CN105441181B - 金属切削液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属切削液，它包括按质量份数计的防锈剂6～7份、润滑剂15～20份、抗硬水剂0.05～0.15份、抗磨剂3～4份、防腐剂0.2～0.5份、润滑性添加剂0.5～2份、水50～70份；本发明还提供一种上述金属切削液的制备方法，包括依次将上述各原料进行混合制得所述金属切削液。本发明提供的金属切削液能大幅降低摩擦副表面的摩擦系数，提高了切削液的润滑性能，有效防止摩擦副表面发生黏着磨损，且制备步骤简单、环境污染小。

Description

金属切削液及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工领域，具体的说，涉及了一种金属切削液及其制备方法。

背景技术

切削液是一种在金属切削和磨加工过程中，用来润滑和冷却刀具及加工件的液体，具有一定的冷却性、润滑性、防锈性和清洗性。随着中国制造业的技术升级和改型，提高产品质量和加工效率日益严峻，尤其是进口设备的增加，使得进口切削液的成本不断提高。

目前，切削液主要分为油基切削液和水基切削液，油基切削液在使用过程中，对环境污染较大、易燃、冷却较慢，且清洗过程中需用到有机物，对人体危害严重；水基切削液相比油基切削液具有优良的冷却、清洗性能、且成本低，无污染，但水基切削液润滑性和耐磨性较差，在切削过程中会产生较高的热量，使刀具无法完成切削；切削过程中磨损严重，切削效率不高，损害刀具与加工表面，严重影响刀具的使用寿命。

发明内容

由鉴于此，本发明确有必要提供一种具有优良的润滑性和耐磨性、冷却速度快且环境友好的金属切削液及其制备方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种金属切削液，包括下述质量份数的原料：防锈剂6～7份、润滑剂15～20份、抗硬水剂0.05～0.15份、抗磨剂3～4份、防腐剂0.2～0.5份、润滑性添加剂0.5～2份、水50～70份。

基于上述，所述抗磨剂为纳米金刚石悬浮液或纳米立方氮化硼悬浮液。

基于上述，所述抗磨剂的制备步骤包括：

步骤一、向质量份为1份的质量百分数为30%～60%的乙醇水溶液中加入0.2～3质量份的纳米金刚石颗粒或纳米立方氮化硼颗粒，超声分散10min～20min，形成混合溶液；

步骤二、向质量分数为1份的所述混合溶液中加入0.1～0.2质量份的十二烷基苯磺酸钠，经超声处理0.5～1h后制得作为抗磨剂的纳米金刚石悬浮液或纳米立方氮化硼悬浮液。

基于上述，所述防锈剂是由体积比为1～2：1的硼酸盐溶液和羧酸盐溶液混合制得的。

基于上述，所述润滑剂为聚乙二醇、二硫化钼、氟化石墨中的一种或几种材料的组合。

基于上述，所述抗硬水剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐中的一种或几种材料的组合。

基于上述，所述防腐剂为苯并三氮唑、苯甲酸钠、三乙醇胺中的一种或几种材料的组合。

基于上述，所述润滑性添加剂为六方氮化硼、石墨、石墨烯中的一种或几种材料的组合。

本发明还提供一种上述金属切削液的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、向质量份数为50～70份的水中加入15～20质量份的所述润滑剂，混合制得润滑剂混合溶液；

步骤二、向所述润滑剂混合溶液中加入6～7质量份的所述防锈剂、0.05～0.15质量份的所述抗硬水剂和0.2～0.5质量份的所述防腐剂，混合制得基础液；

步骤三、向所述基础液中加入3～4质量份的所述抗磨剂和0.5～2质量份的所述润滑性添加剂，混合制得金属切削液。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明将纳米金刚石悬浮液或纳米立方氮化硼悬浮液作为抗磨剂加入到金属切削液中不仅能有效地防止和推迟摩擦副表面发生黏着磨损，大大降低摩擦副表面的摩擦系数。进一步讲，以六方氮化硼、石墨、石墨烯等材料为润滑添加剂添加到金属切削液中，能达到良好的减摩抗磨效果，提高了金属切削液的润滑性能，改善了目前水基切削液润滑性能差的问题，且所述润滑添加剂能对磨损的工件表面具有一定的自修复作用。更进一步讲，本发明提供的金属切削液为水基切削液，清洗过程中无需采用有机物清洗，减少了环境污染。

具体实施方式

本发明提供的金属切削液具体包括下述质量份数的原料：防锈剂6～7份、润滑剂15～20份、抗硬水剂0.05～0.15份、抗磨剂3～4份、防腐剂0.2～0.5份、润滑性添加剂0.5～2份、水50～70份。

所述防锈剂由体积比为1～2：1的硼酸盐溶液和羧酸盐溶液混合制得；当二者之间的复合配比为2：1时，防锈性能最好，因此，所述硼酸盐溶液和所述羧酸盐溶液的复合配比优选为2：1。

