CN104140876B - 金属加工用润滑剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属加工用润滑剂。该金属加工用润滑剂含有成膜剂、辅助成膜剂、平衡剂、及水，所述成膜剂选自为甘油及羧甲基纤维素钠中的一种或两种，所述辅助成膜剂包括钼酸铵及四硼酸锂，所述平衡剂为异丙醇胺，该成膜剂、辅助成膜剂、平衡剂及水之间的质量比为6‑25：0.02‑4：1‑5：70‑93。所述润滑剂润滑性能优异、适用于极压环境、而且环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属加工用润滑剂，特别涉及一种润滑性能优异、适用于极压环境、环保的金属加工用水基润滑剂。
背景技术
在金属加工工艺中，如切削、拉拔、压延、车、磨、钻等，需要消耗相当一部分的能源和材料，并且排放一定量的有毒废液。为了降低金属加工中的能耗以及提高加工效果，多使用到润滑剂。目前，国内市场上生产、销售、使用的金属加工用润滑剂，多为油基润滑剂、乳化液和微乳化液等。这些润滑剂的润滑性能欠佳，导致加工时摩擦力偏大、加工性能欠佳、加工效率低、能耗高等缺陷。另外，这些润滑剂中所使用的防锈剂大多是致癌物质—亚硝酸钠，有些润滑剂还含有磷、氯等有害元素，对人体健康有害，且环境污染大。
此外，所述乳化液和微乳化液抗菌性能差，容易破乳和腐败变质，不利于操作者健康、不方便储存。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种润滑性能优异、环境友好的水基的金属加工用润滑剂。
一种金属加工用润滑剂，其含有成膜剂、辅助成膜剂、平衡剂、及水，所述成膜剂选自为甘油及羧甲基纤维素钠中的一种或两种，所述辅助成膜剂包括钼酸铵及四硼酸锂，所述平衡剂为异丙醇胺，该成膜剂、辅助成膜剂、平衡剂及水之间的质量比为6-25：0.02-4：1-5：70-93。
本申请金属加工用润滑剂中的甘油或羧甲基纤维素钠含有羟基，具有极强的吸水能力和较强的持水能力，有利于在被加工金属工件间形成润滑膜，而降低摩擦力。此外，羧甲基纤维素钠的水溶性好，且其分子中存在取代的不均匀性，当有剪切力存在时，其线性分子的长轴有转向流动方向的趋势，有利于进一步降低加工时的摩擦力。
所述的钼酸胺或四硼酸锂可为所述润滑剂提供满足极压性能(极压性能：润滑剂在承受载荷时而不被挤出摩擦表面的性能)的钼元素、或硼元素和锂元素，这些金属元素与所述成膜剂共同作用，可提高所述润滑膜的承载能力，因而即使在极压环境下，所述润滑膜仍具有优异的润滑性能，使得加工过程可顺畅进行，有利于延长加工工件(如刀具)的寿命，以及提高被加工工件的表面质量。另外，当所述四硼酸锂配合钼酸胺使用时，所述润滑剂的润滑性能被进一步增强。
所述的异丙醇胺的水溶液成碱性，其用以调节润滑剂体系的电离平衡，使所述润滑剂在使用过程中不出现沉淀现象，形成较为有效的润滑膜。
所述的金属加工用润滑剂可在金属工件间形成连续的具有优异润滑性能的润滑膜，使得工件与工件之间、或刀具与工件之间的摩擦力减小，摩擦生热量减少，从而实现了较高的加工效率，降低了加工能耗。
此外，本申请所述的润滑剂中的钼酸铵或四硼酸锂还具有较好的防锈和缓蚀能力，其可保护金属工件的加工表面。此外，这些组分中的钼、硼、锂等元素，还具有较强的抗菌能力和防腐能力，从而使得所述润滑剂易于存放，不易霉变变质而散发令操作人员不舒服的怪味，有利于操作人员的身体健康。另外，本申请的润滑剂不含硫、磷、氯等有害元素，加工后的废液对环境危害小。
附图说明
图1是实施例1的润滑剂的摩擦系数随时间变化的曲线图。
图2是实施例2的润滑剂的摩擦系数随时间变化的曲线图。
