CN111117754A - 一种高润滑稳定型切削液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属加工技术领域，更具体地，本发明涉及一种高润滑稳定型切削液及其制备方法。一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇40‑46份、三乙醇胺5‑8份、二乙醇胺2‑5份、乳化剂5‑10份、缓蚀剂14‑18份、有机硅消泡剂0.02‑0.5份、水20‑25份。本发明提供了一种高润滑稳定型切削液，采用特殊的乳化剂提高渗透性的同时使润滑性能提高，作为不含油的切削液产品，在同等条件下能够代替低含油量的半合成切削液。此外，本发明通过特殊防锈剂的复配，润滑膜表面长期保持平滑，因此不会产生刀具面与工件之间的直接接触而形成所谓的干摩擦，使刀与屑之间接触长度变短，剪切角变大，从而减小切削难度。
Description
技术领域
本发明属于金属加工技术领域，更具体地，本发明涉及一种高润滑稳定型切削液及其制备方法。
背景技术
一般材料的切削加工是流体润滑和边界润滑相混存在。流体润滑是指运动着的两个物体表面被连续的润滑剂膜完全分离，阻止了物体间直接摩擦。对于不锈钢等难加工材料，在切削加工时，切削力大，刀具面和切屑间的垂直应力，一般可达数万牛顿。在这样高的压力下，润滑剂膜完全被压破，刀具和切削发生直接摩擦，得不到流体润滑因而近似于边界润滑状态。
因此，对于不锈钢这种难加工材料，它在切削加工时是以边界润滑为主的。在切削加工中，影响边界润滑的因素很多，润滑剂的油性和极压性能是主要因素之一，润滑剂的油性是靠其极性分子在金属表面的吸附作用实现的。由于不锈钢在切削加工时的切削温度高，在高温下，这种不大的吸附力易被破坏而使其油性失去作用，出现金属间接触摩擦，造成严重磨损。
然而现有的切削液，由于切削不锈钢时切削力大，产生的切削热也大，无法使加工过程得到充分冷却，润滑性、防锈性能以及渗透能力都比较低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇40-46份、三乙醇胺5-8份、二乙醇胺2-5份、乳化剂5-10份、缓蚀剂14-18份、有机硅消泡剂0.02-0.5份、水20-25份。
作为一种优选的技术方案，所述乳化剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸烷基醇酰胺、碳原子数为8-20的脂肪酸、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、磷酸酯钾盐中的一种或多种。
作为一种优选的技术方案，所述磷酸酯钾盐选自脂肪醇醚磷酸酯钾盐、酚醚磷酸酯钾盐、酚醚磷酸酯钾盐、异十三醇醚(6)磷酸酯钾盐、月桂基磷酸酯钾盐中的一种或多种。
作为一种优选的技术方案，所述缓蚀剂至少包括硼酸。
作为一种优选的技术方案，所述缓蚀剂还包括选自醇胺型硼酸酯、蓖麻油磷酸酯、脂肪醇醚磷酸酯、月桂基磷酸酯、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、硅化三乙醇胺、三元酸胺盐中的一种或多种。
作为一种优选的技术方案，所述缓蚀剂中含65-75wt％的醇胺型硼酸酯。
作为一种优选的技术方案，所述醇胺型硼酸酯选自一乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯中的一种或多种。
作为一种优选的技术方案，所述有机硅消泡剂选自甲基硅油、乙基硅油、乳化硅油、聚醚改性有机硅消泡剂中的一种或多种。
作为一种优选的技术方案，所述三乙醇胺和二乙醇胺的重量比为(1-4):1。
本发明第二个方面提供了上述的高润滑稳定型切削液的制备方法，步骤包括：
(1)将所述二乙二醇、三乙醇胺、二乙醇胺、乳化剂、消泡剂、水加入容器中，常温常压下搅拌0.5-1h；
(2)将缓蚀剂加入上步中，常温常压下继续搅拌0.5-1h，即得。
有益效果：本发明提供了一种高润滑稳定型切削液，采用特殊的乳化剂提高渗透性的同时使润滑性能提高，作为不含油的切削液产品，在同等条件下能够代替低含油量的半合成切削液。此外，本发明通过特殊防锈剂的复配，润滑膜表面长期保持平滑，因此不会产生刀具面与工件之间的直接接触而形成所谓的干摩擦，使刀与屑之间接触长度变短，剪切角变大，从而减小切削难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：攻丝扭矩测试图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。
本发明中的词语“优选的”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇40-46份、三乙醇胺5-8份、二乙醇胺2-5份、乳化剂5-10份、缓蚀剂14-18份、有机硅消泡剂0.02-0.5份、水20-25份。
乳化剂
优选的，所述乳化剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸烷基醇酰胺、碳原子数为8-20的脂肪酸、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、磷酸酯钾盐中的一种或多种。
