CN113563958A - 应用于7系航空铝材加工的切削冷却液、制备方法及其使用方法 - Google Patents

应用于7系航空铝材加工的切削冷却液、制备方法及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，切削冷却液原料包括非离子低泡乳化剂、司盘80乳化剂、水性防锈剂、硼酸、苯丙三氮唑、蒸馏妥尔油、二乙二醇环己胺、环烷基基础油、季戊四醇油酸酯、抗硬水剂、耦合剂、消泡剂；不但可以减少主乳化剂的用量，而且还具有润滑、清洗、抗腐败和保护铝材的功能，对铝材表面有很好的封闭和保护作用，能够替代传统的磷酸酯铝材保护剂，克服了传统7系铝材切削液对磷酸酯的依赖，并与其他与极压剂等原材料调配出润滑性能、抗腐蚀性能、清洗性能长期稳定的7系铝材切削冷却液，且废液中不含磷，降低了废水的处理难度。

Description

应用于7系航空铝材加工的切削冷却液、制备方法及其使用 方法
技术领域
本发明涉及一种切削冷却液，具体涉及一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液、制备方法及其使用方法。
背景技术
7系航空铝材具有接近钢的高硬度，焊接性能好，易于加工的特点。在诸多领域都有应用，比如汽车(防撞梁)、航空、火箭和螺旋桨等以及手机中框和后盖，电脑外壳等高端电子产品上。7系铝合金材料对切削液介质比较敏感,容易形成点蚀坑,而点蚀坑的存在会加速形成疲劳裂纹并扩展,从而影响产品结构的寿命。目前切削液制造厂家基本上是采用在体系中添加高比例的磷酸酯铝材保护剂，防止7系铝材在加工过程中氧化变色。磷酸酯是细菌的富养组分，会导致切削液腐败变质，切削液变质后，又会再次引起7系铝材的腐蚀。同时，含磷酸酯的切削液废液会对水质造成影响，增大了废水处理达标的难度。
因此需要一种能够应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，能够解决磷酸酯带来的切削液变质和水污染问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，能够解决磷酸酯带来的切削液变质和水污染问题。
本发明的一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，切削冷却液原料按重量份包括以下组分：非离子低泡乳化剂5-10份、司盘80乳化剂2-5份、水性防锈剂10-20份、硼酸2-5份、苯丙三氮唑0.5-1份、蒸馏妥尔油5-8份、二乙二醇环己胺2-5份、环烷基基础油40-50份、季戊四醇油酸酯8-10份、抗硬水剂0.5-1份、耦合剂1-2份、消泡剂0.05-0.2份；
进一步，切削冷却液原料按重量份包括以下组分：非离子低泡乳化剂8份、司盘80乳化剂3份、水性防锈剂18份、硼酸3份、苯丙三氮唑0.7份、蒸馏妥尔油7份、二乙二醇环己胺4份、环烷基基础油45份、季戊四醇油酸酯9份、抗硬水剂0.7份、耦合剂1.5份、消泡剂0.1份；
进一步，所述非离子低泡乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；
进一步，所述水性防锈剂原料包括按质量比为30:100：120:50的硼酸、三元羧酸、烷基醇胺和葵二酸以及烷基醇胺2倍的蒸馏水；
进一步，所述抗硬水剂为脂肪醇醚羧酸；所述耦合剂为丙三醇；所述消泡剂为三维硅氧烷。
本发明还公开一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液的制备方法，包括以下步骤：
a.制备水性防锈剂：将质量比将硼酸、三元羧酸、烷基醇胺及葵二酸混合加热至透明状态后，加入烷基醇胺2倍的蒸馏水溶解，制得到水性防锈剂；
b.按设定质量百分比将二乙二醇环己胺和蒸馏妥尔油混合加热，先经保温再降温处理后加入环烷基基础油、季戊四醇油酸酯、苯丙三氮唑、抗硬水剂、非离子低泡乳化剂、司盘80乳化剂、耦合剂搅拌，最后加入水性防锈剂和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；
进一步，步骤a中，混合加热至温度为90-100℃反应至溶液呈透明状态；
进一步，步骤b中，按设定质量百分比将二乙二醇环己胺和蒸馏妥尔油混合搅拌并加热至温度为70-90℃，保温一小时后再降温至60℃以下。
本发明还公开一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液的使用方法，将应用于7系航空铝材加工的切削冷却液与水按体积比1:10～20稀释后使用。
