CN103361158A - 齿轮切削加工微量润滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿轮切削加工微量润滑剂采用如下重量百分比的原料制备而成：一元羧酸20%～30%、硼酸10%～15%、醇胺10%～15%、磷酸盐2%～3%、低碳醇0～3%、乙二胺四乙酸钠盐0～0.5%、消泡剂0.01%～0.1%和余量的水。通过将水、硼酸、醇胺、一元羧酸、磷酸盐、低碳醇、乙二胺四乙酸钠盐和消泡剂逐步加入反应釜中来制备本发明涉及的齿轮切削加工微量润滑剂。该齿轮切削加工微量润滑剂具有使用量少，效果好，且使用该润滑剂加工的工件不会产生高热现象。

Description

齿轮切削加工微量润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明属于齿轮加工润滑技术领域，特别是，提供了一种齿轮切削加工微量润滑剂及其制备方法。

背景技术

传统的齿轮切削加工润滑和冷却用的是32号机械油、液压油等进行冲淋式润滑，使用量巨大，造成切削油的浪费大，同时切屑和工件会带走大量的切削液，会对加工场所和环境造成巨大污染，还有会给操作者的身体健康带来严重危害。

使用微量润滑技术后可以解决切削油的大量使用问题和环境污染问题，但是，润滑和冷却问题总是很难解决，如中国专利公开号为CN102585983的发明，一种齿轮加工微量润滑油及其制备方法和应用中公开的微量润滑油采用的原料为：复合合成酯30-40%、光亮油20-30%、复合磷酸酯10-12%、氯化石蜡10-12%、硫化动物油8-10%、高碱值石油磺酸钙2-3%、蓖麻油酸2-3%和分散剂1-2%，经实验发现，使用该微量润滑油加工的滚齿、插齿等加工面光洁度好，用油量也大幅减少，可以在加工大型齿轮上使用。但是，使用该微量润滑油加工中小齿轮时，工件的散热差，加工完后工件还有50-70℃，操作工人无法用手直接拿放加工好的齿轮，致使工人不习惯使用，且造成一定的安全隐患。

再如中国专利公开号为CN102936530的发明，一种齿轮加工微量切削液中公开的齿轮加工微量切削液采用的原料为：水溶性聚醚40-70%、石油磺酸钠3-5%、氯化钠1-3%、硫代硫酸钠1-3％、三聚磷酸钠1-3%、苯甲酸钠0.2-0.5%、二甲基硅油0.05%-0.1%和余量的水，经试验发现，使用该微量切削液在加工工件时，用油量也是大幅减少，但加工一段时间后工件和刀具上粘屑严重，影响刀具使用寿命。

发明内容

鉴于以上缺陷，本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种齿轮切削加工微量润滑剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供的齿轮切削加工微量润滑剂的特征在于，采用如下重量百分比的原料制备而成：

一元羧酸            20%～30%

硼酸                10%～15%

醇胺                10%～15%

磷酸盐              2%～3%

低碳醇              0～3%，优选0.5%～3%

乙二胺四乙酸钠盐    0～0.5%，优选0.1%～0.5%

消泡剂              0.01%～0.1%

水                  余量

本发明提供的齿轮切削加工微量润滑剂，还具有这样的技术特征：一元羧酸的碳原子数为8至20个。

另外，本发明提供的齿轮切削加工微量润滑剂，还具有这样的技术特征：醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、甲基二乙醇胺中的一种或几种的混合物。

另外，本发明提供的齿轮切削加工微量润滑剂，还具有这样的技术特征：磷酸盐为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钾、六偏磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾中的一种或几种的混合物。

另外，本发明提供的齿轮切削加工微量润滑剂，还具有这样的技术特征：低碳醇为碳原子数为2～5个的一元或二元醇中的一种或几种的混合物。

另外，本发明提供的齿轮切削加工微量润滑剂，还具有这样的技术特征：低碳醇为乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、甘二醇、丙二醇、丁二醇中的一种或几种的混合物。