其中，碳原子数为8-20的脂肪酸的实例包括但不限于：正癸酸、月桂酸、椰油酸、硬脂酸、异硬脂酸、油酸、蓖麻油脂肪酸、氢化蓖麻油脂肪酸中的至少一种。
优选的，所述磷酸酯钾盐选自脂肪醇醚磷酸酯钾盐、酚醚磷酸酯钾盐、酚醚磷酸酯钾盐、异十三醇醚(6)磷酸酯钾盐、月桂基磷酸酯钾盐中的一种或多种。
更优选的，所述磷酸酯钾盐选自脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA-3PK-40、脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA-3PK-70、酚醚磷酸酯钾盐NP-4PK、酚醚磷酸酯钾盐NP-10PK-40、酚醚磷酸酯钾盐NP-10PK-80、异十三醇醚(6)磷酸酯钾盐、月桂基磷酸酯钾盐MA24PK-30、月桂基磷酸酯钾盐MA24PK-50中的一种或多种。
最优选的，所述乳化剂为脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA-3PK-40和/或脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA-3PK-70。
本发明中脂肪醇醚磷酸酯钾盐是单酯组分和双酯组分的混合物，不同的疏水基结构，增大了电偶极子和非电偶极子之间作用力而吸附形成润滑膜，使界面之间摩擦减小；而本发明中的缓蚀剂在金属表面的化学吸附，改变了金属的双电层结构，同时配合脂肪醇醚磷酸酯钾盐中单酯组分和双酯组分不同的疏水结构使杂质被脂肪醇醚磷酸酯钾盐排挤出来从而隔离金属提高防锈性。
缓蚀剂
优选的，所述缓蚀剂至少包括硼酸。
优选的，所述缓蚀剂还包括选自醇胺型硼酸酯、蓖麻油磷酸酯、脂肪醇醚磷酸酯、月桂基磷酸酯、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、硅化三乙醇胺、三元酸胺盐中的一种或多种。
优选的，所述缓蚀剂中含65-75wt％的醇胺型硼酸酯。
优选的，所述醇胺型硼酸酯选自一乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯中的一种或多种。
更优选的，所述缓蚀剂包括硼酸、醇胺型硼酸酯、苯并三氮唑。
更进一步优选的，所述缓蚀剂为硼酸、三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑的混合物。
更优选的，所述缓蚀剂为硼酸、三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑按照重量比为(10-12)：(4-5)：(0.1-0.2)复配的到的混合物。
本发明中采用缓蚀剂为硼酸、三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑的混合物，发明人发现当单独采用苯并三氮唑与硼酸或三乙醇胺硼酸酯复配时效果都不如三者一起好，发明人推测可能是体系为保证安全性和降解性，因此在本体系中三乙醇胺硼酸酯在切削时可能会水解，而当硼酸加入三乙醇胺硼酸酯中使水解平衡左移，因而不易在体系中发生水解，此外硼酸中的硼原子以及苯并三氮唑的氮和还可通过自身空轨道形成分子间或分子内配位键，减缓水解速度，提高切削液品质。
优选的，所述有机硅消泡剂选自甲基硅油、乙基硅油、乳化硅油、聚醚改性有机硅消泡剂中的一种或多种。
优选的，所述三乙醇胺和二乙醇胺的重量比为(1-4):1。
本发明第二个方面提供了上述的高润滑稳定型切削液的制备方法，步骤包括：
(1)将所述二乙二醇、三乙醇胺、二乙醇胺、乳化剂、消泡剂、水加入容器中，常温常压下搅拌0.5-1h；
(2)将缓蚀剂加入上步中，常温常压下继续搅拌0.5-1h，即得。
下面通过实施例对本发明进行具体描述，另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇40.5份、三乙醇胺8份、二乙醇胺2份、乳化剂10份、缓蚀剂14.2份、有机硅消泡剂0.3份、水25份。
所述乳化剂为脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA-3PK-70；
所述缓蚀剂为硼酸、三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑按照重量比为10：4：0.2复配的到的混合物；
所述有机硅消泡剂为甲基硅油；
所述高润滑稳定型切削液的制备方法，步骤包括：
(1)将所述二乙二醇、三乙醇胺、二乙醇胺、乳化剂、消泡剂、水加入容器中，常温常压下搅拌1h；
(2)将缓蚀剂加入上步中，常温常压下继续搅拌0.5，即得。
实施例2
实施例2提供了一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇45.5份、三乙醇胺5份、二乙醇胺5份、乳化剂5份、缓蚀剂17.1份、有机硅消泡剂0.4份、水22份。
