CN114317084A

CN114317084A - 切削液及其应用

Info

Publication number: CN114317084A
Application number: CN202111678203.2A
Authority: CN
Inventors: 李少林; 黄宇
Original assignee: Guangzhou Miqi Chemical Co ltd
Current assignee: Guangzhou Miqi Chemical Co ltd
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2041-12-31
Also published as: CN114317084B

Abstract

本发明提供了一种切削液及其应用，切削液按照质量百分数计，其原料组成包括30％～60％的基础油、10％～30％的润滑酯、2％～10％的非离子表面活性剂、3％～10％的阴离子表面活性剂、0.5％～10％的防锈剂、3％～15％的有机胺、1％～10％的耦合剂、2％～6％的缓蚀剂、2％～5％的抗硬水剂、2％～5％的杀菌剂、0％～1％的润湿剂、2％～3.5％的无机碱以及0.01％～1％的消泡剂；非离子表面活性剂的组成包括脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚以及脂肪酸二异丙醇酰胺，缓蚀剂包括磷酸异三葵基酯。上述切削液体系中非离子表面活性剂限定，配合磷酸异三葵基酯有效提高防腐蚀性能，能抑制镁离子析出，提高抗硬水性能。

Description

切削液及其应用

技术领域

本发明涉及金属切削液领域，特别是涉及一种切削液及其应用。

背景技术

镁合金密度小(1.74g/cm³，大约为铝的2/3，铁或钢的1/4)，具有良好的延展性、比强度高、散热性好、抗电磁干扰能力强、良好尺寸稳定性以及优异的机械加工性能等的优点，在很多领域都有广泛地应用，但是镁合金具有极高的化学和电化学活性，在大气、水、工业介质或有机介质等环境中均呈现不同程度的腐蚀，这在一定程度上制约了镁合金的广泛应用。

由于镁合金的化学性质活泼，大大增加了加工过程中的难度，加工过程中生产的镁粉或镁屑会加剧镁离子大量析出溶入切削液中，使得切削液中水硬度急剧上升，从而引起切削液不稳定平衡受到破坏导致析油析皂，防锈下降，容易发臭等各方面性能下降而不能使用。镁合金防腐蚀性能较差，不仅仅在加工过程极易发生氧化腐蚀变色问题，且极易产生氢气，在加工完成后镁合金工件上残留的切削液也会进一步腐蚀工件。目前传统的镁合金切削液因普遍存在抗镁硬水性能较差，即使刚开始使用时较好，但是等醇醚羧酸消耗殆尽时，镁硬度急剧上升，导致抗镁腐蚀性能较差，氢气发生量较多导致作业安全性不佳等问题，已无法适应镁合金的加工要求。

发明内容

基于此，为了解决镁合金加工后的切削液残留腐蚀的问题，有必要提供一种使加工后的镁合金工件在48小时内依然能保持镁合金光亮不受腐蚀的切削液及其应用。

本发明提供一种切削液，以重量百分数计，其原料组成包括：

其中，所述非离子表面活性剂的组成包括脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚以及脂肪酸二异丙醇酰胺，所述缓蚀剂包括磷酸异三葵基酯。

在其中一个实施例中，以重量百分数计，其原料组成包括：

在其中一个实施例中，所述基础油选自矿物油、加氢油以及合成油中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述润滑酯选自植物油改性自乳化酯、植物油酸酯、自乳化酯、四聚蓖麻油酸酯、三羟甲基丙烷酯、油酸异辛酯、己二酸二辛酯以及棕榈酸异辛酯中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述阴离子表面活性剂选自磺酸盐型表面活性剂、脂肪酸盐型表面活性剂、脂肪酸型表面活性剂、羧酸盐型表面活性剂以及二聚酸中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述防锈剂选自硼酸、癸二酸、三元酸以及十二烷二酸中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述有机胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、二环己胺、二甘醇胺、叔丁基乙醇胺、叔丁基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二羟乙基环己胺以及N-甲基二乙醇胺中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述抗硬水剂选自油醇类醇醚羧酸、脂肪醇类醇醚羧酸以及醚羧酸铵盐中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述耦合剂选自异构十三醇、C14-C16格尔伯特醇、异己二醇、乙二醇苯醚、二乙二醇单丁醚以及二丙二醇单丁醚中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述杀菌剂选自1,2-苯并异噻唑-3-酮、六氢-1,3,5-三(2-羟乙基)-S-三嗪、碘代丙炔基氨基甲酸丁酯、苯氧乙醇、吗啉衍生物以及双吗啉衍生物中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述润湿剂选自炔二醇乙氧基化物、十二碳炔醇聚醚以及癸炔二醇中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述消泡剂选自乳化硅油消泡剂、聚醚型消泡剂以及炔二醇类消泡剂中的至少一种。