另外，本发明提供的齿轮切削加工微量润滑剂，还具有这样的技术特征：乙二胺四乙酸钠盐为乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐。

另外，本发明提供的齿轮切削加工微量润滑剂，还具有这样的技术特征：消泡剂为聚醚类消泡剂、二甲基硅油、聚醚改性聚硅氧烷、高碳醇类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯中的一种或几种的混合物。其中，聚醚类消泡剂可以选自以甘油为起始剂，由环氧丙烷或环氧乙烷与环氧丙烷的混合物进行加成聚合而制成的GP型消泡剂等。高碳醇类消泡剂可以选自C7～C9的醇、苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯、磷酸三丁酯等。聚醚改性硅为聚醚-硅氧烷共聚物。

另外，本发明还提供了一种齿轮切削加工微量润滑剂的制造方法,该齿轮切削加工微量润滑剂采用如下生产工艺：

步骤一、按上述质量百分比逐一称取各组分的原料：一元羧酸、硼酸、醇胺、磷酸盐、低碳醇、乙二胺四乙酸钠盐、消泡剂和水。

步骤二、将水加入反应釜内；

步骤三、将硼酸加入反应釜内的水中，加热至90-100℃，搅拌至完全溶解；

步骤四、将醇胺加入反应釜内的溶液中，升温至120-130℃，反应2-3个小时；

步骤五、将一元羧酸加入反应釜的混合物中，保持120-130℃，继续反应1-1.5个小时；

步骤六、待反应完毕，将反应釜减压冷却至100℃以下时，依次加入磷酸盐、低碳醇、乙二胺四乙酸钠盐、消泡剂后，继续搅拌至溶液完全透明；

步骤七、将上述反应完的透明溶液自然冷却5小时后，进行灌装和包装，制成成品。由于生产配方的差异，也可能出现需要更长冷却时间的情况。

发明的作用与效果

在本发明所采用的技术方案中，将磷酸盐运用于生产齿轮切削加工微量润滑剂后，能是该齿轮切削加工微量润滑剂具有良好的极压抗磨性；

使用低碳醇生产齿轮切削加工微量润滑剂，能使该齿轮切削加工微量润滑剂中的有机物、无机盐、水更好的相互溶合，形成一个稳定的溶液体系。

乙二胺四乙酸钠盐是一种优良的螯合剂，当该反应体系中的钙、镁等离子超标时，能高效的进行螯合反应，从而有效的保证溶液的稳定性，避免分层等不利于反应正向进行的因素。

由于硼酸、醇胺、一元羧酸进行酯化反应生成水溶性的硼酸醇胺羧酸酯，该硼酸醇胺羧酸酯能使本发明所涉及的齿轮切削加工微量润滑剂具有良好的润滑性、极压抗磨性、防锈性能。

为能使本发明所涉及各组分的原料能够反应完全，本发明对各步骤的反应温度和反应时间进行了规定。

本发明所涉及的齿轮切削加工微量润滑剂可在稀释0-10倍的情况下使用。

具体实施方式

实施例一

1#齿轮切削加工微量润滑剂

称取的10kg的硼酸加入反应釜内称取的38.4kg水中加热至90℃搅拌至完全溶解后，加入15kg的三乙醇胺，升温至120℃反应3小时，再加入30kg的硬脂酸，保持120℃反应1小时，减压冷却至100℃以下时，依次加入依次加入3kg的三聚磷酸钠、3kg的正丁醇、0.5kg的EDTA-4Na、0.1kg的消泡剂二甲基硅油继续搅拌至溶液完全透明，自然冷却5小时包装；使用时按原液：水=1：10加水使用。

