CN103409220B - 一种水基铝合金切削液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种水基铝合金切削液，其包括按照如下重量百分数配比的原料：醇胺或醇胺与无机碱的混合物19.9-55.1%、阴离子表面活性剂14.9-25.2%、氯化石蜡2.9-15.2%、铝合金缓蚀剂0.5-1.5%、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.1-1%、铜合金缓蚀剂0.5-1.5%、铜合金缓蚀剂的稳定剂0.1-0.8%、消泡剂0.1-0.4%、四氮唑0.05-0.3%、余量水。本发明所述的水基铝合金切削液成本低廉，对环境友好，对铝合金有极佳的抗腐蚀效果，兼具优异的润滑性能、防锈性能和抗腐败能力于一身。

Description

一种水基铝合金切削液及其制备方法

技术领域

本发明属于切削液技术领域，特别涉及一种水基铝合金切削液及其制备方法。

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。

CN101376863B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。

CN1212378C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。

CN100465254C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。

CN101240218B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水基铝合金切削液。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种水基铝合金切削液，其成本低廉，对环境友好，对铝合金有极佳的抗腐蚀效果，兼具优异的润滑性能、防锈性能和抗腐败能力于一身。

一种水基铝合金切削液，其包括按照如下重量百分数配比的原料：醇胺或醇胺与无机碱的混合物19.9-55.1%、阴离子表面活性剂14.9-25.2%、氯化石蜡2.9-15.2%、铝合金缓蚀剂0.5-1.5%、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.1-1%、铜合金缓蚀剂0.5-1.5%、铜合金缓蚀剂的稳定剂0.1-0.8%、消泡剂0.1-0.4%、四氮唑0.05-0.3%、余量水。

所述切削液包括按照如下重量百分数配比的原料：醇胺或醇胺与无机碱的混合物30-50%、阴离子表面活性剂18-22%、氯化石蜡5-12%、铝合金缓蚀剂0.8-1.2%、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.3-0.8%、消泡剂0.15-0.35%、四氮唑0.1-0.2%、余量水。

所述切削液包括按照如下重量百分数配比的原料：醇胺或醇胺与无机碱的混合物40%、阴离子表面活性剂20%、氯化石蜡8.5%、铝合金缓蚀剂1%、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.6%、消泡剂0.25%、四氮唑0.15%、余量水。

所述醇胺为单乙醇胺、二乙醇胺、二乙二醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺或丁醇胺中的一种或至少两种的混合物；优选地，所述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钠与氢氧化钾的混合物。

所述阴离子表面活性剂为油酸、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。

所述铝合金缓蚀剂的稳定剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或至少两种的混合物。

上述水基铝合金切削液的制备方法，包括如下步骤：

（1）将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到部分水中，于室温下混合均匀；

（2）加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铜合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂和消泡剂，加热搅拌直至完全透明；

（3）再加入配方量的四氮唑和其余的水；

（4）用高速分散机分散搅拌均匀即得。

水基铝合金切削液的制备方法，包括如下步骤：

（1）将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到15-45%配方量水中，于室温下混合均匀；

（2）加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂以及铜合金缓蚀剂的稳定剂以及消泡剂，加热至35-55℃，均匀搅拌20-60min；

（3）再加入配方量的四氮唑和其余的水；

（4）用高速分散机于1850-2850r/min的速率下分散搅拌5-25min即得。

水基铝合金切削液的制备方法，包括如下步骤：

（1）将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到20-40%配方量水中，于室温下混合均匀；

（2）加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂以及铜合金缓蚀剂的稳定剂以及消泡剂，加热至40-50℃，均匀搅拌30-50min；

（3）再加入配方量的四氮唑和其余的水；

（4）用高速分散机于2000-2600r/min的速率下分散搅拌10-20min即得。

水基铝合金切削液的制备方法，包括如下步骤：

（1）将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到30%配方量水中，于室温下混合均匀；

（2）加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂以及铜合金缓蚀剂的稳定剂以及消泡剂，加热至45℃，均匀搅拌40min；

（3）再加入配方量的四氮唑和其余的水；

（4）用高速分散机于2400r/min的速率下分散搅拌18min即得。

与现有技术相比，本发明所述的水基铝合金切削液成本低廉，对环境友好，对铝合金有极佳的抗腐蚀效果，兼具优异的润滑性能、防锈性能和抗腐败能力于一身，能满足现阶段人们对于铝合金切削液的所有要求。

