CN108865390A - 环保型金属切削剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型金属切削剂，主要包括以下重量份的材料：油溶性聚醚20～30重量份；十六醇10～12重量份；润滑剂10～20重量份；抗磨防锈剂5～8重量份；杀菌剂4～6重量份；乳化剂2～5重量份；蓖麻基癸二酸二辛酯2～4重量份；水20～30重量份。本发明通过对金属切削液配方进行优化，能满足切削液对润滑、防锈、冷却、清洗四个方面性能的要求，同时产品的制造工艺简单，性能稳定，原材料价廉且来源丰富。

Description

环保型金属切削剂
技术领域
本发明涉及一种金属加工技术领域，特别是涉及一种环保型金属切削剂。
背景技术
机械加工中，常通过各种机械设备运用特定的刀具来对金属工件完成切削加工。加工过程中，需要用切削液对金属工件及刀具进行冷却、润滑等，以提高工件的加工精度和延长刀具使用寿命。在现有机加工设备中，如常用的滚齿机、插齿机、弧齿机、花键铣床等，常用传统的机油作为切削液来对工件和刀具进行冷却和润滑，但是机油比较稠，粘度大，冷却性差，对加工产生的切屑不易清洗，且冒黑烟，污染环境，另外，直接用机油其成本较高。现在也有采用水基化学合成切削液的，此类切削液不含矿物油类，在水中添加水溶性防锈剂、油性剂等添加剂配成，此种切削液虽具有较好的冷却性和清洗性，但其润滑性和防锈性能较差。
发明内容
针对上述不足之处，本发明的目的在于开发一款环保型金属切削剂，通过对防锈剂配方进行优化，达到良好的冷却性、清洗性、润滑性及防锈性，成本低且对环境无污染的目的。
本发明的技术方案概述如下：
一种环保型金属切削剂，其中，主要包括以下重量份的材料：
油溶性聚醚 20～30重量份；
十六醇 10～12重量份；
润滑剂 10～20重量份；
抗磨防锈剂 5～8重量份；
杀菌剂 4～6重量份；
乳化剂 2～5重量份；
蓖麻基癸二酸二辛酯 2～4重量份；
水 20～30重量份。
优选的是，所述的环保型金属切削剂，其中，所述润滑剂包括20～30wt%丁基硬脂酸酯和70～80wt%十八烷基二羟乙基氧化胺。
优选的是，所述的环保型金属切削剂，其中，所述抗磨防锈剂包括40～50wt%羊毛脂镁皂和50～60wt%石油磺酸钡。
优选的是，所述的环保型金属切削剂，其中，所述杀菌剂为甲壳素。
优选的是，所述的环保型金属切削剂，其中，所述乳化剂为丙二醇脂肪酸酯。
优选的是，所述的环保型金属切削剂，其中，还包括1～3重量份的聚乙烯醇。
优选的是，所述的环保型金属切削剂，其中，还包括1～3重量份的十二烯基琥珀酸淀粉酯。
优选的是，所述的环保型金属切削剂，其中，还包括1～3重量份的硫化烷基酚。
优选的是，所述的环保型金属切削剂，其中，还包括1～3重量份的二烷基二硫代磷酸锌。
优选的是，所述的环保型金属切削剂，其中，还包括1～3重量份的8-羟基喹啉锌。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过对金属切削液配方进行优化，能满足切削液对润滑、防锈、冷却、清洗四个方面性能的要求，同时产品的制造工艺简单，性能稳定，原材料价廉且来源丰富。
