CN106675698A - 一种金属切削液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属切削液及其制备方法，所述金属切削液中的缓蚀剂包括有机羧酸的酰胺盐、硅烷偶联剂、醇胺型硼酸酯、氟锆酸或其盐/氟钛酸或其盐、石油磺酸盐，本发明的金属切削液具有良好的通用性，对黑色金属和有色金属同时起保护作用，能防止金属在切削过程中或切削完成后发生锈蚀或变色，对黑色金属具有长效防锈效果，同时也具有优异的润滑性能、清洗性能、冷却性能。

Description

一种金属切削液及其制备方法
技术领域
本发明属于切削液技术领域，具体涉及一种金属切削液及其制备方法。
背景技术
金属切削液是指金属及其合金在切削、研磨、冲压、轧制和拉拔等各种加工过程中所使用的润滑冷却材料。切削液作为机械加工重要的配套材料，主要起冷却、润滑、清洗和防锈作用，机械加工过程对切削液还有许多的其他要求，如长效性能、廉价性、通用性以及环保性能。随着现代制造设备的进步、加工工艺和加工材质的层出不穷，对切削液的通用性，提出了更高的要求。
由于铝及铝合金的活性较高，对切削液的要求更高，一般需要使用特制的切削液，而目前市面上的切削液多采用进口的含磷缓蚀剂，这种添加剂因含有磷，易导致细菌的滋生从而导致切削液的使用寿命降低。
发明内容
本发明提供了一种具有良好的通用性，对黑色金属和有色金属同时起保护作用，防止金属在切削过程中或切削完成后发生锈蚀或变色，对黑色金属具有长效防锈效果的金属切削液。
本发明的另一目的在于提供一种切削液的制备方法，通过此方法能制备得到通用性好的金属切削液，该方法工艺简单，重复性好，无需复杂设备。
本发明的技术方案在于提供一种金属切削液，所述金属切削液中含缓蚀剂，相对100份金属切削液，包括26-32份缓蚀剂；
缓蚀剂包括有机羧酸的酰胺盐、硅烷偶联剂、醇胺型硼酸酯、氟锆酸或其盐/氟钛酸或其盐以及石油磺酸盐，其中，有机羧酸的酰胺盐、硅烷偶联剂、醇胺型硼酸酯、氟锆酸或其盐/氟钛酸或其盐的质量比为(12-26)：(2-6)：(6-10)：(0.5-2)。
本发明的金属加工液为微乳型金属加工液，该微乳型切削液含有独特的金属缓蚀剂。
缓蚀剂中，通过氟锆酸或其盐/氟钛酸或其盐、硅烷偶联剂和醇胺型硼酸酯三者的配合使用，起到了很好的协同作用。
其中，硅烷水解产物中的-Si-OH基团与金属表面Me-OH基团形成氢键，快速吸附在金属表面：
(RO)3-Si-R’+3H2O→(OH)3-Si-R’+3ROH
在干燥过程中，-Si-OH基团和Me-OH基团进一步凝聚，在界面上生成Si-O-Me共价键：
-Si-OH(溶液)+Me-OH(金属表面)→Si-O-Me+H2O
剩余的硅烷分子通过-Si-OH基团之间的凝聚反应在金属表面上形成具有Si-O-Si三维网络结构的有机膜：
3HO-Si-R’→R’(OH)2Si-O-Si(OH)2R’+H2O
Si-O-Si三维网络结构的有机膜具有良好封闭性能，阻止基体被大气腐蚀。
氟锆酸或其盐/氟钛酸或其盐溶液能够在多种金属材料表面形成一层钝化膜，从而提高金属的耐腐蚀性能。通过氟锆酸或其盐/氟钛酸或其盐与硅烷偶联剂配合使用，使所获得的切削液对黑色金属和有色金属均具有缓蚀效果，提高切削液的通用性能。
本发明进一步包括以下优选的技术方案：
优选的方案中，所述硅烷偶联剂选自KH500硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂、KH570硅烷偶联剂或KH792硅烷偶联剂中的一种或几种。
优选的方案中，所述氟锆酸盐为氟锆酸钾、氟锆酸钠或氟锆酸铵中的一种或几种；
所述氟钛酸盐为氟钛酸钾、氟钛酸钠或氟钛酸铵中的一种或几种。
