CN109777591B - 一种全合成切削液及其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

一种全合成切削液及其制备方法及应用，1）按照润滑剂为3～20%，防锈剂为3～15%，碱保持剂为3～20%，胶膜固化剂为0.5～7%，其余为水进行配比；2）将步骤1)称量的碱保持剂和部分水加热搅拌均匀，得到第一混合物；3）将步骤2)得到的第一混合物中依次加入步骤1)称量的防锈剂在40‑65℃加热反应，得到第二混合物；4)、将步骤3)得到的第二混合物中依次加入步骤1)称量的润滑剂、胶膜固化剂和余量水，即得到全合成切削液。解决机械加工中胶粘剂用碱性切削液浸泡后强度降低，进而粘接完全失效，固定工件发生脱落的问题，同时具有良好的润滑、冷却和防锈缓蚀效果。

Description

一种全合成切削液及其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及金属加工液技术领域，涉及适应机械加工胶黏剂的切削液，具体涉及一种全合成切削液及其制备方法及应用。

背景技术

切削液用来冷却刀具和工件，带走机械加工区的材料切削碎屑，改善工件表面粗糙度，水基切削液由润滑剂、防锈剂、清洗剂、碱稳定剂、消泡剂组成，用大量的水将浓缩切削液稀释后使用，在机械加工过程中切削液可以提高润滑效果，还可以防止加工材料表面发生锈蚀。水基切削液的维护方便，成本低廉，在大型加工设备中普遍使用。在机械加工中切削液起着至关主要的作用，切削液的组分差别将导致切削液的各项性能差异，从而影响切削液的综合性能。

随着现代工业和电子行业的发展，各种光学晶体、激光晶体和稀土合金的机械加工技术也迅速进步，器件加工过程主要包括棒材的切片、研磨、抛光，人工晶体和稀土合金都属于难加工材料，而国内在润滑方面的水基切削液的研究较少。目前随着新型多线切割设备的应用，单台机器加工能力增加，加工效率不断提高，如用虫胶（紫胶）或502胶黏剂，将多块稀土合金材料堆叠粘结定位，在一台设备的加工平台上进行同时研磨切割加工，要求切削液不能破坏粘结料块的粘结状态，实现切割后稀土合金工件尺寸规格一致和表面质量相同的要求。

选择合适的切削液至关重要，虽然现有的切削液可以降低工件的温度，延长刀具寿命，具有一定的防锈及缓蚀效果，可以保证工件表面光洁度。另一方面，由于现有的切削液多是碱性水溶液，与胶粘剂相容性差，使用过程中溶解、破坏胶粘剂，发生工件松动和脱落，影响制造中加工件尺寸精度，故切削液与胶粘剂不适应，同时现有切削液含有过量表面活性化合物，循环过程中切削液体泡沫多，也影响切割工作效率和加工车间的成本，因此，现有的切削液有待进一步改进。

发明内容

为了克服上述现有的不足，本发明的目的是提供一种全合成切削液及其制备方法及应用，以上切削液多是碱性溶液，对胶粘剂适应性差，冲洗刀具和工件过程中溶解、破坏了胶粘剂，影响制造加工件的尺寸精度或材料报废的问题，提供一种全合成切削液，克服现有切削液性能的不足之处，方法简单易行。

为了克服上述现有技术的不足，本发明采用的技术方案是：

一种全合成切削液，按质量百分比包括以下组成：

润滑剂为3～20%，

防锈剂为3～15%，

碱保持剂为3～20%，

胶膜固化剂为0.5～7%，

其余为水。

进一步，所述的润滑剂为聚乙二醇、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物、嵌段聚醚、脂肪酸聚醚酯、脂肪酸酰胺中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。

进一步，所述的防锈剂为有机三元羧酸、癸二酸 、十一碳二酸、十二碳二酸 、十三碳二酸、二聚酸、新癸酸、异壬酸、有机酰基氨基酸、苯甲酸酸、硼酸、巯基苯并噻唑、苯并三氮唑、次甲基苯并三氮唑中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。

进一步，所述的碱保持剂为醇胺和无机碱的混合物中的任意一种或两种以上任意比例的混合物, 其中醇胺为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇，无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠。

进一步，所述的胶膜固化剂为含有二个或二个以上胺基（-NH₂）的脂肪族胺。

更进一步，所述的脂肪族胺为丁二胺，已二胺，烷基-1,3-丙基二胺，异佛尔酮二胺，二胺二乙基三胺，三乙基四胺，多乙基多胺，聚醚胺中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。

进一步，所述切削液的pH值为8～10

进一步，所述切削液的pH值为8.5～9.5。

进一步，根据权利要求1所述的一种全合成切削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按照润滑剂为3～20%，防锈剂为3～15%，碱保持剂为3～20%，胶膜固化剂为0.5～7%，其余为水进行配比；

