CN111826227B - 一种镍基合金高速磨削液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镍基合金高速磨削液配方，包括以下重量份的组分：极压抗磨剂5～10份、碱储备剂20～30份、防锈剂5～15份、缓蚀剂0.5～4份、渗透剂1～5份、空气释放剂0.5～2份和去离子水40～50份。所述极压抗磨剂为巯基噻二唑或巯基噻二唑钠中的至少一种。本发明配方中极压抗磨剂的加入能显著降低磨削液的摩擦系数，磨斑直径增大，表面摩擦效率提高；所制备的镍基合金高速磨削液具有优异的润滑性能，抗磨性能，消泡性能，能满足镍基合金的高速磨削要求，制备的镍基合金工件表面光洁度高，砂轮使用寿命长。本发明还公开了所述镍基合金高速磨削液的制备方法，该制备方法简单方便，可用于工业化批量生产。

Description

一种镍基合金高速磨削液
技术领域
本发明涉及磨削液，具体涉及一种用于镍基合金磨削加工润滑的高速磨削液。
背景技术
镍基合金材料作为重要承力连接基础材料，对于各种零部件的连接具有不可或缺的作用，在核电、航空航天、能源、化工、农机等领域的高端装备制造中有着重要地位。随着我国高铁、核电、航空航天等行业快速发展，所用镍基合金材料通常要有高强度、耐高温、高抗疲劳性、高耐蚀、高可靠性等综合性能。镍基合金材料大多需要磨光后交货。采用普通磨削液进行镍基合金的磨削加工时，存在着磨削力大、磨削温度高、加工硬化严重、磨削效率低、成品质量差强人意等问题。然而，我国镍基合金磨削及高速磨削机床研究起步较晚，目前主要研究工作仍集中在高速磨削机理等方面，对与之配套使用的高速磨削液的研究非常少。
目前，国内现有全合成技术一类主要采用油酸、妥尔油、自乳化酯等含有羧基的脂肪酸类作为主要润滑剂，在高速磨削过程中易产生大量泡沫，导致润滑性不足，磨削温度过高，工件表面烧伤；另一类是采用聚乙二醇400、聚乙二醇600、常规聚醚、嵌段聚醚或反式嵌段聚醚等作为润滑剂，相对含有羧基的脂肪酸类润滑剂而言这类润滑剂泡沫相对较低，但其极性较弱，在高速磨削过程中不易渗透至工件及磨具作用点，空气释放较慢，致使在磨削过程中产生气流屏障，磨削效率低，工件表面质量较差。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种可用于镍基合金高速磨削的磨削液。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种镍基合金高速磨削液，包括以下重量份的组分：极压抗磨剂5～10份、碱储备剂20～30份、防锈剂5～15份、缓蚀剂0.5～4份、渗透剂1～5份、空气释放剂0.5～2份和去离子水40～50份；所述极压抗磨剂为巯基噻二唑和巯基噻二唑钠中的至少一种。本发明所述镍基合金高速磨削液加入巯基噻二唑或巯基噻二唑钠，可显著减低磨削液的摩擦系数，磨斑直径增大，表面摩擦效率提高。将磨削液用于镍基合金的高速磨削加工，磨削加工工件表面光洁度高，工件表面无烧伤，磨削液泡沫少，砂轮使用寿命长。
优选地，所述极压抗磨剂为巯基噻二唑钠。所述极压抗磨剂为巯基噻二唑钠时，水溶性更好。
优选地，所述碱储备剂为单异丙醇胺、二甘醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的至少一种。
优选地，所述防锈剂为柠檬酸、乌洛托品，十二碳二元酸和癸二酸中的至少一种。
优选地，所述缓蚀剂为噻二唑类衍生物、苯并三氮唑及其衍生物和甲基苯并三氮唑及其衍生物中的至少一种。
优选地，所述渗透剂为乙二醇苯醚、丙二醇苯醚和二丙二醇丁醚的至少一种。渗透剂的加入可显著降低磨削液的表面张力，添加了上述渗透剂的磨削液在磨削过程中能有效渗透至砂轮与工件的磨削区，起到良好的润滑和冷却效果。