所述乳化剂为脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA-3PK-40；
所述缓蚀剂为硼酸、三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑按照重量比为12：5：0.1复配的到的混合物；
所述有机硅消泡剂为甲基硅油；
所述高润滑稳定型切削液的制备方法，步骤同实施例1。
实施例3
实施例3提供了一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇43.5份、三乙醇胺7.5份、二乙醇胺3.6份、乳化剂9份、缓蚀剂15.2份、有机硅消泡剂0.2份、水21份。
所述乳化剂为脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA-3PK-70；
所述缓蚀剂为硼酸、三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑按照重量比为11：4：0.2复配的到的混合物；
所述有机硅消泡剂为甲基硅油；
所述高润滑稳定型切削液的制备方法，步骤同实施例1。
实施例4
实施例4提供了一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇43.5份、三乙醇胺7.5份、二乙醇胺3.6份、乳化剂1份、缓蚀剂15.2份、有机硅消泡剂0.2份、水21份。
所述乳化剂为脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA-3PK-70；
所述缓蚀剂为硼酸、三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑按照重量比为11：4：0.2复配的到的混合物；
所述有机硅消泡剂为甲基硅油；
所述高润滑稳定型切削液的制备方法，步骤同实施例1。
实施例5
实施例5提供了一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇43.5份、三乙醇胺7.5份、二乙醇胺3.6份、乳化剂9份、缓蚀剂15.2份、有机硅消泡剂0.2份、水21份。
所述乳化剂为正癸酸；
所述缓蚀剂为硼酸、三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑按照重量比为11：4：0.2复配的到的混合物；
所述有机硅消泡剂为甲基硅油；
所述高润滑稳定型切削液的制备方法，步骤同实施例1。
实施例6
实施例6提供了一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇43.5份、三乙醇胺7.5份、二乙醇胺3.6份、乳化剂9份、缓蚀剂15.2份、有机硅消泡剂0.2份、水21份。
所述乳化剂为酚醚磷酸酯钾盐NP-4PK；
所述缓蚀剂为硼酸、三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑按照重量比为11：4：0.2复配的到的混合物；
所述有机硅消泡剂为甲基硅油；
所述高润滑稳定型切削液的制备方法，步骤同实施例1。
实施例7
实施例7提供了一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇43.5份、三乙醇胺7.5份、二乙醇胺3.6份、乳化剂9份、缓蚀剂15.2份、有机硅消泡剂0.2份、水21份。
所述乳化剂为脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA-3PK-70；
所述缓蚀剂为硼酸、苯并三氮唑按照重量比为15：0.2复配的到的混合物；
所述有机硅消泡剂为甲基硅油；
所述高润滑稳定型切削液的制备方法，步骤同实施例1。
实施例8
实施例8提供了一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇43.5份、三乙醇胺7.5份、二乙醇胺3.6份、乳化剂9份、缓蚀剂15.2份、有机硅消泡剂0.2份、水21份。
所述乳化剂为脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA-3PK-70；
所述缓蚀剂为硼酸、三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑按照重量比为14：1：0.2复配的到的混合物；
所述有机硅消泡剂为甲基硅油；
所述高润滑稳定型切削液的制备方法，步骤同实施例1。
实施例9
实施例9提供了一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇43.5份、三乙醇胺7.5份、二乙醇胺3.6份、乳化剂9份、缓蚀剂15.2份、有机硅消泡剂0.2份、水21份。
所述乳化剂为脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA-3PK-70；
所述缓蚀剂为三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑按照重量比为15：0.2复配的到的混合物；