（2）本发明通过正交实验，确定了防锈剂和润滑、极压添加的最佳配方，研制了一种具有优良的润滑、防锈、清洗及冷却性能的全合成切削液。十六醇与蓖麻基癸二酸二辛酯之间可以起到良好的增效作用，有效减少磨损，显著提高刀具的使用寿命；丁基硬脂酸酯和十八烷基二羟乙基氧化胺，在低于400℃下具有很好的润滑作用，在温度较低下，可以保证模具与工件之间良好的润滑，二者的复配还可以起到良好的清洗和冷却作用；羊毛脂镁皂和石油磺酸钡协同作用，起润滑作用，防止金属表面擦伤；通过加入甲壳素提高其抑菌能力，保证润滑切削液的稳定性，延长其保存时间；丙二醇脂肪酸酯可以起到很好的乳化效果，对于润滑切削液，由于使用量少，对于润滑作用尤为重要，还利于后续的清洗；通过加入聚乙烯醇进一步提高其润滑作用，在一定温度下可以有效降低刀具与工件之间的摩擦系数；通过加入十二烯基琥珀酸淀粉酯提高保护膜层的致密程度，改善保护膜防潮和隔绝空气的能力；硫化烷基酚作为抗氧化剂，保证切削液长时间存放的稳定性能，不变质；8-羟基喹啉锌可与二烷基二硫代磷酸锌协同作为金属缓蚀剂，起增效作用，增加保护膜的致密性，使得保护膜紧紧粘附于金属表面，缓蚀效果更好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本案提出一种环保型金属切削剂，主要包括以下重量份的材料：
油溶性聚醚 20～30重量份；
十六醇 10～12重量份；
润滑剂 10～20重量份；
抗磨防锈剂 5～8重量份；
杀菌剂 4～6重量份；
乳化剂 2～5重量份；
蓖麻基癸二酸二辛酯 2～4重量份；
水 20～30重量份。
油溶性聚醚作为切削液的主体，具有低倾点和高粘度，还具有优良的成膜性能，可吸附游离水，将水带离金属表面，避免腐蚀产生；十六醇具有很好的润滑作用，在一定温度下可以有效降低刀具与工件之间的摩擦系数。可以将两摩擦表面隔开较远，不仅起到良好的润滑作用，还有助于蓖麻基癸二酸二辛酯的润滑效果，与蓖麻基癸二酸二辛酯有很好的协同作用。十六醇与蓖麻基癸二酸二辛酯之间可以起到良好的增效作用，有效减少磨损，显著提高刀具的使用寿命。
作为本案又一实施例，其中，润滑剂包括20～30wt%丁基硬脂酸酯和70～80wt%十八烷基二羟乙基氧化胺。丁基硬脂酸酯和十八烷基二羟乙基氧化胺，在低于400℃下具有很好的润滑作用，在温度较低下，可以保证模具与工件之间良好的润滑，二者的复配还可以起到良好的清洗和冷却作用。
作为本案又一实施例，其中，抗磨防锈剂包括40～50wt%羊毛脂镁皂和50～60wt%石油磺酸钡。羊毛脂镁皂和石油磺酸钡协同作用，使得金属表面承受很高的负荷时，在金属表面形成膜，起保护金属表面的作用，并与金属表面起化学反应生成化学反应膜，起润滑作用，防止金属表面擦伤。
作为本案又一实施例，其中，杀菌剂为甲壳素。随时间的推移，润滑切削液会发生由于组合物中的水导致的细菌的繁殖的问题，通过加入甲壳素提高其抑菌能力，保证润滑切削液的稳定性，延长其保存时间。
作为本案又一实施例，其中，乳化剂为丙二醇脂肪酸酯。丙二醇脂肪酸酯可以起到很好的乳化效果，对于润滑切削液，由于使用量少，对于润滑作用尤为重要，还利于后续的清洗。
作为本案又一实施例，其中，还包括1～3重量份的聚乙烯醇。通过加入聚乙烯醇进一步提高其润滑作用，在一定温度下可以有效降低刀具与工件之间的摩擦系数。
作为本案又一实施例，其中，还包括1～3重量份的十二烯基琥珀酸淀粉酯。通过加入十二烯基琥珀酸淀粉酯提高保护膜层的致密程度，改善保护膜防潮和隔绝空气的能力。
作为本案又一实施例，其中，还包括1～3重量份的硫化烷基酚。硫化烷基酚作为抗氧化剂，保证切削液长时间存放的稳定性能，不变质。
作为本案又一实施例，其中，还包括1～3重量份的二烷基二硫代磷酸锌。二烷基二硫代磷酸锌能与水中有关离子反应，反应产物在阴极沉积成膜，在阴极部位产生Zn(OH)2沉淀，起保护膜的作用。
作为本案又一实施例，其中，还包括1～3重量份的8-羟基喹啉锌。8-羟基喹啉锌可与二烷基二硫代磷酸锌协同作为金属缓蚀剂，起增效作用，增加保护膜的致密性，使得保护膜紧紧粘附于金属表面，缓蚀效果更好。
下面列出一些具体的实施例：
实施例1：