本发明的有益效果：本发明的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，采用蒸馏妥尔油和二乙二醇环己胺的反应生成物作为铝材的保护剂，妥尔油主要成分是脂肪酸和松香酸，用于切削冷却液中，不但可以减少主乳化剂的用量，而且还具有润滑、清洗、抗腐败和保护铝材的功能，二乙二醇环己胺和妥尔油反应的生成物，对铝材表面有很好的封闭和保护作用，能够替代传统的磷酸酯铝材保护剂，克服了传统7系铝材切削液对磷酸酯的依赖，并与其他与极压剂等原材料调配出润滑性能、抗腐蚀性能、清洗性能长期稳定的7系铝材切削冷却液，且废液中不含磷，降低了废水的处理难度。
具体实施方式
实施例一
本实施例的本发明的一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，切削冷却液原料按质量百分比包括以下组分：非离子低泡乳化剂5份、司盘80乳化剂2份、水性防锈剂10份、硼酸2份、苯丙三氮唑0.5份、蒸馏妥尔油5份、二乙二醇环己胺2份、环烷基基础油50份、季戊四醇油酸酯10份、抗硬水剂0.5份、耦合剂1份、消泡剂0.05份；所述水性防锈剂原料包括按质量比为30:100：120:50的硼酸、三元羧酸、烷基醇胺和葵二酸以及烷基醇胺2倍的蒸馏水。
其制备方法包括以下步骤：
a.制备水性防锈剂：将质量比将硼酸、三元羧酸、烷基醇胺及葵二酸混合加热至温度为90℃反应至溶液呈透明状态，加入烷基醇胺2倍的蒸馏水溶解，制得到水性防锈剂；
b.按设定质量百分比将二乙二醇环己胺和蒸馏妥尔油混合搅拌并加热至温度为70℃，保温一小时后再降温至60℃以下，然后加入环烷基基础油、季戊四醇油酸酯润滑剂、苯丙三氮唑、抗硬水剂、非离子低泡乳化剂、司盘80乳化剂、耦合剂搅拌，最后加入水性防锈剂和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；产品为浅黄色透明液体。
将本实施例的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液与水按体积比1:10稀释后使用。
实施例二
本实施例的本发明的一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，切削冷却液原料按质量百分比包括以下组分：非离子低泡乳化剂10份、司盘80乳化剂5份、水性防锈剂20份、硼酸5份、苯丙三氮唑1份、蒸馏妥尔油8份、二乙二醇环己胺5份、环烷基基础油50份、季戊四醇油酸酯10份、抗硬水剂1份、耦合剂2份、消泡剂0.2份；所述水性防锈剂原料包括按质量比为30:100：120:50的硼酸、三元羧酸、烷基醇胺和葵二酸以及烷基醇胺2倍的蒸馏水。
其制备方法包括以下步骤：
a.制备水性防锈剂：将质量比将硼酸、三元羧酸、烷基醇胺及葵二酸混合加热至温度为100℃反应至溶液呈透明状态，加入烷基醇胺2倍的蒸馏水溶解，制得到水性防锈剂；
b.按设定质量百分比将二乙二醇环己胺和蒸馏妥尔油混合搅拌并加热至温度为90℃，保温一小时后再降温至60℃以下，然后加入环烷基基础油、季戊四醇油酸酯润滑剂、苯丙三氮唑、抗硬水剂、非离子低泡乳化剂、司盘80乳化剂、耦合剂搅拌，最后加入水性防锈剂和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；产品为浅黄色透明液体。
将本实施例的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液与水按体积比1:20稀释后使用。
实施例三
本实施例的本发明的一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，切削冷却液原料按质量百分比包括以下组分：非离子低泡乳化剂5份、司盘80乳化剂5份、水性防锈剂10份、硼酸5份、苯丙三氮唑0.5份、蒸馏妥尔油8份、二乙二醇环己胺2份、环烷基基础油50份、季戊四醇油酸酯8份、抗硬水剂1份、耦合剂1份、消泡剂0.2份；所述水性防锈剂原料包括按质量比为30:100：120:50的硼酸、三元羧酸、烷基醇胺和葵二酸以及烷基醇胺2倍的蒸馏水。
其制备方法包括以下步骤：
a.制备水性防锈剂：将质量比将硼酸、三元羧酸、烷基醇胺及葵二酸混合加热至温度为90℃反应至溶液呈透明状态，加入烷基醇胺2倍的蒸馏水溶解，制得到水性防锈剂；