用1#齿轮切削加工微量润滑剂按GB/T12583进行四球极压实验，结果：四球磨斑直径为：0.48mm。

实施例二

2#齿轮切削加工微量润滑剂

称取的12kg的硼酸加入反应釜内称取的46.25kg水中加热至95℃搅拌至完全溶解后，加入12kg的三乙醇胺，升温至125℃反应3小时，再加入25kg的棕榈酸，保持125℃反应1.2小时，减压冷却至90℃以下时，依次加入依次加入1.5kg的磷酸二氢钾、1kg的三聚磷酸钾，2kg的异丙醇、0.2kg的EDTA-2Na、0.05kg的消泡剂GPE10继续搅拌至溶液完全透明，自然冷却7小时包装；使用时按原液：水=1：4加水使用。

将2#齿轮切削加工微量润滑剂，应用于40Cr链轮滚齿加工。加工原来使用液压油进行冲淋式润滑冷却，润滑油循环使用，加工时冒火花，浓烟大，24小时润滑剂消耗量为5kg；使用KS-2105微量润滑装置（3喷嘴）和2#齿轮切削加工微量润滑剂，24小时实际消耗加工液2kg（原液为0.4kg），滚刀使用寿命从每班磨一次刀延长至两班磨一次刀，加工完的工件表面温度比室温稍高，可以用手拿。

实施例三

3#齿轮切削加工微量润滑剂

称取的14kg的硼酸加入反应釜内称取的47.97kg水中加热至93℃搅拌至完全溶解后，加入11kg的一乙醇胺，升温至128℃反应3小时，再加入23kg的油酸，保持128℃反应1.3小时，减压冷却至95℃以下时，依次加入依次加入1.2kg的磷酸氢二钾、1.2kg的六偏磷酸钾，1.5kg的甘二醇、0.1kg的EDTA-4Na、0.03kg的消泡剂GPE50继续搅拌至溶液完全透明，自然冷却6.5小时包装；使用时按原液：水=1：3加水使用。

将3#齿轮切削加工微量润滑剂，应用于直径为160mm的伞形齿轮的铣齿加工。原来使用32#机械油进行喷淋式加工，切削油循环使用，24小时实际耗油量9kg；使用KS-2105微量润滑装置（3喷嘴）和3#齿轮切削加工微量润滑剂，24小时实际消耗加工液2.5kg（原液为0.625kg），铣刀使用寿命延长至原来的1.5倍，加工完的工件表面温度比室温稍高，可以用手拿。

实施例四

4#齿轮切削加工微量润滑剂

称取的15kg的硼酸加入反应釜内称取的52.99kg水中加热至100℃搅拌至完全溶解后，加入10kg的一乙醇胺，升温至130℃反应2小时，再加入20kg的月桂酸，保持130℃反应1.5小时，减压冷却至80℃以下时，依次加入依次加入2kg的磷酸氢二钠、0.01kg的消泡剂聚醚改性聚硅氧烷继续搅拌至溶液完全透明，自然冷却6小时包装；使用时按原液：水=1：6加水使用。

实施例五

5#齿轮切削加工微量润滑剂

称取的13kg的硼酸加入反应釜内称取的48.38kg水中加热至97℃搅拌至完全溶解后，加入13kg的二乙醇胺，升温至123℃反应3小时，再加入22kg的辛酸，保持123℃反应1.4小时，减压冷却至93℃以下时，依次加入依次加入2.2g的六偏磷酸钠，1.2kg的乙醇、0.2kg的EDTA-2Na、0.02kg的消泡剂甲基硅油继续搅拌至溶液完全透明，自然冷却8小时包装；使用时按原液：水=1：8加水使用。

实施例六

6#齿轮切削加工微量润滑剂

称取的13.5kg的硼酸加入反应釜内称取的47.94kg水中加热至90℃搅拌至完全溶解后，加入10.5kg的异丙醇胺，升温至120℃反应3小时，再加入25kg的棕榈酸，保持120℃反应1.5小时，减压冷却至100℃以下时，依次加入依次加入2kg磷酸二氢钾、0.5kg的丙二醇、0.5kg的EDTA-4Na、0.06kg的消泡剂磷酸三丁酯继续搅拌至溶液完全透明，自然冷却6小时包装；使用时按原液：水=1：8加水使用。