进一步地，本发明还提供如上述的切削液在制备镁合金切削液中的应用。

通过对上述切削液体系中非离子表面活性剂选用脂肪酸二异丙醇酰胺以及脂肪醇聚氧乙烯醚，进一步配合磷酸异三葵基酯可有效提高切削液的防腐蚀性能，还能进一步抑制镁离子析出，提高其抗硬水性能。此外，上述切削液使加工后的镁合金工件在48小时内依然能保持镁合金光亮不受腐蚀，有效减少镁合金加工后的残留腐蚀问题。

附图说明

图1为实施例的切削液进行残留腐蚀测试结果图；

图2为对比例的切削液进行残留腐蚀测试结果图；

图3为实施例的切削液进行防锈测试结果图；

图4为对比例的切削液进行防锈测试结果图；

图5为实施例与对比例的切削液润滑性测试结果图。

具体实施方式

本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

本发明中的词语“优选地”、“更优选地”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。

当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

其中，非离子表面活性剂的组成包括脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚以及脂肪酸二异丙醇酰胺，缓蚀剂包括磷酸异三葵基酯。

通过对上述切削液体系中非离子表面活性剂选用脂肪酸二异丙醇酰胺以及脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，进一步配合磷酸异三葵基酯可有效提高切削液的防腐蚀性能，还能进一步抑制镁离子析出，提高其抗硬水性能。此外，上述切削液使加工后的镁合金工件在48小时内依然能保持镁合金光亮不受腐蚀，有效减少镁合金加工后的残留腐蚀问题。

可以理解地，上述非离子表面活性剂还可以包括C16-C18脂肪酸酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚以及失水山梨醇油酸酯中的至少一种。

进一步地，上述缓蚀剂还可以包括苯并三氮唑。

在一个具体示例中，上述切削液，以重量百分数计，其原料组成包括：

可以理解地，无机碱优选为氢氧化钾。

在一个具体示例中，基础油选自矿物油、加氢油以及合成油中的至少一种。

在一个具体示例中，润滑酯选自植物油改性自乳化酯、植物油酸酯、自乳化酯、四聚蓖麻油酸酯、三羟甲基丙烷酯、油酸异辛酯、己二酸二辛酯以及棕榈酸异辛酯中的至少一种。

在一个具体示例中，阴离子表面活性剂选自磺酸盐型表面活性剂、脂肪酸盐型表面活性剂、脂肪酸型表面活性剂、羧酸盐型表面活性剂以及二聚酸中的至少一种。

在一个具体示例中，防锈剂选自硼酸、癸二酸、三元酸以及十二烷二酸中的至少一种。

在一个具体示例中，有机胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、二环己胺、二甘醇胺、叔丁基乙醇胺、叔丁基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二羟乙基环己胺以及N-甲基二乙醇胺中的至少一种。

在一个具体示例中，抗硬水剂选自油醇类醇醚羧酸、脂肪醇类醇醚羧酸以及醚羧酸铵盐中的至少一种。

在一个具体示例中，耦合剂选自异构十三醇、C14-C16格尔伯特醇、异己二醇、乙二醇苯醚、二乙二醇单丁醚以及二丙二醇单丁醚中的至少一种。

在一个具体示例中，杀菌剂选自1,2-苯并异噻唑-3-酮、六氢-1,3,5-三(2-羟乙基)-S-三嗪、碘代丙炔基氨基甲酸丁酯、苯氧乙醇、吗啉衍生物以及双吗啉衍生物中的至少一种。

