CN104774679A - 一种环保型水基蓝宝石切削液 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环保型水基蓝宝石切削液，所述切削液按各组分在水溶液中的质量百分含量计包括：分散剂10～20％、润湿剂3～8％、极压剂6～12％、有机酸2～6％、有机碱6～10％、螯合剂0.02～2.0％、消泡剂0.01～1.0％、防锈剂0.01～1.0％、杀菌剂0.01～1.0％；其中，所述分散剂为聚乙二醇，所述润湿剂为甘油和/或月桂酸正醇酯，所述极压剂中包含硼酸酯化合物和聚醚型非离子表面活性剂，所述防锈剂为苯并三氮唑和/或甲基苯并三氮唑。本发明提供的环保型水基蓝宝石切削液是符合生产需要的优质、低成本、实用、环保的切削液。

Description

一种环保型水基蓝宝石切削液

技术领域

本发明涉及蓝宝石切割和切削液技术领域，具体涉及一种环保型水基蓝宝石切削液。

背景技术

蓝宝石原材料切削加工成手机或手表镜面、手机摄像头、手机按键等过程中，因蓝宝石超硬、高强度等性质，加工刀具作用在蓝宝石上的相对速度需高达20000-25000M/S，切削区界面瞬时温度可达600-1000℃。因此蓝宝石切割液比玻璃切割液需具有更好的润滑、渗透、降温、清洗和防锈等作用。

传统型冷加工切削液，如矿物油型切割液，碳酸盐型乳化切削液等加工蓝宝石时，易造成加工产品崩边、破裂等现象，且在使用过程中，这些液体易出现变质、产生异味，危害现场加工人员身体健康，造成加工刀具磨损大、腐蚀加工机床，并导致加工产品良率不稳定等现象。

目前，优质的水性蓝宝石切割液一般由多种超强功能助剂经标准的制作工艺完成，当前国内市场上专用蓝宝石切割液的产品不多，且价格高昂。

专利申请CN201110451668中提出一种用于线切割蓝宝石的切割液，该切割液包含聚乙二醇5～30％、润滑剂10～30％、分散剂8～20％、防锈剂1～5％、消泡剂0.01～0.05％和余量为水；其中，所述润滑剂选自聚醚多元醇，所述分散剂选自油酸三乙醇胺。但该申请中的蓝宝石切割液的抗挤压能力不够强，其砂轮棒在加工蓝宝石过程中可能出现烧结、非正常断刀等情况。

专利申请CN201310365965中提出一种LED衬底晶片加工切削液制备方法，其特征在于，所述切削液由分散剂10～20％、悬浮剂10～15％、光滑剂15～25％、三乙醇胺15～20％、亚硝酸钠10～15％、F溶液10～20％和去离子水5～10％组成。其中的光滑剂为十烷基二甲基一氯甲硅烷、九烷基三甲基二氯乙硅烷、八烷基五甲基四氯丙硅烷中的一种。因该切削液中含有氯，因而无法符合RoHS标准。

另有专利申请中提供的切割液并不能完全溶于水中，导致加工件不易漂洗；或者含有重金属元素(如钼)。

因此，上述切割液或切削液在润滑性、渗透性、降温性、清洗性、防锈性和环保性等方面还多多少少存在缺陷。而现在蓝宝石越来越广泛应用于手机、手表行业，因而本领域急需研制出符合生产需要的优质、低成本、实用、环保的水基蓝宝石切削液。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保型水基蓝宝石切削液及其制备方法，生产出的切削液成品透明清澈、无毒、无刺激性气味，具有良好的化学稳定性；使用过程中不易变质、不腐蚀加工刀具和机床、低概率皮肤过敏以及优异的润滑和降温性能、优异的加工稳定性，使用其进行切削的加工件容易清洗。该切削液使用完后的废液生物降解性好，化学处理容易。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。本发明提供一种环保型水基蓝宝石切削液，所述切削液按各组分在水溶液中的质量百分含量计包括：分散剂10～20％、润湿剂3～8％、极压剂6～12％、有机酸2～6％、有机碱6～10％、螯合剂0.02～2.0％、消泡剂0.01～1.0％、防锈剂0.01～1.0％、杀菌剂0.01～1.0％；其中，所述分散剂为聚乙二醇，所述润湿剂为甘油和/或月桂酸正醇酯，所述极压剂中包含硼酸酯化合物和聚醚型非离子表面活性剂，所述防锈剂为苯并三氮唑和/或甲基苯并三氮唑。