所述润滑剂起到润滑减磨的作用，与润滑性添加剂具有协同作用；所述的润滑剂为聚乙二醇、二硫化钼、氟化石墨中的一种或几种材料的组合，三者均有润滑作用，但是二硫化钼用量过多会影响切削液的透明度，因此优选聚乙二醇和氟化石墨作为润滑剂。

所述抗硬水剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐中的一种或几种材料的组合，主要是阻止螯合剂结合水中的钙镁离子而析出沉淀，乙二胺四乙酸二钠盐可以解决硬水问题，但也会增加溶液电导率，降低防锈性能，因此，优选乙二胺四乙酸作为抗硬水剂。

所述抗磨剂为纳米金刚石悬浮液或纳米立方氮化硼悬浮液，所述抗磨剂中含有0.25%的纳米金刚石颗粒或纳米立方氮化硼颗粒、0.15%的十二烷基苯磺酸钠和50%的乙醇。本发明所述的纳米金刚石颗粒具有“滚珠轴承效应”和一定的自修复功能，乙醇作为还原剂，十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂和分散剂，可以得到分散均匀的纳米金刚石悬浮液，因此，优选纳米金刚石悬浮液作为抗磨剂。

所述防腐剂为苯并三氮唑、苯甲酸钠、三乙醇胺中的一种或几种材料的组合，优选苯并三氮唑。

所述的润滑性添加剂为六方氮化硼、石墨、石墨烯中的一种或几种材料的组合，石墨和石墨烯加入量太多会影响切削液的透明度，而六方氮化硼性能更好，优选六方氮化硼。

本发明还提供一种上述金属切削液的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤一、向水中加入所述润滑剂进行混合，制得润滑剂混合溶液；

步骤二、依次向所述润滑剂混合溶液中加入所述防锈剂、所述抗硬水剂和所述防腐剂，混合制得基础液；

步骤三、向所述基础液中加入所述抗磨剂和所述润滑性添加剂，混合制得金属切削液。

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种金属切削液，具体包括下述质量的原料：

由体积比为1：1的硼酸钠溶液和羧酸钠盐溶液混合制备的防锈剂7Kg、聚乙二醇15Kg、乙二胺四乙酸0.1Kg、纳米金刚石悬浮液3 Kg、苯并三氮唑0.3 Kg、六方氮化硼0.5 Kg、水60 Kg。

其中，所述纳米金刚石悬浮液是通过下述步骤制备的：

步骤一、将0.75Kg的纳米金刚石颗粒分散到3Kg的质量百分数为50%的乙醇水溶液中超声分散20min，形成混合溶液；

步骤二、向所述混合溶液中加入0.45Kg的十二烷基苯磺酸钠，经超声处理0.5h后制得纳米金刚石悬浮液。

本实施例还提供上述金属切削液的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、向60Kg的水中加入所述聚乙二醇15Kg进行混合制得润滑剂混合溶液；

步骤二、依次向所述润滑剂混合溶液中加入所述防锈剂7Kg、所述乙二胺四乙酸0.1Kg和所述苯并三氮唑0.3Kg，混合制得基础液；

步骤三、向所述基础液中加入所述纳米金刚石悬浮液3Kg和所述六方氮化硼0.5Kg，混合制得金属切削液。

实施例2

本实施例提供一种金属切削液，具体包括下述质量的原料：

由体积比为1：1的硼酸钠溶液和羧酸钠盐溶液混合制备的防锈剂6Kg、聚乙二醇20Kg、乙二胺四乙酸0.05Kg、纳米金刚石悬浮液4Kg、苯并三氮唑0.2Kg、六方氮化硼1Kg、水50Kg。

本实施例中所述的纳米金刚石的悬浮液的制备方法，具体步骤同实施例1。

本实施例中所述的金属切削液的制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例3

本实施例提供一种金属切削液，具体包括下述质量的原料：

由体积比为1：1的硼酸钠溶液和羧酸钠盐溶液混合制备的防锈剂6.5Kg、二硫化钼16Kg、乙二胺四乙酸二钠盐0.15Kg、纳米立方氮化硼悬浮液3.5Kg、苯甲酸钠0.5Kg、石墨1.5Kg、水70Kg。

本实施例中所述的纳米立方氮化硼悬浮液的制备方法，具体步骤同实施例1中的纳米金刚石悬浮液制备方法相同。

本实施例中所述的金属切削液的制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例4

本实施例提供一种金属切削液，具体包括下述质量的原料：

由体积比为1：1的硼酸钠溶液和羧酸钠盐溶液混合制备的防锈剂7Kg、氟化石墨15Kg、由质量为1：1的乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二钠盐组成的抗硬水剂0.15Kg、纳米立方氮化硼悬浮液3Kg、三乙醇胺0.3Kg、石墨2Kg、水65Kg。

