CN111303979A - 一种绿色环保水基全合成切削液及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种绿色环保水基全合成切削液及其制备方法和应用，切削液由如下体积份的物质组成：三乙醇胺硼酸酯5‑20份、切削液基础液80‑95份，切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。很强的极压润滑性能，同时也具有优秀的防锈能力。

Description

一种绿色环保水基全合成切削液及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于金属切削加工技术领域，具体涉及一种绿色环保水基全合成切削液及其制备方法和应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
在金属切削加工领域，切削液起着十分重要的作用，不但可以减少刀具磨损，还可以提高工件表面质量。切削液的种类多种多样，近年来金属切削液向着绿色环保的水基全合成切削液的方向发展，在满足润滑、冷却、清洗和防锈等作用的同时对人体的危害和对环境的污染越来越小。水基全合成切削液是依靠各种添加剂来获得优异的性能，添加剂的种类同样十分丰富，包括表面活性剂、极压润滑剂、防锈剂等，其中极压润滑剂与切削液的润滑与抗磨性能有关。传统的极压润滑剂含有硫磷氯等元素，虽然它们具有优异的抗磨性能，但是对人体和环境的危害很大。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种绿色环保水基全合成切削液及其制备方法和应用。本发明提供的切血液具有无毒环保，而且具有更好的减摩擦能力。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种绿色环保水基全合成切削液，切削液由如下体积份的物质组成：三乙醇胺硼酸酯5-20份、切削液基础液80-95份，切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
现有的水基切削液和油基切削液具有冷却、清洗的作用，但其防锈、润滑能力不足，本发明中三乙醇胺硼酸酯作为一种润滑剂，具有很强的极压润滑性能，同时也具有优秀的防锈能力。发明人发现，当切削液中三乙醇胺硼酸酯的体积份在一定范围内时具有优异的减摩性能，而超过或低于这个范围的三乙醇胺硼酸酯组成的切削液，虽然具有防锈和防腐性能，但成本增加性价比太低。
在一些实施例中，切削液由如下体积份的物质组成：三乙醇胺硼酸酯10份、切削液基础液90份，切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
在一些实施例中，切削液由如下体积份的物质组成：三乙醇胺硼酸酯5份、切削液基础液95份，切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
在一些实施例中，切削液由如下体积份的物质组成：三乙醇胺硼酸酯15份、切削液基础液85份，切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
在一些实施例中，切削液由如下体积份的物质组成：三乙醇胺硼酸酯20份、切削液基础液80份，切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
在一些实施例中，杀菌剂为异噻唑啉酮，消泡剂为改性聚醚。
第二方面，上述绿色环保水基全合成切削液的制备方法，具体步骤为：
在容器中先加入水，然后加入杀菌剂和消泡剂得到切削液基础液；在切削液基础液中加入三乙醇胺硼酸酯，得到切削液。
第三方面，上述绿色环保水基全合成切削液在金属切削加工领域中的应用。
本发明的有益效果：
该发明具有优异的减摩抗磨性能，能够减小切削力，降低摩擦系数，从而减少刀具的磨损延长刀具的使用寿命，并提高工件表面质量。该发明具有优异的冷却清洗性能，能够降低切削区域的温度，冲洗各种杂质，能够避免因温度过高导致工件发生的变形现象，提高了加工精度。该发明具有优异的防锈和抗腐蚀性能，可以有效地防止加工机床和工件的锈蚀，同时可以消灭切削液中的细菌微生物，增强切削液的使用寿命。该发明不含有毒有害物质，不会对人体产生危害，也不会污染环境，属于绿色环保型水基全合成切削液。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1显示了4个试验组与8个对照组的合力随切削液润滑添加剂含量变化的情况。
图2显示了4个试验组与8个对照组的温度随切削液润滑添加剂含量变化的情况。
图3显示了4个试验组与8个对照组的粗糙度随切削液润滑添加剂含量变化的情况。
图4显示了4个试验组与8个对照组的摩擦系数随切削液润滑添加剂含量变化的情况。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合实施例对本发明进一步说明
本发明将三乙醇胺硼酸酯作为切削液润滑添加剂配制了4组切削液作为试验组，将聚乙二醇400作为切削液润滑添加剂配制了4组切削液作为对照组，将市场购买的切削液浓缩液作为切削液润滑添加剂配制了4组切削液作为对照组，在加工中心上进行铣削钛合金的试验，将所述切削液用于试验过程中，通过采集切削力、温度、测量工件表面粗糙度、计算摩擦系数来得出性价比最高的切削液。试验采用的铣刀为瑞士进口4刃钨钢铣刀，试验所用工件为TC4钛合金，试验中采用的加工参数为主轴转速1200r/min，进给速度200mm/min，切削深度0.2mm，切削宽度10mm。