在一个具体示例中，润湿剂自炔二醇乙氧基化物、十二碳炔醇聚醚以及癸炔二醇中的至少一种。

在一个具体示例中，消泡剂选自乳化硅油消泡剂、聚醚型消泡剂以及炔二醇类消泡剂中的至少一种。

可以理解地，上述切削液的制备步骤包括按照组成进行备料，混合。

以下提供具体的实施例对本发明的切削液作进一步详细地说明。以下具体实施方式所涉及到的原料，若无特殊说明，均可来源于市售。

米奇酰胺AMIDEMA321主要组成为脂肪酸二异丙醇酰胺；米奇非离子表面活性剂POLYEM350主要组成为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；米奇磷酸酯PY468主要组成为磷酸异三葵基酯。

实施例1

本实施例提供的切削液的组成如下：

实施例2

本实施例提供的切削液的组成如下：

实施例3

本实施例提供的切削液的组成如下：

对比例1

市面上比较好国内的产品：道普化学镁合金切削液

对比例2

市面上比较好国外的产品：嘉实多镁合金切削液

对比例3

本对比例提供的切削液的组成如下：

对比例4

本对比例提供的切削液的组成如下：

对比例5

本对比例提供的切削液的组成如下：

对比例6

本对比例提供的切削液的组成如下：

取实施例1、2、3和对比例1、2、3、4、5、6的镁合金切削液进行应用实验测试，

具体实验以及结果如下：

1.配制稀释液测试PH值。

由上表看出配制的切削液pH体系在9-11之间，较好的满足现阶段大多数的镁合金加工需求。

2.抗硬水性能测试(镁合金加工硬水浓度一般不会超过2500ppm)

用化学试剂Mg₂SO₄·7H₂O和自来水配制3000ppm镁硬水，用实施例和对比例的镁合金切削液配制质量百分数为10％的3000ppm镁硬水稀释液，常温放置7天后观察稀释液的状态：

3.镁硬水腐蚀测试(镁合金加工硬水浓度一般不会超过2500ppm)

用化学试剂Mg₂SO₄·7H₂O和自来水配制3000ppm镁硬水，用实施例和对比例的镁合金切削液配制质量百分数为10％的3000ppm镁硬水稀释液，将市面常用镁合金片AZ91D片打磨光亮，擦拭干净，用配制好质量百分数为10％的3000ppm镁硬水稀释液在55℃烘箱内半浸泡打磨好的AZ91D镁片，3个小时后观察腐蚀情况：

4.残留腐蚀测试(镁合金工件加工候上面残留的切削液只有一层薄薄的工作液)

用化学试剂Mg₂SO₄·7H₂O和自来水配制3000ppm镁硬水，用实施例和对比例的镁合金切削液配制质量百分数为10％的1000ppm镁硬水稀释液，将市面常用镁合金片AZ91D片打磨光亮，擦拭干净，用配制好质量百分数为10％的1000ppm镁硬水稀释液用滴管滴在打磨好的AZ91D镁片上(液滴为3排3列，过段时间液滴会铺满整个镁片)，常温下放置48个小时后观察腐蚀情况，如图1和图2所示：

5.IP287防锈测试

用化学试剂CaSO₄·2H₂O和蒸馏水配制IP287水溶液，用实施例和对比例的镁合金切削液配制5％IP287水稀释液，在培养皿上将2g铁屑均匀平铺在3.5cm×3.5cm的滤纸上，取2ml，质量百分数为5％的IP287水稀释液均匀滴在铁屑上盖好培养皿盖子，室温放置2h后，用清水冲洗干净铁屑，并放进30℃烘箱烘干，观察在滤纸上留下的锈迹面积，测试结果如图3-4所示。

