CN111662773B - 一种长效全合成镁合金切削液及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长效全合成镁合金切削液及加工方法，包括以下质量百分数配比的原料：水溶性极压添加剂8‑16％，水溶性润滑添加剂12‑18％，水溶性防锈添加剂4‑10％，镁合金缓蚀剂2‑5％，抗硬水剂2‑4％，阳离子表面活性剂1‑3％，助剂2‑6％，剩余添加液‑去离子水。本长效全合成镁合金切削液及加工方法，稳定性佳不会出现油水分离的现象，确保切削液长期稳定使用；不含油脂及脂肪酸皂、不含阴离子化合物，使切削液能长期稳定发挥冷却、润滑、防锈、清洗作用；添加的醚类润滑添加剂既有良好的润滑作用，同时有优异的抗杂油和低的起泡性，保证了水基切削液高品质的性能；采用了高性能的杀菌剂和沉降剂，使切削液保持长期稳定的品质。

Description

一种长效全合成镁合金切削液及加工方法

技术领域

本发明涉及全合成切削液技术领域，具体为一种长效全合成镁合金切削液及加工方法。

背景技术

镁合金与碳钢材料、铜、铝合金材料相比具有其独特的性能，近年来在电子工业、航天航空工业、汽车工业、机械制造业等获得广泛应用，对镁合金零部件的加工规模逐步扩大，镁合金专用切削液也在市场上拥有一定的份量。目前市面上销售的国产和进口的镁合金切削液主要是乳化油和微乳液，在使用上普遍存在三个问题：

一、镁是非常活泼的金属，在加工过程溶入水中的镁离子会使乳液中的乳化剂磺酸钠变成磺酸镁，而磺酸镁不是乳化剂，起不到平衡乳化液系统的作用，导致乳化液破乳而造成油水分离，大幅度缩短了乳液的使用寿命。尽管一些高品质的乳液产品通过使用高效抗硬水剂，可以适当延长乳液的使用寿命，但始终不能从根本上解决问题。

二、乳化液和微乳液抗御微生物的能力差，容易腐败变质，换液周期较短。

三、乳化液和微乳液的废液处理复杂，废液排放对环境污染影响大。

基于上述存在的问题，提出一种长效全合成水基切削液，以克服乳化液和微乳液在镁合金切削时所存在的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长效全合成镁合金切削液及加工方法，具有优良的稳定性、冷却性、防锈性、防腐性，以解决上述背景技术中提出磺酸镁导致乳化液破乳而造成油水分离，大幅度缩短了乳液的使用寿命，乳化液和微乳液抗御微生物的能力差，容易腐败变质，换液周期较短，成本大，乳化液和微乳液的废液处理复杂，废液排放对环境污染影响大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种长效全合成镁合金切削液，包括以下质量百分数配比的原料：水溶性极压添加剂8-16％，水溶性润滑添加剂12-18％，水溶性防锈添加剂4-10％，镁合金缓蚀剂2-5％，抗硬水剂2-4％，阳离子表面活性剂1-3％，助剂2-6％，剩余添加液-去离子水。

所述水溶性极压添加剂为二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯的一种或二种混合物；

所述水溶性润滑添加剂为聚醚酯和水溶性反式聚醚；

所述水溶性防锈添加剂为癸二酸、三元酸、C11～C14的二元酸与三乙醇胺的反应物中的一种或二种混合物；

所述镁合金缓蚀剂的主要成分采用烷基膦酸酯，为一种高效的有色金属缓蚀剂；

所述抗硬水剂为EDTA之类的螯合剂和醇醚羧酸铵盐；

所述阳离子表面活性剂为一种阳离子型聚合物，是一种广谱高效的阳离子杀菌剂，同时也是一种高效的水溶液沉降剂；

所述助剂为异壬酸、辛癸酸。

一种长效全合成镁合金切削液的加工方法，包括如下质量百分数配比的原料：二乙醇胺硼酸酯12％，聚醚酯10％，水溶性反式聚醚6％，三乙醇胺8％，三元酸3％，醇醚羧酸2％，烷基膦酸酯1.5％，乙二胺四乙酸四钠2％，阳离子型聚合物1％，辛癸酸6％，去离子水48.5％。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种长效全合成镁合金切削液及加工方法，包括如下步骤：