市场购买的切削液购买的公司为江苏阔润化工有限公司。市场购买的切削液产品为浓缩的切削液(以下也可称为市场所购切削液浓缩液)，使用时需加入去离子水进行使用，主要组成为丙三醇、三乙醇胺，市场所购切削液中包括杀菌剂和消泡剂。
切削液的制备方法：首先按照比例将去离子水导入反应釜内，加入相应比例的杀菌剂与消泡剂，持续搅拌形成切削液基础液。其次按照一定比例将切削液润滑添加剂与切削液基础液混合，持续搅拌形成绿色环保的新型水基全合成切削液。
实施例1
切削液如下体积份的物质组成：5份三乙醇胺硼酸酯、95份切削液基础液。切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
对比例1
切削液组成为：将实施例1中的5份三乙醇胺硼酸酯替换为5份聚乙二醇400。
对比例2
5份市场所购切削液浓缩液、95份去离子水。市场购买的切削液，主要组成为丙三醇、三乙醇胺。
实施例2
切削液如下体积份的物质组成：10份三乙醇胺硼酸酯、90份切削液基础液。切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
对比例3
切削液具体组成为：将实施例2中的10份三乙醇胺硼酸酯替换为10份的聚乙二醇400。
对比例4
10份市场所购切削液浓缩液、90份去离子水。市场购买的切削液，主要组成为丙三醇、三乙醇胺。
实施例3
切削液如下体积份的物质组成：15份三乙醇胺硼酸酯、85份切削液基础液。切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
对比例5
切削液具体组成为：将实施例3中的15份三乙醇胺硼酸酯替换为15份的聚乙二醇400。
对比例6
15份市场所购切削液浓缩液、85份去离子水。市场购买的切削液，主要组成为丙三醇、三乙醇胺。
实施例4
切削液如下体积份的物质组成：20份三乙醇胺硼酸酯、80份切削液基础液。切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
对比例7
切削液具体组成为：将实施例3中的20份三乙醇胺硼酸酯替换为20份的聚乙二醇400。
对比例8
20份市场所购切削液浓缩液、80份去离子水。市场购买的切削液，具体组成为主要组成为丙三醇、三乙醇胺。
通过切削试验验证上述4组切削液的性能。通过图1可以得到实施例1-4的切削液具有更好的降低切削力的性能，其中实施例2的降低切削力的效果相比于实施例1、实施例3和实施例4更好。通过图2可以得到实施例1-4的切削温度低于聚乙二醇和市场购买浓缩液。通过图3可以得到实施例1-4加工的工件表面质量优于对比例。通过图4可以得到实施例1-4的切削液具有更好的减摩性能。综上可以得到，10份三乙醇胺硼酸酯与90份切削液基础液混合后所得的切削液性价比最高，在具有优异润滑冷却性能的同时，又节约资源。并且以三乙醇胺硼酸酯为润滑添加剂的切削液对应的各项性能，都比以聚乙二醇400为润滑添加剂的切削液和市场现有切削液的性能要好，所以本发明作为一种新型绿色环保的水基全合成切削液具有重要意义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种绿色环保水基全合成切削液，其特征在于：切削液由如下体积份的物质组成：三乙醇胺硼酸酯5-20份、切削液基础液80-95份，切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
2.根据权利要求1所述的绿色环保水基全合成切削液，其特征在于：切削液由如下体积份的物质组成：三乙醇胺硼酸酯10份、切削液基础液90份，切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
3.根据权利要求1所述的绿色环保水基全合成切削液，其特征在于：三乙醇胺硼酸酯5份、切削液基础液95份，切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
4.根据权利要求1所述的绿色环保水基全合成切削液，其特征在于：三乙醇胺硼酸酯15份、切削液基础液85份，切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
5.根据权利要求1所述的绿色环保水基全合成切削液，其特征在于：三乙醇胺硼酸酯20份、切削液基础液80份，切削液基础液由如下体积份的物质组成：去离子水99.5份、杀菌剂0.25份、消泡剂0.25份。
6.根据权利要求1所述的绿色环保水基全合成切削液，其特征在于：杀菌剂为异噻唑啉酮，消泡剂为改性聚醚。
7.权利要求1-6任一所述的绿色环保水基全合成切削液的制备方法，其特征在于：在容器中先加入水，然后加入杀菌剂和消泡剂得到切削液基础液；在切削液基础液中加入三乙醇胺硼酸酯，得到切削液。
8.权利要求1-6任一所述的绿色环保水基全合成切削液在金属切削加工领域中的应用。
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