b.按设定质量百分比将二乙二醇环己胺和蒸馏妥尔油混合搅拌并加热至温度为90℃，保温一小时后再降温至60℃以下，然后加入环烷基基础油、季戊四醇油酸酯润滑剂、苯丙三氮唑、抗硬水剂、非离子低泡乳化剂、司盘80乳化剂、耦合剂搅拌，最后加入水性防锈剂和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；产品为浅黄色透明液体。
将本实施例的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液与水按体积比1:12稀释后使用。
实施例四
本实施例的本发明的一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，切削冷却液原料按质量百分比包括以下组分：非离子低泡乳化剂10份、司盘80乳化剂2份、水性防锈剂20份、硼酸2份、苯丙三氮唑1份、蒸馏妥尔油5份、二乙二醇环己胺5份、环烷基基础油40份、季戊四醇油酸酯10份、抗硬水剂0.5份、耦合剂2份、消泡剂0.05份；所述水性防锈剂原料包括按质量比为30:100：120:50的硼酸、三元羧酸、烷基醇胺和葵二酸以及烷基醇胺2倍的蒸馏水。
其制备方法包括以下步骤：
a.制备水性防锈剂：将质量比将硼酸、三元羧酸、烷基醇胺及葵二酸混合加热至温度为95℃反应至溶液呈透明状态，加入烷基醇胺2倍的蒸馏水溶解，制得到水性防锈剂；
b.按设定质量百分比将二乙二醇环己胺和蒸馏妥尔油混合搅拌并加热至温度为80℃，保温一小时后再降温至60℃以下，然后加入环烷基基础油、季戊四醇油酸酯润滑剂、苯丙三氮唑、抗硬水剂、非离子低泡乳化剂、司盘80乳化剂、耦合剂搅拌，最后加入水性防锈剂和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；产品为浅黄色透明液体。
将本实施例的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液与水按体积比1:15稀释后使用。
实施例五
本实施例的本发明的一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，切削冷却液原料按质量百分比包括以下组分：非离子低泡乳化剂5份、司盘80乳化剂4份、水性防锈剂13份、硼酸5份、苯丙三氮唑0.8份、蒸馏妥尔油5份、二乙二醇环己胺3份、环烷基基础油45份、季戊四醇油酸酯9份、抗硬水剂0.6份、耦合剂1份、消泡剂0.08份；所述水性防锈剂原料包括按质量比为30:100：120:50的硼酸、三元羧酸、烷基醇胺和葵二酸以及烷基醇胺2倍的蒸馏水。
其制备方法包括以下步骤：
a.制备水性防锈剂：将质量比将硼酸、三元羧酸、烷基醇胺及葵二酸混合加热至温度为98℃反应至溶液呈透明状态，加入烷基醇胺2倍的蒸馏水溶解，制得到水性防锈剂；
b.按设定质量百分比将二乙二醇环己胺和蒸馏妥尔油混合搅拌并加热至温度为85℃，保温一小时后再降温至60℃以下，然后加入环烷基基础油、季戊四醇油酸酯润滑剂、苯丙三氮唑、抗硬水剂、非离子低泡乳化剂、司盘80乳化剂、耦合剂搅拌，最后加入水性防锈剂和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；产品为浅黄色透明液体。
将本实施例的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液与水按体积比1:18稀释后使用。
实施例六
本实施例的本发明的一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，切削冷却液原料按质量百分比包括以下组分：切削冷却液原料按质量百分比包括以下组分：非离子低泡乳化剂8份、司盘80乳化剂3份、水性防锈剂18份、硼酸3份、苯丙三氮唑0.7份、蒸馏妥尔油7份、二乙二醇环己胺4份、环烷基基础油45份、季戊四醇油酸酯9份、抗硬水剂0.7份、耦合剂1.5份、消泡剂0.1份；所述水性防锈剂原料包括按质量比为30:100：120:50的硼酸、三元羧酸、烷基醇胺和葵二酸以及烷基醇胺2倍的蒸馏水。
其制备方法包括以下步骤：
a.制备水性防锈剂：将质量比将硼酸、三元羧酸、烷基醇胺及葵二酸混合加热至温度为92℃反应至溶液呈透明状态，加入烷基醇胺2倍的蒸馏水溶解，制得到水性防锈剂；
b.按设定质量百分比将二乙二醇环己胺和蒸馏妥尔油混合搅拌并加热至温度为75℃，保温一小时后再降温至60℃以下，然后加入环烷基基础油、季戊四醇油酸酯润滑剂、苯丙三氮唑、抗硬水剂、非离子低泡乳化剂、司盘80乳化剂、耦合剂搅拌，最后加入水性防锈剂和消泡剂，继续搅拌至均匀透明；产品为浅黄色透明液体。