实施例七

7#齿轮切削加工微量润滑剂

称取的15kg的硼酸加入反应釜内称取的41.48kg水中加热至100℃搅拌至完全溶解后，加入14.5kg的甲基二乙醇胺，升温至125℃反应2.5小时，再加入25kg的十二酸与油酸的混合物，保持120℃反应1小时，减压冷却至100℃以下时，依次加入依次加入3kg磷酸二氢钠、0.5kg的乙醇、0.5kg的EDTA-4Na、0.02kg的消泡剂聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚继续搅拌至溶液完全透明，自然冷却6小时包装；使用时按原液：水=1：3加水使用。

实施例八

8#齿轮切削加工微量润滑剂

称取的11kg的硼酸加入反应釜内称取的45.19kg水中加热至100℃搅拌至完全溶解后，加入12kg的异丙醇胺的混合物，升温至120℃反应3小时，再加入29kg的硬脂酸，保持120℃反应1.5小时，减压冷却至90℃以下时，依次加入依次加入2.8kg磷酸二氢钠、0.01kg的消泡剂聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚继续搅拌至溶液完全透明，自然冷却6小时包装；使用时按原液：水=1：3加水使用。

由于上述4#～8#的齿轮切削加工微量润滑剂也能实现大幅降低使用量和使用后的工件可以手持的效果，此处不再做重复说明。

Claims (10)

1.一种齿轮切削加工微量润滑剂，其特征在于采用如下重量百分比的原料制备而成：

一元羧酸           20%～30%

硼酸               10%～15%

醇胺               10%～15%

磷酸盐             2%～3%

低碳醇             0～3%

乙二胺四乙酸钠盐   0～0.5%

消泡剂             0.01%～0.1%

水                 余量

其中，所述一元羧酸的碳原子数为8至20个。

2.如权利要求1所述的一种齿轮切削加工微量润滑剂，其特征在于：

所述醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、甲基二乙醇胺中的一种或几种的混合物。

3.如权利要求1所述的一种齿轮切削加工微量润滑剂，其特征在于：

所述低碳醇的重量百分比为0.5%～3%。

4.如权利要求1所述的一种齿轮切削加工微量润滑剂，其特征在于：

所述磷酸盐为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钾、六偏磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾中的一种或几种的混合物。

5.如权利要求1所述的一种齿轮切削加工微量润滑剂，其特征在于：

所述低碳醇为碳原子数为2～5个的一元或二元醇中的一种或几种的混合物。

6.如权利要求1所述的一种齿轮切削加工微量润滑剂，其特征在于：

所述低碳醇为乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、甘二醇、丙二醇、丁二醇中的一种或几种的混合物。

7.如权利要求1所述的一种齿轮切削加工微量润滑剂，其特征在于：

所述乙二胺四乙酸钠盐为乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐。

8.如权利要求1所述的一种齿轮切削加工微量润滑剂，其特征在于：

所述乙二胺四乙酸钠盐的重量百分比为0.1%～0.5%。

9.如权利要求1所述的一种齿轮切削加工微量润滑剂，其特征在于：

所述消泡剂为聚醚类消泡剂、二甲基硅油、聚醚改性聚硅氧烷、高碳醇类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯中的一种或几种的混合物。

10.如权利要求1-9任一所述的一种齿轮切削加工微量润滑剂的制备方法：

步骤一、按所述质量百分比逐一称取原料：一元羧酸、硼酸、醇胺、磷酸盐、低碳醇、乙二胺四乙酸钠盐、消泡剂和水；

步骤二、将水加入反应釜内；

步骤三、将硼酸加入反应釜内，加热至90-100℃，搅拌至完全溶解；

步骤四、将醇胺加入反应釜内，升温至120-130℃反应2-3小时；

步骤五、将一元羧酸加入反应釜，保持120-130℃反应1-1.5小时；

步骤六、减压冷却至100℃以下时，依次加入磷酸盐、低碳醇、乙二胺四乙酸钠盐、消泡剂后，继续搅拌至溶液完全透明；

步骤七、自然冷却5小时后，进行灌装和包装。