优选地，所述空气释放剂为聚醚胺。聚醚胺的加入可以显著提高磨削液的消泡性能，在高速磨削过程中有效防止泡沫的产生，从而抑制磨削液气流屏障，防止工件烧伤。优选地，所述聚醚胺的重均分子量为1500～2500，采用该分子量范围的聚醚胺的消泡性能更佳；更优选地，所述聚醚胺重均分子量为2000，其伯胺基连接在脂肪族聚醚主链端基的第二个碳原子上。本发明所使用的聚醚胺可以为市面上购买的
Figure BDA0002526568260000021
D-2000聚胺醚(D2000聚胺醚)。
本发明的目的还在于提供所述镍基合金高速磨削液的制备方法，所述镍基合金高速磨削液为：将碱储备剂、去离子水、防锈剂及缓蚀剂混合搅拌均匀溶解，加入渗透剂、极压抗磨剂以及空气释放剂，搅拌1～1.5h，即得所述镍基合金全合成高速磨削液。
本发明的有益效果在于：本发明所提供的镍基合金高速磨削液具有优异的润滑性能，抗磨性能，消泡性能。无需搭配其他溶剂，稀释后可直接使用并能满足镍基合金的高速磨削要求。添加的极压抗磨剂能显著减低磨削液的摩擦系数，提高摩擦效率。将磨削液用于镍基合金的高速磨削加工，制备的镍基合金工件表面光洁度高，砂轮使用寿命长。本发明还提供了所述磨削液的制备方法，该制备方法简单方便，可工业化批量生产。
具体实施方式
若无特别说明，本发明实施例和对比例中所用原料均购自市场，其中聚醚胺为
Figure BDA0002526568260000031
D-2000聚醚胺(D2000聚胺醚)。
为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，其目的在于详细地理解本发明的内容，而不是对本发明的限制。
实施例1
本发明所述镍基合金高速磨削液的一种实施例，本实施例所述镍基合金高速磨削液中包含以下重量份的组分：巯基噻二唑钠10份、单异丙醇胺10份、二甘醇胺15份、十二碳二元酸5份、癸二酸5份、乌洛托品1份、苯并三氮唑1份、甲基苯并三氮唑1份、二丙二醇丁醚2份、D2000聚醚胺1份及去离子水50份。
本实施例中，所述镍基合金高速磨削液的具体制备方法为：先将单异丙醇胺和二甘醇胺加入到反应釜中，搅拌均匀后加入去离子水、十二碳二元酸、癸二酸、柠檬酸、苯并三氮唑及甲基苯并三氮唑，搅拌至固体完全溶解，再加入二丙二醇丁醚、巯基噻二唑钠及聚醚胺D2000，常温搅拌1h，得到所述镍基合金高速磨削液。
实施例2
本发明所述镍基合金高速磨削液的一种实施例，本实施例所述镍基合金高速磨削液中包含以下重量份的组分：巯基噻二唑5份、单异丙醇胺25份、癸二酸10份、柠檬酸1份、苯并三氮唑1份、二丙二醇丁醚1份、D2000聚醚胺1份及去离子水50份。
本实施例镍基合金高速磨削液的具体制备方法同实施例1，差别仅在于上述磨削液各组分的成分及重量份不同。
实施例3
本发明所述镍基合金高速磨削液的一种实施例，本实施例所述镍基合金高速磨削液中包含以下重量份的组分：巯基噻二唑10份、单异丙醇胺10份、二甘醇胺15份、十二碳二元酸5份、癸二酸5份、柠檬酸1份、苯并三氮唑1份、甲基苯并三氮唑1份、二丙二醇丁醚2份、聚醚胺D2000 1份及去离子水50份。
本实施例镍基合金高速磨削液的具体制备方法同实施例1，差别仅在于上述磨削液各组分的成分及重量份不同。
实施例4
本发明所述镍基合金高速磨削液的一种实施例，本实施例所述镍基合金高速磨削液中包含以下重量份的组分：巯基噻二唑钠10份、单异丙醇胺23份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇3份、十二碳二元酸5份、癸二酸5份、柠檬酸1份、苯并三氮唑1份、甲基苯并三氮唑1份、二丙二醇丁醚1份、丙二醇苯醚1份、D2000聚醚胺1份及去离子水50份。
本实施例镍基合金高速磨削液的具体制备方法同实施例1，差别仅在于上述磨削液各组分的成分及重量份不同。
对比例1
一种全合成合金磨削液，包含以下重量份的组分：单异丙醇胺10份、二甘醇胺15份、十二碳二元酸5份、癸二酸5份、乌洛托品1份、苯并三氮唑1份、甲基苯并三氮唑1份、反式嵌段聚醚(浊点30℃左右)15份、新癸酸8份及去离子水40份。