将本实施例的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液与水按体积比1:19稀释后使用。
上述实施例中，所述非离子低泡乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；所述抗硬水剂为脂肪醇醚羧酸；所述耦合剂为丙三醇；所述消泡剂为三维硅氧烷。
上述实施例制得的7系铝材切削冷却液兑水稀释后使用，稀释液具有优异的润滑性能、防锈性能及沉降性能，5份稀释液的各项指标达到或超过GB6144-2010有关指标,7系铝片腐蚀为1级,铸铁防锈单片在72h以上，润滑液分散颗粒粒径小于0.10μm。生产出的7系铝材表面光亮，无腐蚀；亦可以用于铜材、压铸铝、5系和普通型材铝的加工；集中油池换油周期为1-2年，单机油池换油周期为10-12个月，减少了废液处理和排放，保护了环境。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，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宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，其特征在于：切削冷却液原料按重量份包括以下组分：非离子低泡乳化剂5-10份、司盘80乳化剂2-5份、水性防锈剂10-20份、硼酸2-5份、苯丙三氮唑0.5-1份、蒸馏妥尔油5-8份、二乙二醇环己胺2-5份、环烷基基础油40-50份、季戊四醇油酸酯8-10份、抗硬水剂0.5-1份、耦合剂1-2份、消泡剂0.05-0.2份。
2.根据权利要求1所述的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，其特征在于：切削冷却液原料按重量份包括以下组分：非离子低泡乳化剂8份、司盘80乳化剂3份、水性防锈剂18份、硼酸3份、苯丙三氮唑0.7份、蒸馏妥尔油7份、二乙二醇环己胺4份、环烷基基础油45份、季戊四醇油酸酯9份、抗硬水剂0.7份、耦合剂1.5份、消泡剂0.1份。
3.根据权利要求1所述的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，其特征在于：所述非离子低泡乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚。
4.根据权利要求3所述的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，其特征在于：所述水性防锈剂原料包括按质量比为30:100：120:50的硼酸、三元羧酸、烷基醇胺和葵二酸以及烷基醇胺2倍的蒸馏水。
5.根据权利要求4所述的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液，其特征在于：所述抗硬水剂为脂肪醇醚羧酸；所述耦合剂为丙三醇；所述消泡剂为三维硅氧烷。
6.根据权利要求5所述的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.制备水性防锈剂：将质量比将硼酸、三元羧酸、烷基醇胺及葵二酸混合加热至透明状态后，加入烷基醇胺2倍的蒸馏水溶解，制得到水性防锈剂；
b.按设定质量百分比将二乙二醇环己胺和蒸馏妥尔油混合加热，先经保温再降温处理后加入环烷基基础油、季戊四醇油酸酯、苯丙三氮唑、抗硬水剂、非离子低泡乳化剂、司盘80乳化剂、耦合剂搅拌，最后加入水性防锈剂和消泡剂，继续搅拌至均匀透明。
7.根据权利要求6所述的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液的制备方法，其特征在于：步骤a中，混合加热至温度为90-100℃反应至溶液呈透明状态。
8.根据权利要求7所述的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液的制备方法，其特征在于：步骤b中，按设定质量百分比将二乙二醇环己胺和蒸馏妥尔油混合搅拌并加热至温度为70-90℃，保温一小时后再降温至60℃以下。
9.根据权利要求1所述的应用于7系航空铝材加工的切削冷却液的使用方法，其特征在于：将应用于7系航空铝材加工的切削冷却液与水按体积比1:10～20稀释后使用。
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