S1：将三乙醇胺加入到调合罐中，升温至80℃，停止加热，在搅拌下加入三元酸跟醇醚羧酸，搅拌约30分钟至透明；

S2：往S1中调合罐中加入去离子水，在搅拌下加入乙二胺四乙酸四钠，搅拌10分钟至全溶；

S3：在S2中调合罐中加入聚醚酯、水溶性反式聚醚、阳离子型聚合物、辛癸酸搅拌至透明；

S4：在S3中调合罐中取样进行质量指标检测，产品指标检测合格后装桶。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本长效全合成镁合金切削液及加工方法，具有如下优点：

一：本全合成镁合金切削液是一种单相水溶液体系，其稳定性极大优于乳化液和微乳液，镁合金加工过程中，不存在因镁离子的不断增加而导致切削液破乳造成油水分离的现象，确保切削液长期稳定使用；

二：本全合成切削液不含油脂及脂肪酸皂、不含阴离子化合物，避免了活泼的镁离子与切削液的添加剂产生化学反应而失效，使切削液能长期稳定发挥冷却、润滑、防锈、清洗作用；

三：本全合成切削液所用的醚类润滑添加剂，既有良好的润滑作用，同时有优异的抗杂油和低的起泡性，保证了水基切削液高品质的性能；

四：本全合成切削液对微生物有很强的抗御能力，加上采用了高性能的杀菌剂和沉降剂，使切削液保持长期稳定的品质，可以连续使用不排放，从根本上解决水基切削液废液处理复杂及废液排放造成环境污染的问题，同时也有效提高了生产效率，降低了切削加工的生产成本。

具体实施方式

以下将详细说明本发明实施例，然而，本发明实施例并不以此为限。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中：一种长效全合成镁合金切削液，包括以下质量百分数配比的原料：水溶性极压添加剂8-16％，水溶性润滑添加剂12-18％，水溶性防锈添加剂4-10％，镁合金缓蚀剂2-5％，抗硬水剂2-4％，阳离子表面活性剂1-3％，助剂2-6％，剩余添加液-去离子水。

进一步的：水溶性极压添加剂为二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯的一种或二种混合物；目前水基切削液的极压添加剂主要是含硫、磷、氯的化合物，硫、磷化合物在水溶液稳定性差，而且容易引起微生物的繁殖，加速乳液腐败，含氯化物的水溶液极易引起机床和加工件的锈蚀；而二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯采用硼酸与有机醇胺合成的硼酸酯作为合成切削液的极压剂，硼酸酯含有硼氮两种极压元素，在切削加工过程中能在金属摩擦表面发生化学反应生成边界润滑膜而起到极压润滑作用，同时有机醇胺硼酸酯还是很好的水溶性防锈剂，与二元、三元有机酸防锈剂结合使用可以达到很好的防锈效果；

进一步的：水溶性润滑添加剂为聚醚酯和水溶性反式聚醚；目前传统的水溶性润滑剂主要是脂肪酸皂和动植物油脂皂，属于阴离子化合物，极易与镁离子产生化学反应形成不溶于水的镁皂而丧失润滑功能，而所用的聚醚酯和反式聚醚具有优良的润滑性、抗杂油性、低泡性、杰出的抗硬水稳定性和生物稳定性，可以调配成高品质的合成切削液；

进一步的：水溶性防锈添加剂为癸二酸、三元酸、C11～C14的二元酸与三乙醇胺的反应物中的一种或二种混合物；将该水溶性防锈添加剂与上述提到作为极压添加剂的醇胺硼酸酯配合，可以达到极佳的防锈效果；

进一步的：镁合金缓蚀剂的主要成分采用烷基膦酸酯，为一种高效的有色金属锈蚀剂，烷基膦酸酯对铝、锌、镁及其合金有出色的防腐蚀作用，同时对有色金属防腐蚀和变色也有很大的功效；

进一步的：抗硬水剂为EDTA之类的螯合剂和醇醚羧酸铵盐；由于本长效全合成镁合金切削液不含阴离子的添加剂，抗硬水稳定性较好，不存在切削液油水分离而变态的问题，但钙镁离子积累过多，会在机床台面沉积污垢，堵塞过滤网，所以采用抗硬水剂来保持切削液的清净，常用的螯合剂为乙二胺四乙酸二钠或乙二胺四乙酸四钠。常用的醇醚羧酸铵盐为醇醚羧酸跟三乙醇胺按1:1比例反应而生成；

