CN109517660B - 一种切削液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种切削液，按质量百分比计，包括以下组分：乳化剂15‑25%；表面活性剂5‑15%；散热剂5‑15%；缓蚀剂1‑5%；酸度调节剂1‑3%；其余为水；所述缓蚀剂采用乌洛托品。本发明具有以下优点：乌洛托品又被称为六亚甲基四胺，是一种以抑制金属阳极溶解为主的阳极缓蚀剂，进而提高金属工件的耐腐蚀性。同时，乌洛托品在酸度调节剂的酸性作用下，一部分被分解为氨气和甲醛溶于水中，而氨气和甲醛具有较强的还原作用，以避免工件在切削过程中因高温而快速发生氧化与锈化。再者，在氨气和甲醛的还原作用下，切削液中难以滋生细菌，具有良好的杀菌性能，从而不会发臭。

Description

一种切削液
技术领域
本发明涉及金属加工技术领域，更具体地说，它涉及一种毛细管用切削液。
背景技术
切削液是一种用在金属切削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和机加工件的工业用液体，其在车、铣、刨、磨以及齿轮和螺纹加工等各种机床中均具有非常大的用量。
公告号为CN102433207B的中国专利公开了一种切削液，该切削液的配方成分按重量比为，防锈剂：三乙醇胺5-10％、二乙醇胺5-10％、单乙醇胺2-5％、2-氨基-2-甲基-1-丙醇2-5％、硼酸2-7％、十一碳二元酸0.5-4％、十二碳二元酸0.5-4％、多元聚羧酸2-7％；润滑剂：植物油酸2-6％、季戊四醇油酸酯3-7％、EO/PO共聚物3-10％、妥尔油2-5％、植物油酸聚酯3-7％、氯化石蜡5-6％；杀菌剂0.5-3％；丙三醇3-7％；脂肪酸聚乙二醇酯2-5％；有色金属缓蚀剂0.1-1％；脂肪醇聚氧乙烯醚3-8％；植物油合成脂3-7％；其余成分为水。
这种切削液的配方组分较为复杂，这也必然会导致其在制备工艺上较为繁琐，有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种切削液，其具有优异的防锈、润滑、冷却、清洗性能和杀菌性能的同时，更精简的配方组分便于提高其制备生产效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种切削液，按质量百分比计，包括以下组分，
Figure BDA0001914010480000011
所述缓蚀剂采用乌洛托品。
通过采用上述技术方案，乌洛托品又被称为六亚甲基四胺，是一种以抑制金属阳极溶解为主的阳极缓蚀剂，进而提高金属工件的耐腐蚀性。同时，乌洛托品在酸度调节剂的酸性作用下，一部分被分解为氨气和甲醛溶于水中，而氨气和甲醛具有较强的还原作用，以避免工件在切削过程中因高温而快速发生氧化与锈化。再者，在氨气和甲醛的还原作用下，切削液中难以滋生细菌，具有良好的杀菌性能，从而不会发臭。
在乳化剂、表面活性剂、散热剂和乌洛托品的配合作用下，使得切削液具有优异的防锈、润滑、冷却、清洗性能和杀菌性能。且该配方的组分精简，便于提高其制备生产效率。
进一步地，按质量百分比计，包括以下组分，
Figure BDA0001914010480000021
进一步地，所述酸度调节剂调节体系稀释前pH为4.5-5.3。
通过采用上述技术方案，在pH为4.5-5.3的体系中，更有利于乌洛托品发生分解产生氨气和甲醛，以进一步提高切削液的防锈性能。
进一步地，所述乳化剂采用乳化剂OP-10。
通过采用上述技术方案，乳化剂OP-10为烷基酚聚氧乙烯醚，属于非离子表面活性剂，具有优良的匀染、乳化、润湿和扩散性，同时乳化剂OP-10还具有良好的去油污能力，能够有效去除金属工件表面残留的油污，进而保证加工过程中，金属表面的加工性能。
乳化剂OP-10的非极性基团很长，所以其疏水能力强，而亲水基团为加载碳氢链中，醚基亲水能力弱，所以使得乳化剂OP-10亲水能力弱，在乳化剂OP-10中未加水时，其疏水基和亲水基同时都在外侧，所以其亲水能力弱，HLB值低；但当在乳化剂OP-10中加入水时，这时OP-10的分子空间构型在水的作用下发生了改变，形成曲折结构，它的亲水基把疏水基包在里面，使整个亲水基处于外面，水分子氢键的形式与醚基连接，并在OP-10分子周围联结很多水分子，形成一个较大的亲水基团，使其亲水能力大大提高，从而提高了HLB值。而加水量的多少，又关系到它形成曲折结构的充分性，即影响到乳化剂OP-10的HLB值，因此合理确定OP-10的浓度亦是配制切削液的关键。
进一步地，所述散热剂采用乙二醇苯醚。
