CN105542931B - 一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液，包括以下重量百分比含量的组分:沉降添加剂1％～5％；矿物油15％～25％；合成酯5％～10％；有机酸2％～5％；有机胺8％～15％；表面活性剂5％～10％；防锈添加剂15％～20％；偶合剂2％～5％；其余为蒸馏水。所述沉降添加剂为脂肪胺聚氧乙烯醚、氮杂环丙烷以及二卞醚的混合物。本发明的水溶性高速磨削液，具有优异的防锈性、润湿性、润滑性以及磨灰沉降性能；同时本发明提供了上述一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液的制备方法。

Description

一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液及其制备方法

技术领域

本发明属于水溶性磨削液领域，尤其是涉及一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液及其制备方法。

背景技术

高速磨削具有磨削力小，磨削效率高，高磨削表面质量等优势，是今后磨削的发展方向。传统轴承磨削加工使用的非水溶剂油剂虽然具有良好的润滑性，但是也存在易燃、油雾、废液处理等诸多弊端。近年来人们研究开发了水溶性磨削液，但是在使用水溶性磨削液加工过程中，除了磨削效率、磨削质量外，在客户现场存在的一个重要的问题是磨灰(包括金属磨屑和砂轮末)的沉降性。特别是在高速轴承磨削加工过程中，其产生的磨灰量很多，如果其磨灰沉降性能不佳，往往会有大量的磨灰悬浮于磨削液中或者聚集于磨削液表面。如果大量磨灰悬浮于磨削液中，在磨削加工中容易出现烧伤、划伤等工件表面质量缺陷。如果大量磨灰聚集于磨削液表面，由于磨灰无法由过滤系统除去，使得整个系统清净性变差，易滋生细菌和真菌，最终将影响磨削液性能。因此，具有优良沉降性的水溶性磨削液是高速轴承磨削的一个发展方向。

通过研究发现，要提高磨削液的磨灰沉降性能，首先要增加其润湿能力，即磨削液的表面张力要低。另外，磨削液的应用环境是碱性，而磨灰往往带有负电荷，由于静电排斥作用而难以被磨削液中的溶质润湿，导致沉降困难。通过在磨削液中引入沉降添加剂(一些中性和阳离子添加剂)，磨削液的润湿能力和电荷情况得到了改善，从而得到了具有优良磨灰沉降性的磨削液。

发明内容

本发明的目的是提供一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液，具有优异的润滑性、冷却性和生物稳定性，适合于有过滤系统的磨削液系统，能够提高磨削效率、磨削质量，并解决存在的磨灰沉降问题。

本发明的另外一个目的是提供一种上述沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液的制备方法。

实现上述目的的一种技术方案是：一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液，包括以下重量百分比含量的组分:

上述的一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液，其中，所述沉降添加剂为脂肪胺聚氧乙烯醚、氮杂环丙烷以及二卞醚的混合物；

所述矿物油在40℃的运动粘度为4～10mm²/s；

所述合成酯为乙酸乙酯、三羟甲基丙酯中的一种或者几种混合物；

所述有机酸为油酸、介子酸、妥尔油酸中的一种或者几种混合物；

所述有机胺为单乙醇胺、三乙醇胺、二环己基二胺、异丙醇胺中的一种或几种混合物；

所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物中的一种或几种混合物；

所述偶合剂为长链脂肪醇、多聚长链脂肪酸中的一种或几种混合物；

所述防锈添加剂为苯并三氮唑衍生物、十碳二元酸、十二碳二元酸中的一种或几种混合物。

上述原料均为市售产品。

本发明的还提供了一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液的制备方法，包括以下步骤：

步骤A，按照重量百分比称取矿物油、合成酯、有机酸、有机胺、表面活性剂、沉降添加剂、防锈添加剂、偶合剂以及蒸馏水；

步骤B，依次将矿物油、合成酯、有机酸、有机胺、表面活性剂及沉降添加剂加入至搅拌釜中，在40～50℃混合均匀，搅拌的速度控制在400～800rpm；

步骤C，待步骤B中的各组分搅拌均匀后，依次将防锈添加剂、偶合剂以及蒸馏水加入至所述搅拌釜中，在室温下搅拌至混合均匀即可。

本发明的一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液，不含有壬基酚聚氧乙烯醚等有毒性较大表面活性剂；不含有硼酸；通过配方保持高pH值、皂泡平衡，不需要额外的添加杀菌剂和消泡剂。综上所述，本发明所得到的是环保型产品。