进一步的：阳离子表面活性剂为一种阳离子型聚合物，是一种广谱高效的阳离子杀菌剂，同时也是一种高效的水溶液沉降剂，通过添加该阳离子型聚合物可保持切削液的清净，提高铁粉、磨泥及高硬度水产生的悬浮物与切削液分离能力，长期保持切削液的清澈透明，加上高效的杀菌作用，使切削液不会腐败变质，达到切削液长期使用不需要更换和排放的目的；

进一步的：助剂为异壬酸、辛癸酸等，通过添加助剂可提高切削液的渗透性和清洗性，并对反式聚醚润滑剂有增溶作用，使切削液保持清澈透明的外观；

实施例1

一种长效全合成镁合金切削液的加工方法，包括如下质量百分数配比的原料：二乙醇胺硼酸酯12％，聚醚酯10％，水溶性反式聚醚6％，三乙醇胺8％，三元酸3％，醇醚羧酸2％，烷基膦酸酯1.5％，乙二胺四乙酸四钠2％，阳离子型聚合物1％，辛癸酸6％，去离子水48.5％。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种长效全合成镁合金切削液及加工方法，包括如下步骤：

第一步：将三乙醇胺加入到调合罐中，升温至80℃，停止加热，在搅拌下加入三元酸跟醇醚羧酸，搅拌约30分钟至透明；

第二步：往经第一步操作后的调合罐中加入去离子水，在搅拌下加入乙二胺四乙酸四钠，搅拌10分钟至全溶；

第三步：在经第二步操作后的调合罐中加入聚醚酯、水溶性反式聚醚、阳离子型聚合物、辛癸酸搅拌至透明；

第四步：在经第三步操作后的调合罐中取样进行质量指标检测，产品指标检测合格后装桶。

实施例2

一种长效全合成镁合金切削液的加工方法，包括如下质量百分数配比的原料：二乙醇胺硼酸酯14％，聚醚酯8％，水溶性反式聚醚10％，三乙醇胺8％，C11～C14二元酸3％，醇醚羧酸2％，烷基膦酸酯2％，乙二胺四乙酸二钠1％，阳离子型聚合物1.5％，异壬酸7％，去离子水43.5％。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种长效全合成镁合金切削液及加工方法，包括如下步骤：

第一步：将去离子水加入到调合罐中，搅拌下加入三乙醇胺，C11～C14二元酸和醇醚羧酸，搅拌30分钟，至溶液透明无不溶物；

第二步：往经第一步操作后的调合罐中加入去离子水，在搅拌下加入乙二胺四乙酸二钠，搅拌10分钟至全溶；

第三步：在经第二步操作后的调合罐中，在搅拌下加入二乙醇胺硼酸酯、聚醚酯、反式聚醚共聚物、阳离子型聚合物、烷基膦酸酯、异壬酸，搅拌至透明；

第四步：在经第三步操作后的调合罐中取样进行质量指标检测，产品指标检测合格后装桶。

实施例3

一种长效全合成镁合金切削液的加工方法，包括如下质量百分数配比的原料：二乙醇胺硼酸酯12％，聚醚酯16％，乙醇胺8％，C11～C14二元酸3％，醇醚羧酸2％，烷基膦酸酯2％，乙二胺四乙酸四钠2％，阳离子型聚合物1.5％，辛癸酸4％，去离子水49.5％。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种长效全合成镁合金切削液及加工方法，包括如下步骤：

第一步：将去离子水加入到调合罐中，搅拌下加入三乙醇胺，C11～C14二元酸和醇醚羧酸，搅拌30分钟，至溶液透明无不溶物；

第二步：往经第一步操作后的调合罐中加入去离子水，在搅拌下加入乙二胺四乙酸四钠，搅拌10分钟至全溶；

第三步：在经第二步操作后的调合罐中，在搅拌下加入二乙醇胺硼酸酯、聚醚酯、辛癸酸，搅拌至透明；

第四步：在经第三步操作后的调合罐中取样进行质量指标检测，产品指标检测合格后装桶。

下述表格为：长效全合成镁合金切削液实施例的测试结果表

该全合成镁合金切削液具有如下优点：

一：本全合成镁合金切削液是一种单相水溶液体系，其稳定性极大优于乳化液和微乳液，镁合金加工过程中，不存在因镁离子的不断增加而导致切削液破乳造成油水分离的现象，确保切削液长期稳定使用；