图3是实施例3的润滑剂的摩擦系数随时间变化的曲线图。
图4是实施例4的润滑剂的摩擦系数随时间变化的曲线图。
图5是实施例5的润滑剂的摩擦系数随时间变化的曲线图。
图6是实施例6的润滑剂的摩擦系数随时间变化的曲线图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例，对本申请金属加工用润滑剂进行详细描述。需要说明的是，所述实施例仅用来说明所述润滑剂的组成、含量及其制备方法，而不以任何方式限制本申请的保护范围。
本申请所述的金属加工用润滑剂可用于金属工件的切削、轧制、拉拔、拉延、压延、挤压、车、刨、磨、镗、钻等加工工艺中。所述金属工件的材质可为铁、不锈钢、合金钢、铝合金、镁合金等。
该金属加工用润滑剂中含有成膜剂、辅助成膜剂、平衡剂、及水。其中所述成膜剂选自为甘油(液体)及羧甲基纤维素钠(粉末或颗粒状)中的一种或两种，所述辅助成膜剂选自为钼酸铵(晶体)及四硼酸锂(玻璃珠状)中的一种或两种，所述平衡剂为异丙醇胺(液体)。所述水优选为去离子水。
该成膜剂、辅助成膜剂、平衡剂、及去离子水之间的质量比可为6-25：0.02-4：1-5：70-93。优选地，该成膜剂、辅助成膜剂、平衡剂、及去离子水之间的质量比为10-22：0.08-3：1-5：70-85。
当所述成膜剂选自为甘油及羧甲基纤维素钠，辅助成膜剂选自为钼酸铵及四硼酸锂时，所述甘油、羧甲基纤维素钠、钼酸铵、四硼酸锂、异丙醇胺、及去离子水之间的质量比为5-20：1-5：0.01-2：0.01-2：1-5：70-93。
本申请金属加工用润滑剂中的甘油或羧甲基纤维素钠含有羟基，具有极强的吸水能力和较强的持水能力，有利于在被加工金属工件间形成润滑膜，而降低摩擦力。此外，羧甲基纤维素钠的水溶性好，且其分子中存在取代的不均匀性，当有剪切力存在时，其线性分子的长轴有转向流动方向的趋势，有利于进一步降低加工时的摩擦力。
所述的钼酸胺或四硼酸锂可为所述润滑剂提供满足极压性能的钼元素、或硼元素和锂元素，这些金属元素与所述成膜剂共同作用，可提高所述润滑膜的承载能力，因而即使在极压环境下，所述润滑膜仍具有优异的润滑性能，使得加工过程可顺畅进行，有利于延长加工工件(如刀具)的寿命，以及提高被加工工件的表面质量。另外，当所述四硼酸锂配合钼酸胺使用时，所述润滑剂的润滑性能被进一步增强。
所述的异丙醇胺的水溶液成碱性，其用以调节润滑剂体系的电离平衡，使所述润滑剂在使用过程中不出现沉淀现象，形成较为有效的润滑膜。
所述的金属加工用润滑剂可在金属工件间形成连续的具有优异润滑性能的润滑膜，使得工件与工件之间、或刀具与工件之间的摩擦力减小，摩擦生热量减少，从而实现了较高的切削效率，降低了加工能耗。
此外，本申请所述的润滑剂中的钼酸铵或四硼酸锂还具有较好的防锈和缓蚀能力，其可保护金属工件的加工表面。此外，这些组分中的钼、硼、锂等元素，还具有较强的抗菌能力和防腐能力，从而使得所述润滑剂易于存放，不易霉变变质而散发令操作人员不舒服的怪味，有利于操作人员的身体健康。另外，本申请的润滑剂不含硫、磷、氯等有害元素，加工后的废液对环境危害小。
本申请所述的金属加工用润滑剂可由以下方法制成：
按照所述质量比，首先称量成膜剂，将其倒入容器(未图示)中，然后加入去离子水，将该容器置于功率约为350瓦的磁力搅拌器上，边搅拌边加入所述辅助成膜剂，然后加入平衡剂，直至搅拌均匀，获得所述润滑剂。
当然，也可以通过其他方式制备所述润滑剂。例如，可以先将成膜剂、辅助成膜剂、平衡剂按照配比加入到去离子水中，再搅拌均匀。当用量较大时，可利用大功率搅拌机或柱塞泵进行搅拌。