一种环保型金属切削剂，主要包括以下重量份的材料：
油溶性聚醚 20重量份；
十六醇 10重量份；
甲壳素 4重量份；
丙二醇脂肪酸酯 2重量份；
蓖麻基癸二酸二辛酯 2重量份；
水 20重量份。
丁基硬脂酸酯 2重量份；
十八烷基二羟乙基氧化胺 8重量份；
羊毛脂镁皂 2重量份；
石油磺酸钡 3重量份；
聚乙烯醇 1重量份；
十二烯基琥珀酸淀粉酯 1重量份；
硫化烷基酚 1重量份；
二烷基二硫代磷酸锌 1重量份；
8-羟基喹啉锌 1重量份。
实施例2：
一种环保型金属切削剂，主要包括以下重量份的材料：
油溶性聚醚 25重量份；
十六醇 11重量份；
甲壳素 5重量份；
丙二醇脂肪酸酯 4重量份；
蓖麻基癸二酸二辛酯 3重量份；
水 26重量份；
丁基硬脂酸酯 4重量份；
十八烷基二羟乙基氧化胺 12重量份；
羊毛脂镁皂 2.7重量份；
石油磺酸钡 3.3重量份；
聚乙烯醇 2重量份；
十二烯基琥珀酸淀粉酯 2重量份；
硫化烷基酚 2重量份；
二烷基二硫代磷酸锌 2重量份；
8-羟基喹啉锌 2重量份。
实施例3：
一种环保型金属切削剂，主要包括以下重量份的材料：
油溶性聚醚 30重量份；
十六醇 12重量份；
甲壳素 6重量份；
丙二醇脂肪酸酯 5重量份；
蓖麻基癸二酸二辛酯 4重量份；
水 30重量份；
丁基硬脂酸酯 6重量份；
十八烷基二羟乙基氧化胺 14重量份；
羊毛脂镁皂 4重量份；
石油磺酸钡 4重量份；
聚乙烯醇 3重量份；
十二烯基琥珀酸淀粉酯 3重量份；
硫化烷基酚 3重量份；
二烷基二硫代磷酸锌 3重量份；
8-羟基喹啉锌 3重量份。
对比例1：
一种环保型金属切削剂，主要包括以下重量份的材料：
油溶性聚醚 20重量份；
甲壳素 4重量份；
丙二醇脂肪酸酯 2重量份；
蓖麻基癸二酸二辛酯 2重量份；
水 20重量份。
丁基硬脂酸酯 2重量份；
十八烷基二羟乙基氧化胺 8重量份；
羊毛脂镁皂 2重量份；
石油磺酸钡 3重量份；
聚乙烯醇 1重量份；
十二烯基琥珀酸淀粉酯 1重量份；
硫化烷基酚 1重量份；
二烷基二硫代磷酸锌 1重量份；
8-羟基喹啉锌 1重量份。
对比例2：
一种环保型金属切削剂，主要包括以下重量份的材料：
油溶性聚醚 20重量份；
十六醇 10重量份；
甲壳素 4重量份；
丙二醇脂肪酸酯 2重量份；
蓖麻基癸二酸二辛酯 2重量份；
水 20重量份。
十八烷基二羟乙基氧化胺 8重量份；
羊毛脂镁皂 2重量份；
石油磺酸钡 3重量份；
聚乙烯醇 1重量份；
十二烯基琥珀酸淀粉酯 1重量份；
硫化烷基酚 1重量份；
二烷基二硫代磷酸锌 1重量份；
8-羟基喹啉锌 1重量份。
对比例3：
一种环保型金属切削剂，主要包括以下重量份的材料：
油溶性聚醚 25重量份；
十六醇 11重量份；
甲壳素 5重量份；
丙二醇脂肪酸酯 4重量份；
蓖麻基癸二酸二辛酯 3重量份；
水 26重量份；
丁基硬脂酸酯 4重量份；
十八烷基二羟乙基氧化胺 12重量份；
羊毛脂镁皂 2.7重量份；
聚乙烯醇 2重量份；
十二烯基琥珀酸淀粉酯 2重量份；
硫化烷基酚 2重量份；
二烷基二硫代磷酸锌 2重量份；
8-羟基喹啉锌 2重量份。
对比例4：
一种环保型金属切削剂，主要包括以下重量份的材料：
油溶性聚醚 25重量份；
十六醇 11重量份；
甲壳素 5重量份；
丙二醇脂肪酸酯 4重量份；
蓖麻基癸二酸二辛酯 3重量份；
水 26重量份；
丁基硬脂酸酯 4重量份；
十八烷基二羟乙基氧化胺 12重量份；
羊毛脂镁皂 2.7重量份；
石油磺酸钡 3.3重量份；
聚乙烯醇 2重量份；
十二烯基琥珀酸淀粉酯 2重量份；
硫化烷基酚 2重量份；
二烷基二硫代磷酸锌 2重量份；