采用了本发明的一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液的技术方案，与现有技术相比，本发明的沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液具有优异的润滑性、冷却性和生物稳定性，适合于有过滤系统的磨削液系统，能够提高磨削效率、磨削质量，并解决存在的磨灰沉降问题。

采用本发明的一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液的制备方法的技术方案，也能实现以上技术效果。

具体实施方式

本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：

一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液，包括以下重量百分比含量的组分:

沉降添加剂为脂肪胺聚氧乙烯醚、氮杂环丙烷以及二卞醚的混合物。

矿物油采用本领域常规的矿物油，在40℃的运动粘度为4～10mm2/s。

合成酯为乙酸乙酯、三羟甲基丙酯中的一种或者几种混合物。

有机酸为油酸、介子酸、妥尔油酸中的一种或者几种混合物。

有机胺为单乙醇胺、三乙醇胺、二环己基二胺、异丙醇胺中的一种或几种混合物。

表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物中的一种或几种混合物。

偶合剂为长链脂肪醇、多聚长链脂肪酸中的一种或几种混合物。

防锈添加剂为苯并三氮唑衍生物、十碳二元酸、十二碳二元酸中的一种或几种混合物。

上述原料均为市售产品。

本发明的一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液，不含有壬基酚聚氧乙烯醚等毒性较大表面活性剂；不含有硼酸；通过配方保持高pH值、皂泡平衡，不需要额外的添加杀菌剂和消泡剂。综上所述，本发明所得到的是环保型产品。

实施例1

一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液，按照表1的配方组成:

表1

实施例2

一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液，按照表2的配方组成:

表2

实施例3

一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液，按照表3的配方组成:

表3

本发明提供的一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液的制备方法，包括以下步骤：

步骤A，按照重量百分比称取矿物油、合成酯、有机酸、有机胺、表面活性剂、沉降添加剂、防锈添加剂、偶合剂以及蒸馏水；

步骤B，依次将矿物油、合成酯、有机酸、有机胺、表面活性剂及沉降添加剂加入至搅拌釜中，在40～50℃混合均匀，搅拌的速度控制在400～800rpm；

步骤C，待步骤B中的各组分搅拌均匀后，依次将防锈添加剂、偶合剂以及蒸馏水加入至所述搅拌釜中，在室温下搅拌至混合均匀即可。

在本发明研制过程中，发明人进行了各种不同组分以及组分的不同比例的设计，并逐一进行了防锈性、表面张力、润湿性、润滑性、磨灰沉降性等试验，来说明本发明的配方具有优异的金属加工液所需求的性能。其中防锈性用铁屑实验来表征，保证了磨削液在低浓度下的防锈能力；表面张力通过拉起液膜法来表征，其表面张力越低，则说明其润湿能力越好，其冷却和清洁性能越好；润湿性用棉布润湿实验来考察，将棉布轻置于磨削液表面，记录其被完全润湿沉入磨削液中所需的时间，时间越短说明磨削液的润湿和沉降能力越强；润滑性用攻丝扭矩实验来表征，在攻丝过程中，测得的扭矩越低，则其相对的效率越高，说明其润滑性能越好；乳液的流动电势能够反应乳液中被分散的油滴的带电量情况，带电量越多，则越不容易于同样带负电的磨灰发生吸附和润湿；磨灰沉降性实验能够直观的说明磨削液的沉降性能，越多的磨灰沉降则其沉降性能越好。

对实施例1、2、3的沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液分别进行防锈性能、表面张力、润湿性、润滑性、流动电势、磨灰沉降性试验，与市售的口碑良好的半合成磨削液相比(参照样)，其测试结果如表4：