优选的方案中，有机羧酸的酰胺盐由植物油酸、妥尔油酸与有机醇胺反应得到，其中，植物油酸、妥尔油酸与有机醇的质量比为(1-4)：(1-4)：(10-18)。
优选的方案中，所述醇胺型硼酸酯为硼酸一乙醇胺、硼酸二乙醇胺、硼酸三乙醇胺、硼酸一异丙醇胺、硼酸二异丙醇胺或硼酸三异丙醇胺中的一种或几种。
所述金属切削液包括：
金属切削液共计100份，所述“份”表示“质量份”。
优选的方案中，所述的有机醇胺包括一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、二甘醇胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或几种。
优选的方案中，所述基础油为倾点小于-20度的矿物油、合成油或者环烷基油中的一种或几种。
优选的方案中，所述油性润滑添加剂选自合成酯、自乳化润滑酯、聚合酯中的一种或几种。
优选的方案中，所述的极压剂包括氯化石蜡、含硫极压剂、含磷极压剂中的一种或几种。
优选的方案中，所述表面活性剂，具体选自失水山梨醇脂肪酸酯和/或非离子表面活性剂，其中非离子表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
优选的方案中，所述螯合剂选自氮川三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸三钠或甲基甘氨酸二乙酸三钠中的一种或几种。
优选的方案中，所述杀菌剂选自三丹油、MBM、BK或IPBC的一种或几种。
优选的方案中，所述消泡剂选自二甲基硅油、二乙基硅油或甲基苯基硅油的一种或几种。
缓蚀剂的制备过程为：将有机醇胺、石油磺酸盐、植物油酸、妥尔油酸、醇胺型硼酸酯依次混合，搅拌，加热至100-160℃，然后保温30-40min，冷却后加入硅烷偶联剂和氟锆酸或其盐/氟钛酸或其盐，混合均匀得到。
将基础油、油性润滑剂、极压剂、表面活性剂、螯合剂、杀菌剂、消泡剂、缓蚀剂和水依次混合，搅拌得到金属加工液。
本发明的有益效果为：
本发明的金属切削液具有极好的通用性能。对黑色金属和有色金属等皆能起到防锈或缓蚀效果。
使用本发明的切削液后，在切削加工过程中或加工完毕后，金属不会生锈或变色。
通过硅烷偶联剂、醇胺型硼酸酯和有机羧酸的酰胺盐三者的协同配合作用，使本发明的切削液对黑色金属具有长效防锈效果。
氟锆酸或其盐/氟钛酸或其盐与硅烷偶联剂配合使用，所获得的切削液具有很好的通用性。
本发明的切削液同时也具有优异的润滑性能、清洗性能、冷却性能。
具体实施方式
对比例1
合成缓蚀剂：
将有机醇胺10份、石油磺酸盐2份、植物油酸2份、妥尔油酸1份、硼酸单乙醇胺8份依次加入到带搅拌的反应釜中，然后再加热到100-160度，然后保温30-40分钟。
金属加工液的制备
在调和罐中依次加入基础油10份、油性润滑剂2份、极压剂8份、表面活性剂6.5份、螯合剂1份、杀菌剂3份、消泡剂0.2份、缓蚀剂23份和46.3份水，最后获得总质量为100份的金属加工液。
该切削液的性能如下：
表1
由上可知，仅使用醇胺型硼酸酯和有机羧酸的酰胺盐对有色金属的缓蚀作用有限，无法通过切削液的铝腐蚀试验。
实施例1
合成缓蚀剂：
将有机醇胺10份、石油磺酸盐2份、植物油酸2份、妥尔油酸1份、硼酸单乙醇胺8份依次加入到带搅拌的反应釜中，然后再加热到100-160度，然后保温30-40分钟，冷却后再加入硅烷偶联剂5份和氟锆酸或氟钛酸1份，搅拌均匀便获得所需要的缓蚀剂。
金属加工液的制备
在调和罐中依次加入基础油10份、油性润滑剂2份、极压剂8份、表面活性剂4.5份、螯合剂1份、杀菌剂3份、消泡剂0.2份、缓蚀剂29份和42.3份水，最后获得总质量为100份的金属加工液。
该切削液的性能如下：
表2