2）将步骤1)称量的碱保持剂和部分水加热搅拌均匀，得到第一混合物；

3）将步骤2) 得到的第一混合物中依次加入步骤1)称量的防锈剂在40-65℃加热反应，得到第二混合物；

4)、将步骤3) 得到的第二混合物中依次加入步骤1) 称量的润滑剂、胶膜固化剂和余量水，在40～60℃加热搅拌混合均匀，即得到全合成切削液。

更进一步，所述的切削液用8～30倍的水稀释，在用虫胶、含松香的虫胶或502胶粘接固定的合金或晶体材料的机械加工场合，达到润滑、冷却和防腐蚀作用。

本发明的有益效果是：

本发明的全合成切削液，用适量的水稀释后具有良好的润滑、防锈、清洗和冷却效果，本发明利用胶膜固化剂，二个或二个以上胺基（-NH₂）的脂肪族胺牢固吸附在胶粘剂表面，在胶层表面形成疏水层，在机械加工时间中抑制胶粘剂组分向水中扩散和溶解，从而解决机械加工中用碱性切削液冲洗刀具和工件，胶粘剂发生部分溶解及脱胶，进而工件粘接失效的问题，适用于叠层粘结的工件块的切割、磨削加工；本发明的全合成切削液加工过程使用中，循环液泡沫少，机械加工的切割时间缩短，且切削液中胶膜固化剂也均匀地附着于工件表面，加强有机羧酸的缓蚀效果，提高切削液对已经加工工件防锈和缓蚀保护作用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

1)、按百分比质量称取各组分：乙醇胺20g；三乙醇胺120g；有机三元羧酸{2、4、6-三（氨基己酸基）-1、2、3-三嗪}90g；苯并三氮唑5g；嵌段聚醚（RBL1740）80g；嵌段聚醚（RBL1720）30g；油酸聚氧乙烯酯20g；已二胺40g；水为595g；各组分质量和为1kg；

2)、将步骤1)称量的乙醇胺、三乙醇胺、500g水在40～65℃加热搅拌均匀，得到第一混合物；

3)、将步骤2) 得到的第一混合物中依次加入步骤1)称量的有机三元羧酸、苯并三氮唑，在40-65℃加热反应，得到第二混合物；

4)、将步骤3) 得到的第二混合物中依次加入步骤1) 嵌段聚醚（RBL1740）、嵌段聚醚（RBL1720）、油酸聚氧乙烯酯、已二胺和余量水，在40～60℃加热搅拌混合均匀，即得到全合成切削液。

实施例2

1)、按百分比质量称取各组分：异丙醇胺40g；三异丙醇胺80g；氢氧化钾10g；三元羧酸60g；有机酰基氨基酸40g；次甲基苯并三氮唑2g；无规聚醚（GEP-3000）120g；三乙基四胺40g；水为608g；各组分质量和为1kg；

2)、将步骤1)称量的异丙醇胺、三异丙醇胺、氢氧化钾、500g水在40～65℃加热搅拌均匀，得到第一混合物；

3)、将步骤2) 得到的第一混合物中依次加入步骤1)称量的三元羧酸、有机酰基氨基酸、次甲基苯并三氮唑，在40～65℃加热反应，得到第二混合物；

4)、将步骤3) 得到的第二混合物中依次加入步骤1)称量的无规聚醚、三乙基四胺、余量水，在40～60℃加热搅拌混合均匀，即得到全合成切削液。

实施例3

1)、按百分比质量称取各组分：二乙醇胺20g；三乙醇胺90g；氢氧化钠10g；十二碳二酸 80g；硼酸10g；巯基苯并噻唑8g；丙二醇嵌段聚醚（L63）90g；脂肪酸酰胺（AMIDEMA311）10g；聚醚胺（D-230）25g；水为657g；各组分质量和为1kg；

2)、将步骤1)称量的氢氧化钾、二乙醇胺、三乙醇胺、500g水在40～65℃加热搅拌均匀，得到第一混合物；

3)、将步骤2) 得到的第一混合物中依次加入步骤1)称量的十二碳二酸、硼酸、巯基苯并噻唑，在40～65℃加热反应，得到第二混合物；

4)、将步骤3) 得到的第二混合物中依次加入步骤1)称量的嵌段聚醚、聚醚胺、脂肪酸酰胺和余量水，在40～60℃加热搅拌混合均匀，即得到全合成切削液。

对比例1

按百分比质量称取各组分：乙醇胺20g；三乙醇胺120g；有机三元羧酸{2、4、6-三（氨基己酸基）-1、2、3-三嗪}90g；苯并三氮唑5g；嵌段聚醚（RBL1740）80g；嵌段聚醚（RBL1720）30g；油酸聚氧乙烯酯20g；水为635g；各组分质量和为1kg。对比例1，切削液中未加入已二胺，切削液的制备过程与实例1相同。

