CN106010761A - 一种铝合金加工液及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金加工液及其制备方法和应用，所述铝合金加工液包括以下质量份的组分：水溶性聚酯25‑40份、磷酸酯1‑2份、硼酸0‑3份、混合醇胺20‑30份、防锈剂2‑4份、杀菌剂1‑3份、消泡剂0.05‑0.15份、缓释剂0.3‑0.5份、纯净水20‑42份。铝合金加工液的制备是在调和釜中按照一定的顺序加入上述的纯净水、硼酸、防锈剂、混合醇胺、缓释剂、水溶性聚酯、磷酸酯、杀菌剂、纯净水、消泡剂后搅拌均匀。本发明的铝合金加工液用于对铝合金进行处理。本发明首次将水溶性聚酯和磷酸酯应用于铝合金加工液中，且配比合理，制备方法中的步骤简单、操作方便，制得的铝合金加工液的颜色明显透明，无浑浊感，具有良好的润滑性、泡沫稳定性、耐硬水性和防锈性。

Description

一种铝合金加工液及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种金属加工液，具体涉及一种铝合金加工液及其制备方法和应用。

背景技术

随着机械加工业的迅速发展，各种新型金属材料的开发及应用和金属加工工艺技术水平的不断提高，我国原有的金属加工液不断发展、不断淘汰。铝合金是当前在汽车发动机、变速器、航空设备等其他机械设备行业广泛使用的金属材质，因此，对于铝合金加工液的需求也就显得很重要。

常规的铝合金加工液主要为含有一定矿物油的半合成或者微乳化金属加工液。也有少量的全合成液用于铝合金加工，但是或多或少存在着润滑不足或者泡沫，抗硬水能力不行等缺陷。现有的铝合金加工液存在以下缺陷：(1)常规的半合成或微乳液对矿物油依赖比较大，而且性能优异一些的半合成液和微乳液往往含有20种以上的添加剂，对成品的调配要求比较高，一般人不容易掌握。(2)半合成或者微乳化体系，因其含有大量的矿物油，在废液处理的时候比较困难，生物降解性也比较差。(3)市面上少量的用于铝合金加工全合成液一般采用聚醚或者脂肪酸皂类物质作为润滑剂。前者往往在润滑性方面达不到要求，而后者会有严重的泡沫及抗硬水能力差等问题。

发明内容

为了解决现有技术中常规的铝合金加工液存在的问题，本发明提供了一种全新的铝合金加工液及其制备方法。

本发明提供的铝合金加工液包括以下质量份的组分：水溶性聚酯25-40份、磷酸酯1-2份、硼酸0-3份、混合醇胺20-30份、防锈剂2-4份、杀菌剂1-3份、消泡剂0.05-0.15份、缓释剂0.3-0.5份、纯净水20-42份。本发明采用水溶性聚酯作为润滑剂，然后复配相应的防锈剂、缓释剂、磷酸酯、杀菌剂和消泡剂，调配出了性能优越的新型全合成铝合金加工液。其中，水溶性聚酯是一款多元醇EO(环氧乙烷结构，以下简称EO)嵌段聚酯，其为一个高分子物质，且结构中同时含有大量的酯基和游离羧基机构，该物质具有良好的润滑能力；在它的结构中含嵌段加入了EO，可以有效的提升该聚酯的溶水性，另外一个结构中同时含有EO和游离羧酸，具有了类似醚羧酸的性能，导致它具有良好的抗硬水。该聚酯合成单体中的部分饱和脂肪酸可有效地降低该产品的泡沫倾向。磷酸酯作为该铝合金加工液的铝保护剂，它的亲油性基团为油醇基，一方面可以降低铝合金加工液最终产品的泡沫倾向，另一方面相比其他脂肪醇类的磷酸酯，它与水溶性聚酯有很好的相容性。硼酸对抗菌有一定的帮助性，缓释剂的使用对防锈性具有协同作用。

进一步的，混合醇胺为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺中的至少两种。混合醇胺的使用可调节铝合金加工液的pH值，但是由于单乙醇胺对铝合金的腐蚀性相对较大，所以在使用单乙醇胺时的用量不宜太多。