8-羟基喹啉锌 2重量份。
对比例5：
一种环保型金属切削剂，主要包括以下重量份的材料：
油溶性聚醚 30重量份；
十六醇 12重量份；
甲壳素 6重量份；
丙二醇脂肪酸酯 5重量份；
蓖麻基癸二酸二辛酯 4重量份；
水 30重量份；
丁基硬脂酸酯 6重量份；
十八烷基二羟乙基氧化胺 14重量份；
羊毛脂镁皂 4重量份；
石油磺酸钡 4重量份；
聚乙烯醇 3重量份；
十二烯基琥珀酸淀粉酯 3重量份；
二烷基二硫代磷酸锌 3重量份；
8-羟基喹啉锌 3重量份。
对比例6：
一种环保型金属切削剂，主要包括以下重量份的材料：
油溶性聚醚 30重量份；
十六醇 12重量份；
甲壳素 6重量份；
丙二醇脂肪酸酯 5重量份；
蓖麻基癸二酸二辛酯 4重量份；
水 30重量份；
丁基硬脂酸酯 6重量份；
十八烷基二羟乙基氧化胺 14重量份；
羊毛脂镁皂 4重量份；
石油磺酸钡 4重量份；
聚乙烯醇 3重量份；
十二烯基琥珀酸淀粉酯 3重量份；
硫化烷基酚 3重量份；
二烷基二硫代磷酸锌 3重量份。
下表是实施例1～3和对比例1～6的性能测试结果：
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6
外观 透明均一液体 透明均一液体 透明均一液体 透明均一液体 透明均一液体 透明均一液体 透明均一液体 浑浊液体 透明均一液体
稀释液密封12个月是否发臭 否 否 否 否 否 否 否 否 否
摩擦系数 0.063 0.066 0.060 0.0860 0.091 0.103 0.075 0.062 0.069
防锈性（5%自来水，4h，级） 0 0 0 0 0 1 0 0 0
防锈试验（5%自来水，HT300灰铸铁单片，24h） 合格 合格 合格 合格 合格 不合格 合格 合格 不合格
防锈试验（5%自来水，HT300灰铸铁叠片，8h） 合格 合格 合格 合格 合格 不合格 合格 合格 不合格
表面张力（5%自来水，mN/m） 22 19 24 23 20 18 26 27 28
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种环保型金属切削剂，其特征在于，主要包括以下重量份的材料：
油溶性聚醚 20～30重量份；
十六醇 10～12重量份；
润滑剂 10～20重量份；
抗磨防锈剂 5～8重量份；
杀菌剂 4～6重量份；
乳化剂 2～5重量份；
蓖麻基癸二酸二辛酯 2～4重量份；
水 20～30重量份。
2.根据权利要求1所述的环保型金属切削剂，其特征在于，所述润滑剂包括20～30wt%丁基硬脂酸酯和70～80wt%十八烷基二羟乙基氧化胺。
3.根据权利要求1所述的环保型金属切削剂，其特征在于，所述抗磨防锈剂包括40～50wt%羊毛脂镁皂和50～60wt%石油磺酸钡。
4.根据权利要求1所述的环保型金属切削剂，其特征在于，所述杀菌剂为甲壳素。
5.根据权利要求1所述的环保型金属切削剂，其特征在于，所述乳化剂为丙二醇脂肪酸酯。
6.根据权利要求1所述的环保型金属切削剂，其特征在于，还包括1～3重量份的聚乙烯醇。
7.根据权利要求1所述的环保型金属切削剂，其特征在于，还包括1～3重量份的十二烯基琥珀酸淀粉酯。
8.根据权利要求1所述的环保型金属切削剂，其特征在于，还包括1～3重量份的硫化烷基酚。
9.根据权利要求1所述的环保型金属切削剂，其特征在于，还包括1～3重量份的二烷基二硫代磷酸锌。
10.根据权利要求1所述的环保型金属切削剂，其特征在于，还包括1～3重量份的8-羟基喹啉锌。
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