的金属切削液组合物通用性强，适合多种金属加工，特别是用于铝合金金属的加工，具有优异的润滑性、抗腐蚀作用，成本低廉，且不含亚硝酸盐、酚类等有毒有害物质，对环境和操作人员健康无害。

上述提到的切削液虽然都是水基金属切削液，但或为可溶性油(乳化液)，或为半合成切削液(微乳化液)，均因含有矿物油等成分而易于腐败变质，使用寿命短。与可溶性油及半合成切削液相比，全合成切削液不含矿物油，其各组分均溶于水，稀释液呈透明状或半透明状，因而具有优良的冷却和清洗性能，并且不易腐败变质，使用寿命长。本发明拟提供一种具有前述优点的专用于铝合金的切削液。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种铝合金切削液，其防腐性能与润滑能力均十分优异，能够提供铝材加工时高切削速度和高进给率所要求的优异润滑性和冷却性，同时成本低廉，对人体和环境均十分友好。

一种铝合金切削液，其包括按照如下重量百分数配比的原料：聚苯胺19.5-40.1％、阴离子表面活性剂A11.8-22.1％、阴离子表面活性剂B1.49-2.51％、添加剂5.8-15.1％、防腐蚀剂1.9-14.1％、铜合金缓蚀剂0.09-0.81％、铝合金缓蚀剂0.29-1.31％、锌合金缓蚀剂0.09-0.61％、余量水。

所述聚苯胺为主链上含有交替苯环和氮原子的特殊的导电聚合物。聚苯胺可以由苯胺单体在酸性水溶液中经化学氧化或电化学氧化得到，常用的氧化剂为过硫酸铵(APS)。中性条件下聚合的聚苯胺常含有枝化结构。绿色聚苯胺由苯胺单体在酸性水溶液中经化学氧化或电化学氧化得到，具有良好的导电性能以及优良的环境稳定性。本发明中，将聚苯胺作为防腐添加剂溶入切削液中起到防锈作用。一般而言，锈蚀是由金属原子与氧气结合形成的削弱金属的结构，常通过在金属表面涂上漆油或镀上锌层以形成屏障，来减慢金属氧化生锈的过程，但漆油或锌层形成的屏障会随时间而削弱并逐渐失去作用。聚苯胺则不同，它不是作为屏障，而是充当催化剂，先从金属吸取电子，然后将之传到氧气中，从而形成一层纯氧化物以阻止锈蚀，因而发挥作用的时间大大延长。目前，聚苯胺的防锈效能为锌的三至十倍，并且具有极大的提升潜能。在本发明所述的铝合金切削液中，聚苯胺作为防腐剂能够有效阻止空气、水和盐分发挥作用，从而遏止金属生锈和腐蚀，同时具有成本低廉，用法简便，对环境无污染等优点。

所述聚苯胺在本发明所述的铝合金切削液中的重量百分比为20-40％，例如可以是20％、20.5％、23％、25％、27％、28％、30％、31％、32.8％、33％、34.6％、35％、36.2％、38.5％、40％；优选为25-35％；最优选为30％。

所述阴离子表面活性剂在本发明所述的铝合金切削液中作为防锈剂、润滑剂和热氧化稳定剂，通过在被切削物的表面形成不溶性络合膜而起防锈作用，此外还具有一定的杀菌作用，能够抑制霉变，并减少工人的过敏。所述阴离子表面活性剂A优选为油酸、蓖麻油酸、二聚酸、妥儿油酸、异构硬脂酸中的一种或几种与一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、吗啉、N-甲基吗啉中的一种或几种按照重量比1：2-1：4组成的混合物。

所述阴离子表面活性剂A在本发明所述的铝合金切削液中的重量百分比为12-22％，例如可以是12％、13.％、13.2％、14％、14.4％、15％、15.6％、16％、16.3％、17％、17.5％、18％、18.9％、19％、19.4％、20％、20.2％、21％、21.6％、22％；优选为15-20％；最优选为18％。

所述阴离子表面活性剂B优选为油酸、蓖麻油酸、二聚酸、妥儿油酸、异构硬脂酸中的一种或几种与一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、吗啉、N-甲基吗啉中的一种或几种以按照重量比1：1.5-1：4组成的混合物。