进一步的，所述防锈剂为二元羧酸或三元羧酸。

进一步的，所述杀菌剂为杀菌剂MBA。该杀菌剂具有良好的杀菌持久性，而且对员工的接触性杀害液小，减少了铝合金加工液对员工的致过敏的概率。

进一步的，所述消泡剂为乳化硅油、甲基硅油、二甲基硅油中的一种。乳化硅油、甲基硅油、二甲基硅油作为消泡剂使用，消泡能力较好，与其他组分的相容性也较好。

进一步的，所述缓释剂为苯三唑衍生物或甲基苯并三氮唑。

本发明的铝合金加工液的制备方法，包括以下步骤：

(1)在调和釜中加入纯净水2-4.2份，然后加入硼酸0-3份和防锈剂2-4份，搅拌至粉体被湿润；

(2)加入混合醇胺20-30份、缓释剂0.3-0.5份，搅拌至透明，然后依次加入水溶性聚酯25-40份、磷酸酯1-2份、杀菌剂1-3份，搅拌至透明；

(3)加入剩余质量份的纯净水，搅拌至透明；然后加入消泡剂0.05-0.15份搅拌均匀后过滤灌装。

其中，步骤(3)中，加入剩余质量份的纯净水，搅拌至透明，取样检测样品5％(上述溶液5g、水95g)的pH值、防锈性、铝保护性，合格以后加入消泡剂，搅拌20min后取样检测消泡性，合格以后过滤灌装。5％铝合金加工液的pH值在8.8-9.2之间即为合格。防锈性测定：将干燥滤纸置于洁净的培养皿中，将已混合好的样品(5g铁屑加2g用100ppm硬水稀释过的铝合金加工液5％)均匀的铺在滤纸上，盖住培养皿，以保持环境湿润，放置12h，观察锈斑。滤纸表面无锈斑，则防锈性能良好，即为合格。保护性测定：将打磨光亮的铝片浸入5％铝合金加工液中，敞口放置24h，观察表面腐蚀情况。铝片表面无变化，则保护性能良好，即为合格。消泡性测定：配制400g的5％的待测试样，加入消泡试验仪(1000ml筒形量筒，底部带循环出口，循环泵循环待测试样)中，流速为1L/min，循环4h，观察4h后泡沫体积及消泡时间。泡沫最终稳定体积小于250ml，2min后残留泡沫体积小于20ml，即为合格。

进一步的，步骤(3)中，使用1-200微米的滤布过滤。

本发明的铝合金加工液的用于对铝合金进行处理。

进一步的，铝合金加工液的pH值控制在8.8-9.2。本发明的铝合金加工液在使用时，用水稀释，并将加工液的pH控制在8.8-9.2，当加工液的pH为8.8-9.2时，对铁系材料的防锈性和产品的抗菌能力都有很好的提升。相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明首次将水溶性聚酯和磷酸酯应用于铝合金加工液中，水溶性聚酯作为润滑剂，使得该铝合金加工液具有良好的润滑能力和良好的抗硬水性。磷酸酯作为该铝合金加工液的铝保护剂，可降低铝合金加工液最终产品的泡沫倾向，且与水溶性聚酯具有很好的相容性。

(2)本发明的铝合金加工液的配比合理，配方调配简单，不会出现调配半合成或者微乳化铝合金加工液时出现的成品分层等问题，并且可根据对铝合金加工液润滑的要求灵活地调整润滑剂的用量。

(3)本发明的铝合金加工液的制备方法的步骤简单、操作方便，制得的铝合金加工液的颜色明显透明，无浑浊感，具有良好的润滑性、泡沫稳定性、耐硬水性和防锈性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

本发明的铝合金加工液包括以下质量份的组分：水溶性聚酯25kg、磷酸酯1kg、硼酸3kg、混合醇胺25kg、防锈剂3kg、杀菌剂3kg、消泡剂0.1kg、缓释剂0.3kg、纯净水39.6kg。

其中，混合醇胺中包括单乙醇胺5kg、三乙醇胺20kg。防锈剂为三元羧酸，缓释剂为苯三唑衍生物，杀菌剂为杀菌剂MBM。纯净水的TDS＜20ms/cm。混合醇胺的使用可调节加工液的pH值，当加工液的pH控制在8.8-9.2时，对铁系材料的防锈性和产品的抗菌能力都有很好的提升。由于单乙醇胺对铝合金的腐蚀性相对较大，所以我们在使用单乙醇胺时的用量不宜太多。

水溶性聚酯购自ISA公司，型号为ES550；磷酸酯购自ISA公司，型号为PE518；杀菌剂MBM购自ISA公司；硼酸购自美国三象公司；三元羧酸购自BASF公司，型号为L190；苯三唑衍生物购自ISA公司，型号为AR-CU；单乙醇胺和三乙醇胺购自美国陶氏；消泡剂购自美国盟庆信公司，型号为MS575。