通过采用上述技术方案，乙二醇苯醚是一种低分子、带羟基、易溶于水的化合物，它具有和水以及醚键形成氢键的能力，因此其能够降低OP-10的HLB值。则在乳化前预先加入适量的乙二醇苯醚，能够增加乳化剂OP-10在水中的分散能力，得到稳定的乳化液。即在乙二醇苯醚分子中-OH的作用下，使得乳化剂OP-10中亲水基把疏水基包在里面而形成曲折的空间构型，乙二醇苯醚中的-OH与醚键以氢键的形式结合，而乙二醇苯醚分子又以氢键的形式与水分结合，使得OP-10周围形成一个较大的亲水基团，使其亲水能力大大提高，从而降低了HLB值。
乙二醇苯醚是一种典型的高沸点有机溶剂，能够有效对切削中的工件进行冷却时，吸热后依旧能够保持体系的稳定性。
其次，以乙二醇苯醚作为毛细管的切削液的溶剂，其具有极好的溶解性，能够有效改善切削液在毛细管内流动的流畅性，整个切削液体系具有更良好的稳定性，并避免堵塞。
进一步地，所述表面活性剂采用DOWFAX 2A1。
通过采用上述技术方案，DOWFAX 2A1是一种高性能阴离子表面活性剂，具有吸附能力强，分散力大，连接力强等特点，在较强的剪切条件下，依旧能表现出极佳的稳定性。此外，DOWFAX 2A1和OP-10具有协同作用，进一步提高体系的稳定性与分散性。
进一步地，所述酸度调节剂采用柠檬酸。
通过采用上述技术方案，一部分乌洛托品在柠檬酸的酸性条件下分解生成氨气和甲醛，而氨气溶解于体系中形成的氨水与柠檬酸具有以下反应：
C3H4OH(COOH)3+NH3·H2O→C3H4OH(COOH)2COONH4+H2O
C3H4OH(COOH)2COONH4→C3H4OHCOOHCOONH4COO-+H+
Fe2O3+6H+→2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+→Fe2++2Fe3++4H2O
Fe+2H+→Fe2++H2↑
Fe+NH4H2C6H5O7→FeNH4C6H5O7+H2↑
Fe2O3+2NH4H2C6H5O7→2NH4(FeC6H5O7OH)+H2O
Fe3O4+3NH4H2C6H5O7→NH4FeC6H5O7+2NH4(FeC6H5O7OH)+2H2O
即柠檬酸与氨水反应生成柠檬酸单铵，而柠檬酸单胺水解产生的氢离子能够对铁锈进行溶解，柠檬酸单胺与铁的氧化物络合生成柠檬酸亚铁铵和柠檬酸铁铵等易溶物质而把锈垢溶解，保证了工件加工过程中其表面的加工性能。
进一步地，按质量百分比计，还包括氯化苄1-2％。
通过采用上述技术方案，氯化苄作为一种有机溶剂，能够有效溶解金属工件表面上的油污，具有良好的清洁效果。同时，氯化苄和一部分乌洛托品反应形成带正电荷的季铵盐离子，而季铵盐离子将会与体系中形成的柠檬酸单铵水解产生的氢离子发生竞争吸附，由于整体质量较大，吸引力较强，所以优先于氢离子被金属表面所带负电荷部分所吸附，从而形成致密的吸附层，一直了腐蚀反应的阴极析氢反应过程，配合乌洛托品的抑制金属阳极溶解，有效提高了其缓蚀作用。而柠檬酸单胺的水解受到抑制，则不会对铁表面发生腐蚀，并更有利于对铁锈进行溶解，提高防锈性能。
此外，产生的季铵盐还能够与乙二醇苯醚结合，产生杀菌效果，进一步提高切削液的稳定性与保质期，以避免其发臭。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.乌洛托品又被称为六亚甲基四胺，是一种以抑制金属阳极溶解为主的阳极缓蚀剂，进而提高金属工件的耐腐蚀性。同时，乌洛托品在酸度调节剂的酸性作用下，一部分被分解为氨气和甲醛溶于水中，而氨气和甲醛具有较强的还原作用，以避免工件在切削过程中因高温而快速发生氧化与锈化。再者，在氨气和甲醛的还原作用下，切削液中难以滋生细菌，具有良好的杀菌性能，从而不会发臭；
2.乳化剂OP-10为烷基酚聚氧乙烯醚，属于非离子表面活性剂，具有优良的匀染、乳化、润湿和扩散性，同时乳化剂OP-10还具有良好的去油污能力，能够有效去除金属工件表面残留的油污，进而保证加工过程中，金属表面的加工性能；
3.乙二醇苯醚是一种低分子、带羟基、易溶于水的化合物，它具有和水以及醚键形成氢键的能力，因此其能够降低OP-10的HLB值。则在乳化前预先加入适量的乙二醇苯醚，能够增加乳化剂OP-10在水中的分散能力，得到稳定的乳化液。即在乙二醇苯醚分子中-OH的作用下，使得乳化剂OP-10中亲水基把疏水基包在里面而形成曲折的空间构型，乙二醇苯醚中的-OH与醚键以氢键的形式结合，而乙二醇苯醚分子又以氢键的形式与水分结合，使得OP-10周围形成一个较大的亲水基团，使其亲水能力大大提高，从而降低了HLB值；
4.柠檬酸与氨水反应生成柠檬酸单铵，而柠檬酸单胺水解产生的氢离子能够对铁锈进行溶解，柠檬酸单胺与铁的氧化物络合生成柠檬酸亚铁铵和柠檬酸铁铵等易溶物质而把锈垢溶解，保证了工件加工过程中其表面的加工性能；