本对比例1中，所述全合成磨削液的具体制备方法为：先将单异丙醇胺、二甘醇胺加入到反应釜中，搅拌均匀后加入水，十二碳二元酸、癸二酸和苯并三氮唑，搅拌至固体完全溶解，再加入聚醚和新癸酸，常温搅拌1h，得到全合成磨削液。
对比例2
对比例2与实施例1的差别仅在于：本对比例所述磨削液不含二丙二醇丁醚及D2000聚醚胺，巯基噻二唑钠的重量份为3份。
对比例3
对比例3与实施例1的差别仅在于：本对比例所述磨削液不含二丙二醇丁醚，巯基噻二唑钠的重量份为3份。
对比例4
对比例4与实施例1的差别仅在于：本对比例所述磨削液中巯基噻二唑钠的重量份为为3份。
对比例5
对比例5与实施例1的差别仅在于：本对比例所述磨削液中巯基噻二唑钠的重量份为15份。
对比例6
对比例6与实施例1的差别仅在于：本对比例所述磨削液中不含巯基噻二唑钠。
对比例7
对比例7与实施例1的差别仅在于：本对比例所述磨削液中不含D2000聚醚胺。
将制备的实施例1～4镍基合金高速磨削液及对比例1～7磨削液用去离子水稀释为质量分数5％的稀释液后测试其使用性能。测试方法及结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002526568260000061
从表1的数据中可以看出，本发明实施例1～4制备的镍基合金高速磨削液具有优异的润滑抗磨性能，消泡速度快，表面张力低。通过实施例1～4和对比例1和6的测试对比可知，本发明实施例1～4的磨斑直径达0.85mm，摩擦系数均小于0.09，加入极压抗磨剂巯基噻二唑或巯基噻二唑钠可以显著降低磨削液的摩擦系数，磨斑直径增大，表面摩擦效率提高。通过实施例1～4和对比例4、5对比可知，极压抗磨剂含量过低将导致磨削液抗磨效果不佳，对比例4的磨斑直径不到0.7mm，摩擦系数均大于0.12；含量过高对其抗磨效果增强不明显，增加成本。实施例3和实施例4的测试结果对比可知巯基噻二唑钠的水溶性更由于巯基噻二唑，配制母液更澄清透明。通过实施例1～4和对比例2及3的测试结果对比可知，各实施例表面张力约为36～37，而对比例均在40以上，说明加入渗透剂可以显著降低磨削液的表面张力，在磨削过程中磨削液能有效渗透至砂轮与工件的磨削区，起到良好的润滑和冷却效果。通过实施例与对比例2和6对比可知加入空气释放剂可以显著提高磨削液的消泡性能，在高速磨削过程中有效防止泡沫的产生，从而抑制磨削液气流屏障，防止工件烧伤。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种镍基合金高速磨削液，其特征在于，包括以下重量份的组分：极压抗磨剂5~10份、碱储备剂20~30份、防锈剂5~15份、缓蚀剂0.5~4份、渗透剂1~5份、空气释放剂0.5~2份和去离子水40~50份；所述极压抗磨剂为巯基噻二唑和巯基噻二唑钠中的至少一种；所述缓蚀剂为噻二唑类衍生物、苯并三氮唑及其衍生物和甲基苯并三氮唑及其衍生物中的至少一种；所述空气释放剂为聚醚胺，所述聚醚胺的重均分子量为1500~2500。
2.如权利要求1所述镍基合金高速磨削液，其特征在于，所述极压抗磨剂为巯基噻二唑钠。
3.如权利要求1所述镍基合金高速磨削液，其特征在于，所述碱储备剂为单异丙醇胺、二甘醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的至少一种。
4.如权利要求1所述镍基合金高速磨削液，其特征在于，所述防锈剂为柠檬酸、乌洛托品、十二碳二元酸和癸二酸中的至少一种。
5.如权利要求1所述镍基合金高速磨削液，其特征在于，所述渗透剂为乙二醇苯醚、丙二醇苯醚和二丙二醇丁醚的至少一种。
6.如权利要求1~5中任一项所述的镍基合金高速磨削液的制备方法，其特征在于，所述镍基合金高速磨削液的制备方法为：将碱储备剂、去离子水、防锈剂及缓蚀剂混合搅拌均匀溶解，随后加入渗透剂、极压抗磨剂以及空气释放剂，搅拌1~1.5h，即得所述镍基合金高速磨削液。
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