表4

防锈性能测试

防锈性能实验(铁屑实验)为德国标准方法DIN 51360-2-1981,其步骤为：

(1)将2.0克铁屑均匀铺在滤纸上，放置于表面皿上；

(2)将2.0克不同浓度的磨削液滴于铁屑上，使得每个铁屑均被润湿。该磨削液配制所用的水硬度为20dH；

(3)将表面皿放置于阴暗处，两小时后观察锈蚀情况；

(4)记录各个浓度的锈蚀情况，不发生锈蚀所需的磨削液最低浓度即为其不锈点。

不锈点越低，说明防锈性能越好。

表面张力测试

表面张力试验的测定方法为ISO 304-1985:表面活性剂.用拉起液膜法测定表面张力。实验仪器为上海衡平仪器表厂的BZY-1型全自动表/界面张力仪。

润湿性测试

润湿性试验的步骤如下：

(1)在烧杯中用去离子水配制5％浓度的磨削液；

(2)将预先裁剪为2cm*2cm的棉布块轻轻放置于配制好的磨削液上，记录其被完全润湿，沉降到烧杯底部所需的时间。

沉降时间越短，磨削液的润湿和沉降能力越好。

润滑性测试

润滑性能通过Labtap G8型攻丝扭矩机进行测定，通过在CK45号钢上进行攻丝实验(钢块上已经有预处理好的3.7mm直径的铰孔)，通过得到的扭矩值来表征各个样品的润滑性，扭矩值越小则相对效率越高，即润滑性越好。

流动电势测试

流动电势(Stream Potential)采用Mutek PCD03-pH电势仪来测量。

磨灰沉降性测试

磨灰沉降性的试验步骤如下：

(1)用去离子水配制100毫升的5％浓度的各个样品，放入250毫升的带塞量筒中；

(2)加入用异丙醇洗净的从磨削客户现场取的磨灰0.3克左右；

(3)上下震荡量筒15-20次，使得磨灰充分混合，轻轻放置于桌面上，观察磨灰沉降情况。

超过50％的磨灰沉降至量筒底部则记录为沉降性好，否则记录为沉降性差。

根据表4的实验结果表明，本发明的沉降性轴承加工用水溶性磨削液，其具有优异的防锈性、润湿性、润滑性以及磨灰沉降性能。通过与参照样品对比，说明通过对配方表面张力、润湿性能等方面的改变，得到了沉降性能较好的磨削液。

综上所述，本发明的沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液，不含有壬基酚聚氧乙烯醚等有毒性较大表面活性剂；不含有硼酸；通过配方保持高pH值、皂泡平衡，不需要额外的添加杀菌剂和消泡剂，是环保型产品。本发明的沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液具有优异的润滑性、冷却性和生物稳定性，适合于有过滤系统的磨削液系统，能够提高磨削效率、磨削质量，并解决存在的磨灰沉降问题。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (2)

1.一种沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液，其特征在于，包括以下重量百分比含量的组分:

所述沉降添加剂为脂肪胺聚氧乙烯醚、氮杂环丙烷以及二卞醚的混合物；

所述矿物油在40℃的运动粘度为4～10mm²/s；

所述合成酯为乙酸乙酯、三羟甲基丙酯中的一种或者几种混合物；

所述有机酸为油酸、介子酸、妥尔油酸中的一种或者几种混合物；

所述有机胺为单乙醇胺、三乙醇胺、二环己基二胺、异丙醇胺中的一种或几种混合物；

所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物中的一种或几种混合物；

所述偶合剂为长链脂肪醇、多聚长链脂肪酸中的一种或几种混合物；

所述防锈添加剂为苯并三氮唑衍生物、十碳二元酸、十二碳二元酸中的一种或几种混合物。

2.一种如权利要求1所述的沉降性轴承加工用水溶性高速磨削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，按照重量百分比称取矿物油、合成酯、有机酸、有机胺、表面活性剂、沉降添加剂、防锈添加剂、偶合剂以及蒸馏水；

步骤B，依次将矿物油、合成酯、有机酸、有机胺、表面活性剂及沉降添加剂加入至搅拌釜中，在40～50℃混合均匀，搅拌的速度控制在400～800rpm；

步骤C，待步骤B中的各组分搅拌均匀后，依次将防锈添加剂、偶合剂以及蒸馏水加入至所述搅拌釜中，在室温下搅拌至混合均匀即可。