以下给出实施例1～6对本申请润滑剂作进一步的说明(参表1)。该实施例1～6的润滑剂的制备方法同上。该实施例1～6旨在说明各润滑剂的组成及其含量。表1中出现的“余量”指润滑剂中各组分总含量为100％的剩余量。
表1实施例1～6的润滑剂的组成及其含量
性能检测
以金属切削加工为例，对实施例1～6的润滑剂进行了摩擦系数测试。
将实施例1～6的润滑剂依次施加在表2中所述摩擦副(相互之间存在摩擦界面的工件组成摩擦副)的接触表面，在室温下，利用德国Optimal公司高频往复摩擦磨损试验机(型号：SRV-2)对所述润滑剂的摩擦系数进行测试，测试压力为200N，测试时间为30分钟。测试所得摩擦系数曲线分别如图1～6所示，根据图1～6的摩擦系数曲线获得的润滑剂的平均摩擦系数参表2。测试用的摩擦副的材质为常用的刀具用材料和被切削工件用材料。
表2实施例1～6的润滑剂的平均摩擦系数
由图1～6及表2可以看出，本申请实施例1～6的润滑剂在应用于所述摩擦副时，摩擦系数较低，从而降低了由于摩擦而造成的能量损失，降耗节能，是一种润滑性能优异的、环境友好的水基润滑剂。
综上所述，尽管通过本发明的具体实施例对本发明进行了详细描述，但本领域一般技术人员应该明白的是，上述实施例仅仅是对本申请的优选实施例的描述，而非对本申请保护范围的限制，本领域一般技术人员在本申请所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化，均在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金属加工用润滑剂，其特征在于：该金属加工用润滑剂含有成膜剂、辅助成膜剂、平衡剂、及水，所述成膜剂包括甘油及羧甲基纤维素钠，所述辅助成膜剂包括钼酸铵及四硼酸锂，所述平衡剂为异丙醇胺，该成膜剂、辅助成膜剂、平衡剂、及水之间的质量比为6-25：0.02-4：1-5：70-93。
2.如权利要求1所述的金属加工用润滑剂，其特征在于：所述成膜剂、辅助成膜剂、平衡剂、及水之间的质量比为10-22：0.08-3：1-5：70-85。
3.如权利要求1所述的金属加工用润滑剂，其特征在于：所述甘油、羧甲基纤维素钠、异丙醇胺、钼酸铵、四硼酸锂、及水之间的质量比为5-20：1-5：1-5：0.01-2：0.01-2：70-93。
4.如权利要求3所述的金属加工用润滑剂，其特征在于：所述甘油、羧甲基纤维素钠、异丙醇胺、钼酸铵、四硼酸锂、及水之间的质量比为10：5：3：0.5：0.5：81。
5.如权利要求3所述的金属加工用润滑剂，其特征在于：所述甘油、羧甲基纤维素钠、异丙醇胺、钼酸铵、四硼酸锂、及水之间的质量比为12：4：5：0.9：0.03：78.07。
6.如权利要求3所述的金属加工用润滑剂，其特征在于：所述甘油、羧甲基纤维素钠、异丙醇胺、钼酸铵、四硼酸锂、及水之间的质量比为14：3：2.8：0.35：0.8：79.05。
7.如权利要求3所述的金属加工用润滑剂，其特征在于：所述甘油、羧甲基纤维素钠、异丙醇胺、钼酸铵、四硼酸锂、及水之间的质量比为16：2.5：1.6：0.75：0.25：78.9。
8.如权利要求3所述的金属加工用润滑剂，其特征在于：所述甘油、羧甲基纤维素钠、异丙醇胺、钼酸铵、四硼酸锂、及水之间的质量比为18：2：1：0.1：0.6：78.3。
9.如权利要求3所述的金属加工用润滑剂，其特征在于：所述甘油、羧甲基纤维素钠、异丙醇胺、钼酸铵、四硼酸锂、及水之间的质量比为20：1：4：0.05：0.96：73.99。
10.如权利要求1-9中的任一项所述的金属加工用润滑剂，其特征在于：所述水为去离子水。
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