本发明中，所述切削液还可以包括一定量的其它组分，例如乳化剂，所得切削液的优良性能并不会因此受到影响。本发明的具体实施方式中，所述极压剂中的聚醚型非离子表面活性剂为株洲友合新材料有限公司生产的HJ1008聚醚型非离子表面活性剂。

优选本发明的环保型水基蓝宝石切削液包括以下重量份的物料：分散剂10～20％、润湿剂3～8％、极压剂6～12％、有机酸2～6％、有机碱6～10％、螯合剂0.02～2.0％、消泡剂0.01～1.0％、防锈剂0.01～1.0％、杀菌剂0.01～1.0％、余量为纯水。

本发明中所选择的分散剂水溶性好，不仅能快速分散加工切屑，减轻切削过程中切屑加大对加工件表面的摩擦和黏结程度，及时冲走切屑，利于加工件清洗；而且有极好的渗透性。与本发明中的分散剂与极压剂和润湿剂复配能显著提高切削液对加工表面的降温性能，且在加工件与刀具面之间形成一层稳定的化学润滑薄膜，提高了加工精度和刀具的耐用度；极压剂中的聚醚型表面活性剂具有很好的清洗能力，对水、酸、碱等物质化学性质稳定，在大流量、高压冲击下，能有助润滑作用，且不会分解成有刺激性气味的物质。

此外，因本发明中使用硼酸酯化合物与聚醚型非离子表面活性剂复配的极压剂在测试中还表现出很好的抗腐蚀和防锈功能，起到一剂多用的效果。因而本发明中能避免添加亚硝酸盐作为防锈剂。本发明中的切削液在废液处理时，它易被生物和化学降解，产生的分解物毒性极低，具有良好的环境保护效益。

在一种具体的实施方式中，所述极压剂的组成为：硼酸酯化合物35-60％，聚醚型非离子表面活性剂35-60％，醇5-15％；且所述醇为乙二醇和/或乙醇。

在一种具体的实施方式中，所述硼酸酯化合物为选自三乙醇胺硼酸酯、月桂酸二乙醇胺酰胺硼酸酯、月桂酸三乙醇胺酰胺硼酸酯中的一种或多种。

本发明中，具体地，所述有机酸为选自硼酸、柠檬酸、三元聚羧酸中的一种或多种，所述有机碱为选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种或多种，所述螯合剂为选自乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、水杨酸中的一种或多种，所述消泡剂为选自水溶性有机硅类物质、聚醚消泡剂中的一种或多种，所述杀菌剂为选自苯甲酸钠、醋酸洗必泰、山梨酸钾中的一种或多种。

本发明中，所选择的有机碱和有机酸对加工件无腐蚀作用，按照比例添加生产出的切削液的pH值稳定在8.4-8.6。将本发明的切削液用纯水稀释10倍和50倍后，其pH值变化均在±0.2内，有很好的酸碱缓冲作用。

本发明中生产的切削液成品在高速度、强冲击条件下使用，泡沫小且少。本发明中生产的切削液成品在使用过程中，对机器、铝制或合金加工底座无腐蚀作用，现场操作人员皮肤直接接触后无严重过敏现象。

优选地，所述切削液中组分的重量份为螯合剂0.2～2.0％、消泡剂0.1～1.0％、防锈剂0.1～1.0％、杀菌剂0.1～1.0％。优选本发明所述切削液的pH值稳定在8.4～8.6。

本发明中所述聚乙二醇为同种分子量的聚乙二醇或不同分子量的聚乙二醇的混合物。

本发明还提供一种稀释的环保型水基蓝宝石切削液，其特征在于，为以上述蓝宝石切削液用纯水稀释1～100倍所得。

具体实施方式

本发明通过以下具体实施例来进一步说明，但下述实施例并不用于限制本发明的保护范围。

实施例1

一种环保型水基蓝宝石切削液，其由以下重量份数的原料制成：

制备方法：先按极压剂中三种组分的配比配制好极压剂，再将上述十种组分混合即得到本发明所述的切削液。

本发明中，分散剂聚乙二醇的水溶性好，且在切削液体系中还可作为溶剂、助剂、悬浮剂使用；其粘度液小，在机加工过程中，产生的切屑被分散后快速流走。且聚乙二醇-400的分子量小，在高速摩擦运动时，对加工切面具有良好的润湿能力，且其热稳定性极佳。本发明中，所使用的三乙醇胺硼酸酯的极压抗磨性、润湿性、反应活性好，与聚醚型非离子表面活性剂复配的极压剂的抗高强度冲击和摩擦能力优异。该极压剂在测试中还表现出很好的抗腐蚀和防锈功能，起到一剂多用的效果。重要的是，本发明中避免了添加亚硝酸盐作为防锈剂，本发明中的切削液在废液处理时，它易被生物和化学降解，产生的分解物毒性极低，具有良好的环境保护效益。