本发明的铝合金加工液的制备方法包括以下步骤：

(1)在调和釜中加入纯净水3.96kg(纯净水总量的10％)，然后加入硼酸3kg和防锈剂3kg，搅拌至粉体被湿润；

(2)加入混合醇胺25kg、缓释剂0.3kg，搅拌至透明，然后依次加入水溶性聚酯25kg、磷酸酯1kg、杀菌剂3kg，搅拌至透明；

(3)然后加入35.64kg(剩余的纯净水)，搅拌至透明；然后加入消泡剂0.1kg搅拌均匀后过滤灌装，其中，使用1微米的滤布过滤。

本发明的铝合金加工液用于对铝合金进行处理。具体的，该铝合金加工液可适用铝合金的常规铣削钻的加工工艺，同时也可以用于铸铁，碳钢的加工工艺，性价比较高。

使用时，可将上述制得的铝合金加工液的浓缩液用水稀释，控制加工液的pH值为8.8。

实施例2

本发明的铝合金加工液包括以下质量份的组分：水溶性聚酯30kg、磷酸酯2kg、混合醇胺23kg、防锈剂4kg、杀菌剂3kg、消泡剂0.1kg、缓释剂0.5kg、纯净水37.4kg。

其中，混合醇胺中包括单乙醇胺3kg、二乙醇胺20kg。防锈剂为三元羧酸，缓释剂为苯三唑衍生物，杀菌剂为杀菌剂MBM。纯净水的TDS＜20ms/cm。

水溶性聚酯购自ISA公司，型号为ES550；磷酸酯购自ISA公司，型号为PE518；杀菌剂MBM购自ISA公司；硼酸购自美国三象公司；三元羧酸购自BASF公司，型号为L190；苯三唑衍生物购自ISA公司，型号为AR-CU；单乙醇胺和三乙醇胺购自美国陶氏；消泡剂购自美国盟庆信公司，型号为MS575。

本发明的铝合金加工液的制备方法包括以下步骤：

(1)在调和釜中加入纯净水3.74kg(纯净水总量的10％)，然后加入防锈剂4kg，搅拌至粉体被湿润；

(2)加入混合醇胺23kg、缓释剂0.5kg，搅拌至透明，然后依次加入水溶性聚酯30kg、磷酸酯2kg、杀菌剂3kg，搅拌至透明；

(3)然后加入33.66kg(剩余的纯净水)，搅拌至透明；然后加入消泡剂0.1kg搅拌均匀后过滤灌装，其中，使用50微米的滤布过滤。

本发明的铝合金加工液用于对铝合金进行处理。具体的，该铝合金加工液为环保的无硼型铝合金加工液，而且对铝合金的保护性也更强。

使用时，可将上述制得的铝合金加工液的浓缩液用水稀释，控制加工液的pH值为9.0。

实施例3

本发明的铝合金加工液包括以下质量份的组分：水溶性聚酯40kg、磷酸酯1kg、硼酸3kg、混合醇胺30kg、防锈剂2kg、杀菌剂3kg、消泡剂0.1kg、缓释剂0.3kg、纯净水20.6kg。

其中，混合醇胺中包括二乙醇胺5kg、二异丙醇胺25kg。防锈剂为二元羧酸，缓释剂为甲基苯并三氮唑，杀菌剂为杀菌剂MBM。纯净水的TDS＜20ms/cm。

水溶性聚酯购自ISA公司，型号为ES550；磷酸酯购自ISA公司，型号为PE518；杀菌剂MBM购自ISA公司；硼酸购自美国三象公司；三元羧酸购自BASF公司，型号为L190；苯三唑衍生物购自ISA公司，型号为AR-CU；单乙醇胺和三乙醇胺购自美国陶氏；消泡剂购自美国盟庆信公司，型号为MS575。

本发明的铝合金加工液的制备方法包括以下步骤：

(1)在调和釜中加入纯净水2.06kg(纯净水总量的10％)，然后加入硼酸3kg和防锈剂2kg，搅拌至粉体被湿润；

(2)加入混合醇胺30kg、缓释剂0.3kg，搅拌至透明，然后依次加入水溶性聚酯40kg、磷酸酯1kg、杀菌剂3kg，搅拌至透明；

(3)然后加入18.54kg(剩余的纯净水)，搅拌至透明；然后加入消泡剂0.1kg搅拌均匀后过滤灌装，其中，使用100微米的滤布过滤。

本发明的铝合金加工液用于对铝合金进行处理。具体的，该铝合金加工液为重负荷加工液，不仅可适用于铝合金材料攻牙和深钻孔加工，还可适用于合金钢，不锈钢等硬质材料的加工。

使用时，可将上述制得的铝合金加工液的浓缩液用水稀释，控制加工液的pH值为9.2。

实施例4

本发明的铝合金加工液包括以下质量份的组分：水溶性聚酯30kg、硼酸3kg、磷酸酯1kg、混合醇胺30kg、防锈剂2.6kg、杀菌剂1kg、消泡剂0.05kg、缓释剂0.35kg、纯净水42kg。