对比例2

按百分比质量称取各组分：异丙醇胺40g；三异丙醇胺85g；氢氧化钾10g；三元羧酸60g；有机酰基氨基酸45g；次甲基苯并三氮唑4g；无规聚醚（GEP-3000）120g；水为636g；各组分质量和为1kg。对比例2，切削液中未加入三乙基四胺，切削液的制备过程与实例2相同。

性能测试

稀释液的pH值和消泡性

将切削液用15倍去离子水稀释，用pH计测量稀释切削液的pH值，然后被测稀释液倒入100ml具塞量筒中，使液面在70ml处，快速上下摇动100次。然后，在室温静置5min，测量液面残留泡沫体积。

切削液对胶粘剂的适应性

将切削液用15倍去离子水稀释，控制恒温锅的水浴温度，得到40℃的稀释切削液，并不断地搅动稀释切削液，在玻璃基片的单面涂上虫胶或502胶，在上述40℃的稀释切削液完全浸泡5小时后，玻璃基片作为机械加工的模拟检测样品。把该模拟片用自来水（室温20℃）洗涤2分钟，记录玻璃基片上胶粘剂溶解情况，按以下标准判断切削液对胶粘剂的适应性，◎┅胶层完好且胶表面疏水，○┅胶层基本完好但外观有变化，△┅胶层脱落面积小于40%，ⅹ┅胶层脱落面积大于40%，结果见下表。

从表可以看出，对比例中模拟片上胶粘层大面积脱落，而在采用各实施例的全合成切削液的场合，与对比例的切削液相比，胶粘层变化小，实施例可解决切削液溶解胶粘层的问题，可以明确知道各实施例的优越性。

由本发明的全合成切削液实例3与水按比例1:15倍稀释后使用，添加到机床冷却系统或集中供液冷却系统，6块规格大小60mm*35mm*30mm铁氧体磁材用虫胶粘接固定，在某型多线切割机上进行的切片，切割结束从切割机中取出已经加工的工件，浸入强碱性沸水中煮开，除去切片上残留胶黏剂，切片检验表面，记录切片合格率。使用上述切削液单批共切割出合金片652片，检验成品为647片，铁氧体基片成品率大于99.2%。

Claims (8)

1.一种全合成切削液，其特征在于，按质量百分比包括以下组成：

润滑剂为3～20%，

防锈剂为3～15%，

碱保持剂为3～20%，

胶膜固化剂为0.5～7%，

其余为水；

所述的胶膜固化剂为含有二个或二个以上胺基的脂肪族胺；

所述的脂肪族胺为丁二胺，已二胺，烷基-1,3-丙基二胺，异佛尔酮二胺，多乙基多胺，聚醚胺中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种全合成切削液，其特征在于，所述的润滑剂为聚乙二醇、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物、嵌段聚醚、脂肪酸聚醚酯、脂肪酸酰胺中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种全合成切削液，其特征在于，所述的防锈剂为有机三元羧酸、癸二酸 、十一碳二酸、十二碳二酸 、十三碳二酸、二聚酸、新癸酸、异壬酸、有机酰基氨基酸、苯甲酸、硼酸、巯基苯并噻唑、苯并三氮唑、次甲基苯并三氮唑中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种全合成切削液，其特征在于，所述的碱保持剂为醇胺和无机碱的混合物中的任意一种或两种以上任意比例的混合物, 其中醇胺为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇，无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠。

5.根据权利要求1所述的一种全合成切削液，其特征在于，所述切削液的pH值为8～10。

6.根据权利要求1所述的一种全合成切削液，其特征在于，所述切削液的pH值为8.5～9.5。

7.根据权利要求1所述的一种全合成切削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按照润滑剂为3～20%，防锈剂为3～15%，碱保持剂为3～20%，胶膜固化剂为0.5～7%，其余为水进行配比；

2）将步骤1)称量的碱保持剂和部分水加热搅拌均匀，得到第一混合物；

3）将步骤2) 得到的第一混合物中依次加入步骤1)称量的防锈剂在40-65℃加热反应，得到第二混合物；

4)、将步骤3) 得到的第二混合物中依次加入步骤1) 称量的润滑剂、胶膜固化剂和余量水，在40～60℃加热搅拌混合均匀，即得到全合成切削液。

8.根据权利要求1所述的一种全合成切削液，其特征在于，所述的切削液用8～30倍的水稀释，在用虫胶、含松香的虫胶或502胶粘接固定的合金或晶体材料的机械加工场合，达到润滑、冷却和防腐蚀作用。