所述阴离子表面活性剂B在本发明所述的铝合金切削液中的重量百分比为1.5-2.5％，例如可以是1.5％、1.6％、1.64％、1.7％、1.75％、1.8％、1.9％、2％、2.05％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.47％、2.5％；优选为1.8-2.2％；最优选为2％。

所述添加剂的制备方法为：将聚氧丙烯均聚物用丙酮溶解，加入甲苯，升温到55-65℃，往反应体系中滴加丙烯酸钠，同时滴加过硫酸铵引发剂，保温4-6小时后脱去有机溶剂，即得。

所述添加剂在本发明所述的铝合金切削液中的重量百分比为6-15％，例如可以是6％、6.2％、6.35％、6.5％、7％、7.4％、7.45％、8％、8.56％、9.6％、10％，10.7％、11％、11.75％、12％、12.8％、13％、13.55、14％、14.6％、15％；优选为8-12％；最优选为10％。

所述防腐蚀剂优选为异噻唑啉酮，是一种广谱、高效、低毒、非氧化性的杀生剂，对常见的细菌、真菌、藻类等均具有很强的抑制和杀灭作用。

所述防腐蚀剂在本发明所述的铝合金切削液中的重量百分比为2-14％，例如可以是2％、2.5％、3％、3.2％、3.8％、4％、4.5％、5％、6％、6.8％、7％、8％、9％、10％、10.6％、11％、12.3％、13％、13.5％、14％；优选为5-10％；最优选为7％。

所述铜合金缓蚀剂优选为苯三唑、咪唑啉、噻二唑多硫化物或甲基苯三唑中的一种或几种的混合物。

所述铜合金缓蚀剂在本发明所述的铝合金切削液中的重量百分比为0.1-0.8％，例如可以是0.1％、0.15％、2％、2.2％、0.3％、0.36％、0.4％、0.45％、0.5％、0.57％、0.6％、0.65％、0.7％、0.72％、0.75％、0.8％；优选为0.3-0.6％；最优选为0.4％。

所述铝合金缓蚀剂优选为偏硅酸钠、原硅酸钠、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。

所述铝合金缓蚀剂在本发明所述的铝合金切削液中的重量百分比为0.3-1.3％，例如可以是0.3％、0.35％、0.4％、0.41％、0.5％、0.55％、0.6％、0.7％、0.8％、0.92％、1％、1.05％、1.1％、1.2％、1.24％、1.3％；优选为0.5-1.2％；最优选为0.8％。

在本发明的优选技术方案中，一种铝合金切削液，其包括按照如下重量百分数配比的原料：聚苯胺25-35％、阴离子表面活性剂15-20％、非离子表面活性剂1.8-2.2％、添加剂8-12％、防腐蚀剂5-10％、铜合金缓蚀剂0.3-0.6％、铝合金缓蚀剂0.5-1.2％、余量水。

在本发明的进一步优选技术方案中，一种铝合金切削液，其包括按照如下重量百分数配比的原料：聚苯胺30％、阴离子表面活性剂18％、非离子表面活性剂2％、添加剂10％、防腐蚀剂7％、铜合金缓蚀剂0.4％、铝合金缓蚀剂0.8％、余量水。

与现有技术相比，本发明所述的铝合金切削液具有优异的防腐性能与润滑性能，能够提供铝材加工时高切削速度和高进给率所要求的优异润滑性和冷却性，大幅提高刀具的使用寿命和工件的表面光洁度，并且即使在面对高精度等级的深孔加工应用时(如枪钻，枪铰)依然能够做到游刃有余，同时成本低廉，对人体和环境均十分友好。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1：

实施例2：

一种铝合金切削液，由按照如下重量百分数配比的原料组成：聚苯胺30％、油酸与二乙醇胺按照1：3的重量比组成的混合物18％、硼酸与一乙醇胺按照1：1的重量比组成的混合物2％、添加剂10％、异噻唑啉酮7％、苯三唑0.4％、偏硅酸钠0.8％、余量水。

实施例3：

一种铝合金切削液，由按照如下重量百分数配比的原料组成：聚苯胺35％、蓖麻油酸与三乙醇胺按照1：2的重量比组成的混合物15％、对叔丁基苯甲酸与二乙醇胺按照1：2的重量比组成的混合物2.2％、添加剂8％、异噻唑啉酮10％、咪唑啉0.3％、原硅酸钠1.2％、余量水。