5.氯化苄作为一种有机溶剂，能够有效溶解金属工件表面上的油污，具有良好的清洁效果。同时，氯化苄和一部分乌洛托品反应形成带正电荷的季铵盐离子，而季铵盐离子将会与体系中形成的柠檬酸单铵水解产生的氢离子发生竞争吸附，由于整体质量较大，吸引力较强，所以优先于氢离子被金属表面所带负电荷部分所吸附，从而形成致密的吸附层，一直了腐蚀反应的阴极析氢反应过程，配合乌洛托品的抑制金属阳极溶解，有效提高了其缓蚀作用。此外，产生的季铵盐还能够与乙二醇苯醚结合，产生杀菌效果，进一步提高切削液的稳定性与保质期，以避免其发臭。
附图说明
图1是本发明中切削液制备方法的流程图；
具体实施方式
以下结合流程图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种切削液，按质量百分比计，其原料组分如表1所示。
其中，缓蚀剂采用乌洛托品；乳化剂采用乳化剂OP-10；表面活性剂采用DOWFAX2A1；散热剂(兼有机溶剂)采用乙二醇苯醚；酸度调节剂采用柠檬酸。
该切削液的制备方法包括以下步骤：
步骤1，将缓蚀剂、乳化剂、表面活性剂和氯化苄加入散热剂中，搅拌均匀；
步骤2，在搅拌过程中加入酸度调节剂调节pH为4.5-5.3；
步骤3，在缓慢搅拌过程中加入去离子水进行稀释。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示。
实施例3
与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示，并以DOWFAX 2A1完全替代乳化剂OP-10。
实施例4
与实施例3的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示。
实施例5
与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示，并以乳化剂OP-10完全替代DOWFAX 2A1。
实施例6
与实施例5的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示。
实施例7
与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示。
实施例8
与实施例7的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示。
对比例
对比例1
与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示，其散热剂采用乙烯乙二醇醚。
对比例2
对对比例1的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示。
对比例3
与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示，其缓蚀剂采用油酸三乙醇胺脂。
对比例4
与对比例3的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示。
对比例5
与对比例1的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示，其酸度调节剂采用草酸。
对比例6
与对比例5的不同之处在于，按质量百分比计，切削液原料组分如表1所示。
检测方法
腐蚀性试验：参见GB/T 6144-2010《合成切削液》中5.6.5铸铁片的测试方法，防腐蚀等级如表1所示；
防锈性试验：参见GB/T 6144-2010《合成切削液》中5.7.5单片防锈性的测试方法，防锈性等级如表1所示。
表1：切削液配方表单位(wt％)
Figure BDA0001914010480000061
表1-续
Figure BDA0001914010480000062
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种切削液，其特征在于：按质量百分比计，由以下组分构成，
乳化剂 15-25%；
表面活性剂 5-15%；
散热剂 5-15%；
缓蚀剂 1-5%；
酸度调节剂 1-3%；
氯化苄 1-2%；
其余为水；
所述缓蚀剂采用乌洛托品，所述酸度调节剂采用柠檬酸，所述散热剂采用乙二醇苯醚。
2.根据权利要求1所述的一种切削液，其特征在于：按质量百分比计，由以下组分构成，
乳化剂 18-22%；
表面活性剂 7-11%；
乙二醇苯醚 8-10%；
乌洛托品 2-4%；
柠檬酸 1-2%；
氯化苄 1-2%；
其余为水。
3.根据权利要求1所述的一种切削液，其特征在于：所述酸度调节剂调节体系稀释前pH为4.5-5.3。
4.根据权利要求1所述的一种切削液，其特征在于：所述乳化剂采用乳化剂OP-10。
5. 根据权利要求1所述的一种切削液，其特征在于：所述表面活性剂采用DOWFAX 2A1。
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