所述有机硅消泡剂为甲基硅油；
所述高润滑稳定型切削液的制备方法，步骤同实施例1。
实施例10
实施例10提供了一种高润滑稳定型切削液，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇43.5份、三乙醇胺7.5份、二乙醇胺0份、乳化剂9份、缓蚀剂15.2份、有机硅消泡剂0.2份、水21份。
所述乳化剂为脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA-3PK-70；
所述缓蚀剂为硼酸、三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑按照重量比为11：4：0.2复配的到的混合物；
所述有机硅消泡剂为甲基硅油；
所述高润滑稳定型切削液的制备方法，步骤同实施例1。
性能评价
1)攻丝扭矩实验：润滑性：将5％实施例1-10的切削液采用MicroTap G8的实验方法测试润滑性，得到最大扭矩，如图1为实施例1-3的攻丝扭矩测试结果图，1表示实施例1的切削液，2表示实施例2的切削液；3表示实施例3的切削液。
2)5％切削液防锈试验：将5％实施例1-10的切削液按照GB/T 6144-85标准进行测试，35℃±2℃，铸铁单片24h合格，测试结果见下表。
3)安全性：将实施例1-3的切削液涂抹在兔子背部去毛的皮肤上观察，结果显示24h内兔子皮不出现红斑、红肿现象。
4)使用寿命：将实施例1-3的切削液正常使用，结果显示使用时间可达到12个月不更换液槽。
5)环保性：将实施例1-3的5％切削液置于循环鱼缸中，放入几条小金鱼，结果显示两个月小金鱼能正常生存，无任何异样。
表1
| 实施例 | 扭矩/N·cm | 防锈性/d |
| 实施例1 | 178 | 100 |
| 实施例2 | 170 | 100 |
| 实施例3 | 159 | 105 |
| 实施例4 | 225 | 90 |
| 实施例5 | 220 | 90 |
| 实施例6 | 187 | 100 |
| 实施例7 | 195 | 65 |
| 实施例8 | 188 | 85 |
| 实施例9 | 182 | 75 |
| 实施例10 | 184 | 95 |
Claims (10)
1.一种高润滑稳定型切削液，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：二乙二醇40-46份、三乙醇胺5-8份、二乙醇胺2-5份、乳化剂5-10份、缓蚀剂14-18份、有机硅消泡剂0.02-0.5份、水20-25份。
2.根据权利要求1所述的高润滑稳定型切削液，其特征在于，所述乳化剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸烷基醇酰胺、碳原子数为8-20的脂肪酸、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、磷酸酯钾盐中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的高润滑稳定型切削液，其特征在于，所述磷酸酯钾盐选自脂肪醇醚磷酸酯钾盐、酚醚磷酸酯钾盐、酚醚磷酸酯钾盐、异十三醇醚(6)磷酸酯钾盐、月桂基磷酸酯钾盐中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的高润滑稳定型切削液，其特征在于，所述缓蚀剂至少包括硼酸。
5.根据权利要求4所述的高润滑稳定型切削液，其特征在于，所述缓蚀剂还包括选自醇胺型硼酸酯、蓖麻油磷酸酯、脂肪醇醚磷酸酯、月桂基磷酸酯、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、硅化三乙醇胺、三元酸胺盐中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的高润滑稳定型切削液，其特征在于，所述缓蚀剂中含65-75wt％的醇胺型硼酸酯。
7.根据权利要求6所述的高润滑稳定型切削液，其特征在于，所述醇胺型硼酸酯选自一乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的高润滑稳定型切削液，其特征在于，所述有机硅消泡剂选自甲基硅油、乙基硅油、乳化硅油、聚醚改性有机硅消泡剂中的一种或多种。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的高润滑稳定型切削液，其特征在于，所述三乙醇胺和二乙醇胺的重量比为(1-4):1。
10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的高润滑稳定型切削液的制备方法，其特征在于，步骤包括：
(1)将所述二乙二醇、三乙醇胺、二乙醇胺、乳化剂、消泡剂、水加入容器中，常温常压下搅拌0.5-1h；
(2)将缓蚀剂加入上步中，常温常压下继续搅拌0.5-1h，即得。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200508 |