二：本全合成切削液不含油脂及脂肪酸皂、不含阴离子化合物，避免了活泼的镁离子与切削液的添加剂产生化学反应而失效，使切削液能长期稳定发挥冷却、润滑、防锈、清洗作用；

三：本全合成切削液所用的醚类润滑添加剂，既有良好的润滑作用，同时有优异的抗杂油和低的起泡性，保证了水基切削液高品质的性能；

四：本全合成切削液对微生物有很强的抗御能力，加上采用了高性能的杀菌剂和沉降剂，使切削液保持长期稳定的品质，可以连续使用不排放，从根本上解决水基切削液废液处理复杂及废液排放造成环境污染的问题，同时也有效提高了生产效率，降低了切削加工的生产成本。

综上所述：本长效全合成镁合金切削液及加工方法，全合成镁合金切削液是一种单相水溶液体系，稳定性极大优于乳化液和微乳液，不存在因镁离子的不断增加而导致切削液破乳造成油水分离的现象，确保切削液长期稳定使用；不含油脂及脂肪酸皂、不含阴离子化合物，避免了活泼的镁离子与切削液的添加剂产生化学反应而失效，使切削液能长期稳定发挥冷却、润滑、防锈、清洗作用；添加的醚类润滑添加剂既有良好的润滑作用，同时有优异的抗杂油和低的起泡性，保证了水基切削液高品质的性能；采用了高性能的杀菌剂和沉降剂，使切削液保持长期稳定的品质，可以连续使用不排放，从根本上解决水基切削液废液处理复杂及废液排放造成环境污染的问题，同时也有效提高了生产效率，降低了切削加工的生产成本。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种长效全合成镁合金切削液，其特征在于，包括以下质量百分数配比的原料：水溶性极压添加剂8-16％，水溶性润滑添加剂12-18％，水溶性防锈添加剂4-10％，镁合金缓蚀剂2-5％，抗硬水剂2-4％，阳离子表面活性剂1-3％，助剂2-6％，剩余添加液-去离子水；

所述水溶性极压添加剂为二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯的一种或二种混合物；

所述水溶性润滑添加剂为聚醚酯和水溶性反式聚醚；

所述水溶性防锈添加剂为癸二酸、三元酸、C11～C14的二元酸与三乙醇胺的反应物中的一种或二种混合物；

所述镁合金缓蚀剂的主要成分采用烷基膦酸酯，为一种高效的有色金属缓蚀剂；

所述抗硬水剂为EDTA之类的螯合剂和醇醚羧酸铵盐；

所述阳离子表面活性剂为一种阳离子型聚合物，是一种广谱高效的阳离子杀菌剂，同时也是一种高效的水溶液沉降剂；

所述助剂为异壬酸、辛癸酸。

2.一种根据权利要求1所述的长效全合成镁合金切削液的加工方法，其特征在于：包括如下质量百分数配比的原料：二乙醇胺硼酸酯12％，聚醚酯10％，水溶性反式聚醚6％，三乙醇胺8％，三元酸3％，醇醚羧酸2％，烷基膦酸酯1.5％，乙二胺四乙酸四钠2％，阳离子型聚合物1％，辛癸酸6％，去离子水48.5％，

包括如下步骤：

S1：将三乙醇胺加入到调合罐中，升温至80℃，停止加热，在搅拌下加入三元酸跟醇醚羧酸，搅拌约30分钟至透明；

S2：往S1中调合罐中加入去离子水，在搅拌下加入乙二胺四乙酸四钠，搅拌10分钟至全溶；

S3：在S2中调合罐中加入聚醚酯、水溶性反式聚醚、阳离子型聚合物、辛癸酸搅拌至透明；

S4：在S3中调合罐中取样进行质量指标检测，产品指标检测合格后装桶。