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：

本实施例中，一种水基铝合金切削液，其包括按照如下重量百分数配比的原料：醇胺或醇胺与无机碱的混合物19.9-55.1%、阴离子表面活性剂14.9-25.2%、氯化石蜡2.9-15.2%、铝合金缓蚀剂0.5-1.5%、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.1-1%、铜合金缓蚀剂0.5-1.5%、铜合金缓蚀剂的稳定剂0.1-0.8%、消泡剂0.1-0.4%、四氮唑0.05-0.3%、余量水。

实施例2：

根据上述水基铝合金切削液，按照如下方法制备水基铝合金切削液：

（1）按照如下配方准备原料：醇胺或醇胺与无机碱的混合物40%、阴离子表面活性剂20%、氯化石蜡8.5%、铝合金缓蚀剂1%、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.6%、消泡剂0.25%、四氮唑0.15%、铜合金缓蚀剂0.5%、铜合金缓蚀剂的稳定剂0.2%、余量水；

（2）将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到30%配方量水中，于室温下混合均匀；

（3）加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂以及铜合金缓蚀剂的稳定剂以及消泡剂，加热至45℃，均匀搅拌40min；

（4）再加入配方量的四氮唑和其余的水；

（5）用高速分散机于2400r/min的速率下分散搅拌18min即得。

实施例3：

根据上述水基铝合金切削液，按照如下方法制备水基铝合金切削液：

（1）按照如下配方准备原料：醇胺或醇胺与无机碱的混合物50%、阴离子表面活性剂18%、氯化石蜡12%、铝合金缓蚀剂0.8%、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.8%、铜合金缓蚀剂0.5%、铜合金缓蚀剂的稳定剂0.1%、消泡剂0.15%、四氮唑0.2%、余量水；

（2）将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到20%配方量水中，于室温下混合均匀；

（3）加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂以及铜合金缓蚀剂的稳定剂以及消泡剂，加热至50℃，均匀搅拌30min；

（4）再加入配方量的四氮唑和其余的水；

（5）用高速分散机于2000r/min的速率下分散搅拌20min即得。

实施例4：

根据上述水基铝合金切削液，按照如下方法制备水基铝合金切削液：

（1）按照如下配方准备原料：醇胺或醇胺与无机碱的混合物30%、阴离子表面活性剂22%、氯化石蜡5%、铝合金缓蚀剂1.2%、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.3%、铜合金缓蚀剂0.5%、铜合金缓蚀剂的稳定剂0.1%、消泡剂0.35%、四氮唑0.1%、余量水；

（2）将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到40%配方量水中，于室温下混合均匀；

（3）加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂以及铜合金缓蚀剂的稳定剂以及消泡剂，加热至40℃，均匀搅拌50min；

（4）再加入配方量的四氮唑和其余的水；

（5）用高速分散机于2600r/min的速率下分散搅拌10min即得。

实施例5：

根据上述水基铝合金切削液，按照如下方法制备水基铝合金切削液：

（1）按照如下配方准备原料：醇胺或醇胺与无机碱的混合物55%、阴离子表面活性剂15%、氯化石蜡15%、铝合金缓蚀剂0.5%、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.9%、铜合金缓蚀剂0.5%、铜合金缓蚀剂的稳定剂0.1%、消泡剂0.1%、四氮唑0.3%、余量水；

（2）将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到15%配方量水中，于室温下混合均匀；

（3）加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂以及铜合金缓蚀剂的稳定剂以及消泡剂，加热至55℃，均匀搅拌20min；

（4）再加入配方量的四氮唑和其余的水；

（5）用高速分散机于1850r/min的速率下分散搅拌25min即得。

实施例6：

根据上述水基铝合金切削液，按照如下方法制备水基铝合金切削液：

（1）按照如下配方准备原料：醇胺或醇胺与无机碱的混合物20%、阴离子表面活性剂25%、氯化石蜡3%、铝合金缓蚀剂1.5%、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.2%、铜合金缓蚀剂0.5%、铜合金缓蚀剂的稳定剂0.1%、消泡剂0.4%、四氮唑0.05%、余量水；