实施例4：

一种铝合金切削液，由按照如下重量百分数配比的原料组成：聚苯胺25％、二聚酸与二异丙醇胺按照1：4的重量比组成的混合物20％、对硝基苯甲酸与三乙醇胺按照1：3的重量比组成的混合物1.8％、添加剂12％、异噻唑啉酮5％、甲基苯三唑0.6％、四乙氧基硅烷0.5％、余量水。

实施例5：

一种铝合金切削液，由按照如下重量百分数配比的原料组成：聚苯胺38％、妥儿油酸与2-氨基-2-甲基-1-丙醇按照1：2.5的重量比组成的混合物12％、三嗪类多羧酸化合物与一异丙醇胺按照1：4的重量比组成的混合物2.5％、添加剂6％、异噻唑啉酮14％、苯三唑0.1％、甲基三甲氧基硅烷1.3％、余量水。

实施例6：

一种铝合金切削液，由按照如下重量百分数配比的原料组成：聚苯胺21％、异构硬脂酸与N-甲基吗啉按照1：3.5的重量比组成的混合物22％、ε-异壬酰基氨基酸衍生物与二异丙醇胺按照1：5的重量比组成的混合物1.5％、添加剂15％、异噻唑啉酮2％、咪唑啉0.8％、偏硅酸钠与四乙氧基硅烷按照1：1的重量比组成的混合物0.3％、余量水。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种铝合金切削液，其特征在于，其包括按照如下重量百分数配比的原料：聚苯胺19.5-40.1％、阴离子表面活性剂A11.8-22.1％、阴离子表面活性剂B1.49-2.51％、添加剂5.8-15.1％、防腐蚀剂1.9-14.1％、铜合金缓蚀剂0.09-0.81％、铝合金缓蚀剂0.29-1.31％、锌合金缓蚀剂0.09-0.61％、余量水；

所述阴离子表面活性剂A为油酸、蓖麻油酸、二聚酸、妥儿油酸、异构硬脂酸中的一种或几种与一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、吗啉、N-甲基吗啉中的一种或几种按照重量比1：2-1：4的比例组成的混合物；

所述阴离子表面活性剂B为油酸、蓖麻油酸、二聚酸、妥儿油酸、异构硬脂酸中的一种或几种与一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、吗啉、N-甲基吗啉中的一种或几种按照重量比1：1.5-1：4的比例组成的混合物；

所述添加剂按照如下方法制备：将聚氧丙烯均聚物用丙酮溶解，加入甲苯，升温到55-65℃，往反应体系中滴加丙烯酸钠，同时滴加过硫酸铵引发剂，保温4-6小时后脱去有机溶剂即得。

2.根据权利要求1所述的铝合金切削液，其特征在于，所述切削液包括按照如下重量百分数配比的原料：聚苯胺25-35％、阴离子表面活性剂A15-20％、阴离子表面活性剂B1.8-2.2％、添加剂8-12％、防腐蚀剂5-10％、铜合金缓蚀剂0.3-0.6％、铝合金缓蚀剂0.5-1.2％、余量水。

3.根据权利要求2所述的铝合金切削液，其特征在于，所述切削液包括按照如下重量百分数配比的原料：聚苯胺30％、阴离子表面活性剂A18％、阴离子表面活性剂B2％、添加剂10％、防腐蚀剂7％、铜合金缓蚀剂0.4％、铝合金缓蚀剂0.8％、余量水。

4.根据权利要求1-3之一所述的铝合金切削液，其特征在于，所述防腐蚀剂为异噻唑啉酮。

5.根据权利要求1-3之一所述的铝合金切削液，其特征在于，所述铜合金缓蚀剂为苯三唑、咪唑啉、噻二唑多硫化物或甲基苯三唑中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求4所述的铝合金切削液，其特征在于，所述铜合金缓蚀剂为苯三唑、咪唑啉、噻二唑多硫化物或甲基苯三唑中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1-3之一所述的铝合金切削液，其特征在于，所述铝合金缓蚀剂为偏硅酸钠、原硅酸钠、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求4所述的铝合金切削液，其特征在于，所述铝合金缓蚀剂为偏硅酸钠、原硅酸钠、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。

9.根据权利要求5所述的铝合金切削液，其特征在于，所述铝合金缓蚀剂为偏硅酸钠、原硅酸钠、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。

10.根据权利要求6所述的铝合金切削液，其特征在于，所述铝合金缓蚀剂为偏硅酸钠、原硅酸钠、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。