本实施例中所述的纳米立方氮化硼悬浮液的制备方法，具体步骤同实施例1中的纳米金刚石悬浮液制备方法相同。

本实施例中所述的金属切削液的制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例5

本实施例提供一种金属切削液，具体包括下述质量的原料：

由体积比为2：1的硼酸钠溶液和羧酸钠盐溶液混合制备的防锈剂7Kg、由质量比为1：1的聚乙二醇和二硫化钼组成的润滑剂15Kg、乙二胺四乙酸0.1Kg、纳米金刚石悬浮液3Kg、苯甲酸钠0.3Kg、石墨2Kg、水70Kg。

本实施例中所述的纳米金刚石的悬浮液的制备方法，具体步骤同实施例1。

本实施例中所述的金属切削液的制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例6

本实施例提供一种金属切削液，具体包括下述质量的原料：

由体积比为2：1的硼酸钠溶液和羧酸钠盐溶液混合制备的防锈剂6Kg、由质量比为2：1的聚乙二醇和氟化石墨组成的润滑剂15Kg、乙二胺四乙酸0.05Kg、纳米立方氮化硼悬浮液3Kg、由质量比为2：1的苯并三氮唑与苯甲酸钠组成的防腐剂0.3Kg、由质量比为1：1的六方氮化硼与石墨组成的润滑性添加剂2Kg、水60Kg。

本实施例中所述的纳米立方氮化硼悬浮液的制备方法，具体步骤同实施例1中的纳米金刚石悬浮液制备方法相同。

本实施例中所述的金属切削液的制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例7

本实施例提供一种金属切削液，具体包括下述质量的原料：

由体积比为1：1的硼酸钠溶液和羧酸钠盐溶液混合制备的防锈剂7Kg、由质量比为1：1的二硫化钼和氟化石墨组成的润滑剂15Kg、乙二胺四乙酸0.1Kg、纳米金刚石悬浮液3Kg、由质量比为1：1的苯甲酸钠与三乙醇胺组成的防腐剂0.3Kg、由质量比为1：1的石墨与石墨烯组成的润滑性添加剂1.5Kg、水70Kg。

本实施例中所述的纳米金刚石悬浮液的制备方法，具体步骤同实施例1。

本实施例中所述的金属切削液的制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例8

本实施例提供一种金属切削液，具体包括下述质量的原料：

由体积比为1：1的硼酸钠溶液和羧酸钠盐溶液混合制备的防锈剂6.5Kg、由质量比为1：1：1的聚乙二醇、二硫化钼和氟化石墨组成的润滑剂18Kg、由质量为2：1的乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸二钠盐组成的抗硬水剂0.15Kg、纳米金刚石悬浮液3Kg、由质量比为1：2：1的苯并三氮唑、苯甲酸钠和三乙醇胺组成的防腐剂0.3Kg、由质量比为2：1：1的六方氮化硼、石墨和石墨烯组成的润滑性添加剂2Kg、水70Kg。

本实施例中所述的纳米金刚石悬浮液的制备方法，具体步骤同实施例1。

本实施例中所述的金属切削液的制备方法，具体步骤同实施例1。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种金属切削液，其特征在于，它包括下述质量份数的原料：

防锈剂6～7份、润滑剂15～20份、抗硬水剂0.05～0.15份、抗磨剂3～4份、防腐剂0.2～0.5份、润滑性添加剂0.5～2份、水50～70份；所述润滑性添加剂为六方氮化硼、石墨、石墨烯中的一种或几种材料的组合；所述抗磨剂为纳米金刚石悬浮液或纳米立方氮化硼悬浮液；所述抗磨剂的制备步骤包括：

步骤一、向质量份为1份的质量百分数为30%～60%的乙醇水溶液中加入0.2～3质量份的纳米金刚石颗粒或纳米立方氮化硼颗粒，超声分散10min～20min，形成混合溶液；

步骤二、向质量份 数为1份的所述混合溶液中加入0.1～0.2质量份的十二烷基苯磺酸钠，经超声处理0.5～1h后制得作为抗磨剂的纳米金刚石悬浮液或纳米立方氮化硼悬浮液。

2.根据权利要求1所述的金属切削液，其特征在于，所述防锈剂是由体积比为1～2：1的硼酸盐溶液和羧酸盐溶液混合制得的。

3.根据权利要求1或2所述的金属切削液，其特征在于，所述润滑剂为聚乙二醇、二硫化钼、氟化石墨中的一种或几种材料的组合。

4.根据权利要求1所述的金属切削液，其特征在于，所述抗硬水剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐中的一种或几种材料的组合。

5.根据权利要求1或4所述的金属切削液，其特征在于，所述防腐剂为苯并三氮唑、苯甲酸钠、三乙醇胺中的一种或几种材料的组合。

6.一种权利要求1～5任一项所述的金属切削液的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、向质量份数为50～70份的水中加入15～20质量份的所述润滑剂，混合制得润滑剂混合溶液；

步骤二、向所述润滑剂混合溶液中加入6～7质量份的所述防锈剂、0.05～0.15质量份的所述抗硬水剂和0.2～0.5质量份的所述防腐剂，混合制得基础液；

步骤三、向所述基础液中加入3～4质量份的所述抗磨剂和0.5～2质量份的所述润滑性添加剂，混合制得金属切削液。