以上结果可以得出本发明的切削液对黑色金属和有色金属(包括灰口铸铁、紫铜、铝)均具有良好的缓蚀性能，能够确保在金属加工过程中不会出现锈蚀或变色的现象。

Claims (10)

1.一种金属切削液，其特征在于，所述金属切削液中含缓蚀剂，相对100份金属切削液，包括26-32份缓蚀剂；
缓蚀剂包括有机羧酸的酰胺盐、硅烷偶联剂、醇胺型硼酸酯、氟锆酸或其盐/氟钛酸或其盐以及石油磺酸盐，其中，有机羧酸的酰胺盐、硅烷偶联剂、醇胺型硼酸酯、氟锆酸或其盐/氟钛酸或其盐的质量比为(12-26)：(2-6)：(6-10)：(0.5-2)。
2.根据权利要求1所述的金属切削液，其特征在于，所述氟锆酸盐为氟锆酸钾、氟锆酸钠或氟锆酸铵中的一种或几种；
所述氟钛酸盐为氟钛酸钾、氟钛酸钠或氟钛酸铵中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的金属切削液，其特征在于，有机羧酸的酰胺盐由植物油酸、妥尔油酸与有机醇胺反应得到，其中，植物油酸、妥尔油酸与有机醇胺的质量比为(1-4)：(1-4)：(10-18)。
4.根据权利要求3所述的金属切削液，其特征在于，所述有机醇胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、二甘醇胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的金属切削液，其特征在于，所述醇胺型硼酸酯为硼酸一乙醇胺、硼酸二乙醇胺、硼酸三乙醇胺、硼酸一异丙醇胺、硼酸二异丙醇胺或硼酸三异丙醇胺中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的金属切削液，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自KH500硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂、KH570硅烷偶联剂或KH792硅烷偶联剂中的一种或几种。
7.根据权利要求1或2或4-5任一项所述的金属切削液，其特征在于，所述金属切削液包括：
金属切削液共计100份，所述“份”表示“质量份”。
8.根据权利要求7所述的金属切削液，其特征在于，所述基础油为倾点小于-20度的矿物油、合成油或者环烷基油中的一种或几种；
所述油性润滑添加剂选自合成酯、自乳化润滑酯、聚合酯中的一种或几种；
所述的极压剂包括氯化石蜡、含硫极压剂、含磷极压剂中的一种或几种；
所述表面活性剂，具体选自失水山梨醇脂肪酸酯和/或非离子表面活性剂，其中非离子表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种；
所述螯合剂选自氮川三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸三钠或甲基甘氨酸二乙酸三钠中的一种或几种；
所述杀菌剂选自三丹油、MBM、BK或IPBC的一种或几种；
所述消泡剂选自二甲基硅油、二乙基硅油或甲基苯基硅油的一种或几种。
9.权利要求1-8所述的金属切削液的制备方法，其特征在于，缓蚀剂的制备过程为：将有机醇胺、石油磺酸盐、植物油酸、妥尔油酸、醇胺型硼酸酯依次混合，搅拌，加热至100-160℃，然后保温30-40min，冷却后加入硅烷偶联剂和氟锆酸或其盐/氟钛酸或其盐，混合均匀得到。
10.根据权利要求9所述的金属切削液的制备方法，其特征在于，将基础油、油性润滑剂、极压剂、表面活性剂、螯合剂、杀菌剂、消泡剂、缓蚀剂和水依次混合，搅拌得到金属加工液。
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