实施例2

一种环保型水基蓝宝石切割液，其有以下重量份数的原料制成：

本实施例与实施例1同样提供了一种效果相近的环保型水基蓝宝石切削液，生产出的切削液成品透明清澈、无毒、无刺激性气味，具有良好的化学稳定性；使用过程中不易变质、不腐蚀加工刀具和机床、低概率皮肤过敏以及优异的润滑和降温性能、优异的加工稳定性，使用其进行切削的加工件容易清洗。该切削液使用完后的废液生物降解性好，化学处理容易。

实施例3

一种环保型水基蓝宝石切割液，其有以下重量份数的原料制成：

本实施例与实施例1同样提供了一种效果相近的环保型水基蓝宝石切削液，生产出的切削液成品透明清澈、无毒、无刺激性气味，具有良好的化学稳定性；使用过程中不易变质、不腐蚀加工刀具和机床、低概率皮肤过敏以及优异的润滑和降温性能、优异的加工稳定性，使用其进行切削的加工件容易清洗。该切削液使用完后的废液生物降解性好，化学处理容易。

对比例1

一种蓝宝石切割液，其有以下重量份数的原料制成：

对比例1提供了一种冷却性好，使用周期长，抗极压性强的环保型水基蓝宝石切削液。但是与实施例相比，其润滑性和润湿性不足，蓝宝石加工过程中，加工刀具折断的频率较大。且分散剂聚乙二醇-6000没有使用润湿剂增溶，因而在加工机台上容易结晶析出固体，因此加工产品的崩边比例也较大。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种环保型水基蓝宝石切削液，所述切削液按各组分在水溶液中的质量百分含量计包括：分散剂10～20％、润湿剂3～8％、极压剂6～12％、有机酸2～6％、有机碱6～10％、螯合剂0.02～2.0％、消泡剂0.01～1.0％、防锈剂0.01～1.0％、杀菌剂0.01～1.0％；其中，所述分散剂为聚乙二醇，所述润湿剂为甘油和/或月桂酸正醇酯，所述极压剂中包含硼酸酯化合物和聚醚型非离子表面活性剂，所述防锈剂为苯并三氮唑和/或甲基苯并三氮唑。

2.根据权利要求1所述的蓝宝石切削液，其特征在于，所述切削液包括以下重量份的物料：分散剂10～20％、润湿剂3～8％、极压剂6～12％、有机酸2～6％、有机碱6～10％、螯合剂0.02～2.0％、消泡剂0.01～1.0％、防锈剂0.01～1.0％、杀菌剂0.01～1.0％、余量为纯水。

3.根据权利要求1所述的蓝宝石切削液，其特征在于，所述极压剂的组成为：硼酸酯化合物35-60％，聚醚型非离子表面活性剂35-60％，醇5-15％；且所述醇为乙二醇和/或乙醇。

4.根据权利要求1所述的蓝宝石切削液，其特征在于，所述硼酸酯化合物为选自三乙醇胺硼酸酯、月桂酸二乙醇胺酰胺硼酸酯、月桂酸三乙醇胺酰胺硼酸酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的蓝宝石切削液，其特征在于，所述有机酸为选自硼酸、柠檬酸、三元聚羧酸中的一种或多种，所述有机碱为选自三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、三异丙醇胺中的一种或多种，所述螯合剂为选自乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、水杨酸中的一种或多种，所述消泡剂为选自水溶性有机硅类物质、聚醚消泡剂中的一种或多种，所述杀菌剂为选自苯甲酸钠、醋酸洗必泰、山梨酸钾中的一种或多种。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的蓝宝石切削液，其特征在于，所述切削液中组分的重量份为螯合剂0.2～2.0％、消泡剂0.1～1.0％、防锈剂0.1～1.0％、杀菌剂0.1～1.0％。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的蓝宝石切削液，其特征在于，所述切削液的pH值为8.4～8.6。

8.根据权利要求1～4中任意一项所述的蓝宝石切削液，其特征在于，所述聚乙二醇为同种分子量的聚乙二醇或不同分子量的聚乙二醇的混合物。

9.一种稀释的环保型水基蓝宝石切削液，其特征在于，为以权利要求1～8中任意一项所述的蓝宝石切削液用纯水稀释1～100倍所得。