其中，混合醇胺中包括二乙醇胺15kg、三乙醇胺15kg。防锈剂为二元羧酸，缓释剂为甲基苯并三氮唑，杀菌剂为杀菌剂MBM。消泡剂为甲基硅油。

本发明的铝合金加工液的制备方法包括以下步骤：

(1)在调和釜中加入纯净水4.2kg(纯净水总量的10％)，然后加入硼酸3kg和防锈剂2.6kg，搅拌至粉体被湿润；

(2)加入混合醇胺30kg、缓释剂0.35kg，搅拌至透明，然后依次加入水溶性聚酯30kg、磷酸酯1kg、杀菌剂1kg，搅拌至透明；

(3)然后加入37.8kg(剩余的纯净水)，搅拌至透明；然后加入消泡剂0.05kg搅拌均匀后过滤灌装，其中，使用150微米的滤布过滤。

本发明的铝合金加工液用于对铝合金进行处理。使用时，可将上述制得的铝合金加工液的浓缩液用水稀释，控制加工液的pH值为8.8。

实施例5

本发明的铝合金加工液包括以下质量份的组分：水溶性聚酯40kg、磷酸酯2kg、硼酸2.5kg、混合醇胺30kg、防锈剂2kg、杀菌剂3kg、消泡剂0.15kg、缓释剂0.35kg、纯净水20kg。

本发明的铝合金加工液的制备方法包括以下步骤：

(1)在调和釜中加入纯净水2kg(纯净水总量的10％)，然后加入硼酸2.5kg和防锈剂2kg，搅拌至粉体被湿润；

(2)加入混合醇胺30kg、缓释剂0.35kg，搅拌至透明，然后依次加入水溶性聚酯40kg、磷酸酯2kg、杀菌剂3kg，搅拌至透明；

(3)然后加入纯净水18kg(剩余的纯净水)，搅拌至透明；然后加入消泡剂0.15kg搅拌均匀后过滤灌装，其中，使用200微米的滤布过滤。

其中，混合醇胺中包括二乙醇胺15kg、三乙醇胺15kg。防锈剂为二元羧酸，缓释剂为苯三唑衍生物，杀菌剂为杀菌剂MBM。消泡剂为甲基硅油。

本发明的铝合金加工液用于对铝合金进行处理。使用时，可将上述制得的铝合金加工液的浓缩液用水稀释，控制加工液的pH值为8.8。

本发明的铝合金加工液的颜色明显透明，无浑浊感。常规的铝合金加工液的颜色较深，不是很透明。

本发明的铝合金加工液的抗硬水性试验：配制500ppm的人工硬水，然后使用人工硬水将本发明的铝合金加工液和常规的铝合金加工液配制5％的加工液，100ml静置在量筒中。刚开始时本发明的铝合金加工液为清澈透明液体，常规的铝合金加工液子为乳白色。24小时后，本发明的加工液变为淡乳白色，无析皂现象，表面无浮层；常规的铝合金变为乳白色且有严重析皂现象，配方有析皂出现，加工液表面出现浮层。

本发明的铝合金加工液的防锈性试验：使用纯净水将本发明的铝合金加工液和常规的铝合金加工液配制成5％的溶液，将铝片浸没于该溶液中，24h后，本发明的铝合金加工液中的铝片表面无生锈现象。

本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金加工液，其特征在于，所述铝合金加工液包括以下质量份的组分：水溶性聚酯25-40份、磷酸酯1-2份、硼酸0-3份、混合醇胺20-30份、防锈剂2-4份、杀菌剂1-3份、消泡剂0.05-0.15份、缓释剂0.3-0.5份、纯净水20-42份。

2.根据权利要求1所述的铝合金加工液，其特征在于，混合醇胺为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺中的至少两种。

3.根据权利要求1所述的铝合金加工液，其特征在于，所述防锈剂为二元羧酸或三元羧酸。

4.根据权利要求1所述的铝合金加工液，其特征在于，所述杀菌剂为杀菌剂MBA。

5.根据权利要求1所述的铝合金加工液，其特征在于，所述消泡剂为乳化硅油、甲基硅油、二甲基硅油中的一种。

6.根据权利要求1所述的铝合金加工液，其特征在于，所述缓释剂为苯三唑衍生物或甲基苯并三氮唑。

7.一种制备权利要求1所述的铝合金加工液的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)在调和釜中加入纯净水2-4.2份，然后加入硼酸0-3份和防锈剂2-4份，搅拌至粉体被湿润；

(2)加入混合醇胺20-30份、缓释剂0.3-0.5份，搅拌至透明，然后依次加入水溶性聚酯25-40份、磷酸酯1-2份、杀菌剂1-3份，搅拌至透明；

(3)然后加入剩余质量份的纯净水，搅拌至透明；然后加入消泡剂0.05-0.15份搅拌均匀后过滤灌装。

8.根据权利要求7所述的铝合金加工液的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，使用1-200微米的滤布过滤。

9.权利要求1所述的铝合金加工液的应用，其特征在于，所述铝合金加工液用于对铝合金进行处理。

10.根据权利要求9所述的铝合金加工液的应用，其特征在于，铝合金加工液的pH值控制在8.8-9.2。