6.润滑性测试

用实施例和对比例的镁合金切削液配制10％自来水稀释液，在镁铝合金板材上进行攻丝扭矩润滑性测试(对比条件：镁铝合金板材，1500RPM，300NCM)，结果如下，其中MAX，Mean越小表示润滑性越好，测试结果如图5所示。

本发明的镁合金切削液pH值比普通市面所售产品要高，在实验中发现，pH值越高对镁片的抗腐蚀和残留腐蚀效果都更佳，因为较高得pH值使得镁片表面发生化学钝化形成一层化学保护薄膜，对进一步的腐蚀起抑制作用，配合米奇磷酸酯抗腐蚀效果达到最佳；高pH值下耐菌性更强更长时间的保持切削液不发臭，保持稳定性更好。本发明的切削液耐硬水程度更高，并且能够长时间的保持稳定，在高强度下的镁硬水下抗腐蚀也比大多数的市面上所售的国内外产品要好，使用时间液比较长而不用担心出现析油析皂分层等问题，更重要的是解决了目前市面上产品很难做到的加工后的残留腐蚀问题，使得加工过后的镁合金工件曝露在空气中在48小时内依然能保持光亮无腐蚀。通过本发明对上述切削液体系中非离子表面活性剂选用脂肪酸二异丙醇酰胺以及脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，进一步配合磷酸异三葵基酯可有效提高切削液的防腐蚀性能，还能进一步抑制镁离子析出，提高其抗硬水性能。此外，上述切削液使加工后的镁合金工件在48小时内依然能保持镁合金光亮不受腐蚀，有效减少镁合金加工后的残留腐蚀问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑地分析、推理或者有限的实验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种切削液，其特征在于，以重量百分数计，其原料组成包括：

2.如权利要求1所述的切削液，其特征在于，以重量百分数计，其原料组成包括：

3.如权利要求1或2所述的切削液，其特征在于，所述基础油选自矿物油、加氢油以及合成油中的至少一种。

4.如权利要求1或2所述的切削液，其特征在于，所述润滑酯选自植物油改性自乳化酯、植物油酸酯、自乳化酯、四聚蓖麻油酸酯、三羟甲基丙烷酯、油酸异辛酯、己二酸二辛酯以及棕榈酸异辛酯中的至少一种。

5.如权利要求1或2所述的切削液，其特征在于，所述阴离子表面活性剂选自磺酸盐型表面活性剂、脂肪酸盐型表面活性剂、脂肪酸型表面活性剂、羧酸盐型表面活性剂以及二聚酸中的至少一种。

6.如权利要求1或2所述的切削液，其特征在于，所述防锈剂选自硼酸、癸二酸、三元酸以及十二烷二酸中的至少一种。

7.如权利要求1或2所述的切削液，其特征在于，所述有机胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、二环己胺、二甘醇胺、叔丁基乙醇胺、叔丁基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二羟乙基环己胺以及N-甲基二乙醇胺中的至少一种。

8.如权利要求1或2所述的切削液，其特征在于，所述抗硬水剂选自油醇类醇醚羧酸、脂肪醇类醇醚羧酸以及醚羧酸铵盐中的至少一种。

9.如权利要求1或2所述的切削液，其特征在于，所述耦合剂选自异构十三醇、C14-C16格尔伯特醇、异己二醇、乙二醇苯醚、二乙二醇单丁醚以及二丙二醇单丁醚中的至少一种；和/或

所述杀菌剂选自1,2-苯并异噻唑-3-酮、六氢-1,3,5-三(2-羟乙基)-S-三嗪、碘代丙炔基氨基甲酸丁酯、苯氧乙醇、吗啉衍生物以及双吗啉衍生物中的至少一种；和/或

所述润湿剂选自炔二醇乙氧基化物、十二碳炔醇聚醚以及癸炔二醇中的至少一种；和/或

所述消泡剂选自乳化硅油消泡剂、聚醚型消泡剂以及炔二醇类消泡剂中的至少一种。

10.如权利要求1～9任一项所述的切削液在制备镁合金切削液中的应用。