（2）将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到45%配方量水中，于室温下混合均匀；

（3）加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂以及铜合金缓蚀剂的稳定剂以及消泡剂，加热至35℃，均匀搅拌60min；

（4）再加入配方量的四氮唑和其余的水；

（5）用高速分散机于2850r/min的速率下分散搅拌5min即得。

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 (11)

1.一种水基铝合金切削液，其特征在于，其包括按照如下重量百分数配比的原料：醇胺或醇胺与无机碱的混合物30-55.1％、阴离子表面活性剂14.9-25.2％、氯化石蜡5-15.2％、铝合金缓蚀剂0.5-1.5％、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.1-1％、铜合金缓蚀剂0.5-1.5％、铜合金缓蚀剂的稳定剂0.1-0.8％、消泡剂0.1-0.4％、四氮唑0.05-0.3％、余量水；

所述阴离子表面活性剂为油酸、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。

2.根据权利要求1所述的水基铝合金切削液，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：醇胺或醇胺与无机碱的混合物30-50％、阴离子表面活性剂18-22％、氯化石蜡5-12％、铝合金缓蚀剂0.8-1.2％、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.3-0.8％、消泡剂0.15-0.35％、四氮唑0.1-0.2％、余量水。

3.根据权利要求2所述的水基铝合金切削液，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：醇胺或醇胺与无机碱的混合物40％、阴离子表面活性剂20％、氯化石蜡8.5％、铝合金缓蚀剂1％、铝合金缓蚀剂的稳定剂0.6％、消泡剂0.25％、四氮唑0.15％、余量水。

4.根据权利要求1-3之一所述的水基铝合金切削液，其特征在于，所述醇胺为单乙醇胺、二乙醇胺、二乙二醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺或丁醇胺中的一种或至少两种的混合物；所述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钠与氢氧化钾的混合物。

5.根据权利要求1-3之一所述的水基铝合金切削液，其特征在于，所述铝合金缓蚀剂的稳定剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或至少两种的混合物。

6.根据权利要求4所述的水基铝合金切削液，其特征在于，所述铝合金缓蚀剂的稳定剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或至少两种的混合物。

7.一种根据权利要求1-6之一所述的水基铝合金切削液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到部分水中，于室温下混合均匀；

(2)加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铜合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂和消泡剂，加热搅拌直至完全透明；

(3)再加入配方量的四氮唑和其余的水；

(4)用高速分散机分散搅拌均匀即得。

8.根据权利要求7所述的水基铝合金切削液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到15-45％配方量水中，于室温下混合均匀；

(2)加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂以及铜合金缓蚀剂的稳定剂以及消泡剂，加热至35-55℃，均匀搅拌20-60min；

(3)再加入配方量的四氮唑和其余的水；

(4)用高速分散机于1850-2850r/min的速率下分散搅拌5-25min即得。

9.根据权利要求7或8所述的水基铝合金切削液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到20-40％配方量水中，于室温下混合均匀；

(2)加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂以及铜合金缓蚀剂的稳定剂以及消泡剂，加热至40-50℃，均匀搅拌30-50min；

(3)再加入配方量的四氮唑和其余的水；

(4)用高速分散机于2000-2600r/min的速率下分散搅拌10-20min即得。

10.根据权利要求7-8之一所述的水基铝合金切削液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到30％配方量水中，于室温下混合均匀；

(2)加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂以及铜合金缓蚀剂的稳定剂以及消泡剂，加热至45℃，均匀搅拌40min；

(3)再加入配方量的四氮唑和其余的水；

(4)用高速分散机于2400r/min的速率下分散搅拌18min即得。

11.根据权利要求9所述的水基铝合金切削液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将配方量的醇胺或醇胺与无机碱的混合物加入到30％配方量水中，于室温下混合均匀；

(2)加入配方量的阴离子表面活性剂、氯化石蜡、铝合金缓蚀剂、铝合金缓蚀剂的稳定剂以及铜合金缓蚀剂以及铜合金缓蚀剂的稳定剂以及消泡剂，加热至45℃，均匀搅拌40min；

(3)再加入配方量的四氮唑和其余的水；

(4)用高速分散机于2400r/min的速率下分散搅拌18min即得。