CN115340898B - 一种金刚线润滑剂及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种金刚线润滑剂及其制备方法、应用，按重量份主要由以下原料制备而成的：有机溶剂85份～90份；半精炼石蜡2.5份～5份；蜂蜡2.5份～5份；超细石墨粉2份～5份。制备过程中先将半精炼石蜡与蜂蜡加热为液体，然后再与有机溶剂混合均匀后，再加入超细石墨粉进行混合，通过调整原料的加工方式和顺序，使得原料均匀分散混合。本发明提供的金刚线润滑剂通过针对性选择蜡的种类、超细石墨粉的添加以及各个原料的添加比例，使得制备得到的金刚线润滑剂成本低，在金刚线以高线速度切割作业时也能牢牢的附着在金刚线上，且能够有效降低金刚线与线槽之间的摩擦系数，提高金刚线的耐磨性，延长金刚线的使用寿命，提高切割效率。

Description

一种金刚线润滑剂及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及了金刚线润滑剂的技术领域，具体涉及了一种金刚线润滑剂及其制备方法、应用。
背景技术
金刚线切割工艺中，切割对象不同，对金刚线的防磨损要求也所有不同。例如硅行业中金刚线切割多晶硅、单晶硅的切片，因切割物件的整体尺寸较小，采用切削液既可实现冷却和润滑的作用。
但在石材行业的切割方式中，石材荒料尺寸较大(普遍为2.4m*1.6m*0.9m)，使用排锯进行切割是现有技术的普遍方式。通常直接用循环水浇筑在刀头或刀片上进行冷却即可，无需润滑。但金刚线切割石材，使用循环水可以达到冷却的目的，却无法让金刚线保持润滑。拿切削液作为润滑剂对企业来说，承担的成本过高。若涂抹润滑脂在金刚线上，前期确实能保持一定的润滑，降低金刚线与线槽之间的摩擦系数，但当金刚线切割作业时，线速度过快会将润滑脂甩出，从而失去润滑的效果。
同时，金刚线是由不锈钢基线、金刚石颗粒、粉末冶金电镀组成。当金刚线参与切割时，覆盖于表层的粉末冶金被磨损掉，暴露出金刚石颗粒，金刚石颗粒通过挤压石材，超过石材的强度极限，石材发生蹦碎反应，产生划痕。其中粉末冶金能够固定住金刚石颗粒不让其脱落，但在切割过程中，粉末冶金与石材产生阻力，发生摩擦会加快粉末冶金的脱落，也加快了金刚石颗粒的脱落，使得金刚线的寿命明显降低。
研究出既能保证金刚线在较高线速度下长时间的润滑作用，也能提高金刚线的使用寿命的润滑剂具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术金刚线切割大型石材时所使用的润滑剂存在成本高、润滑效果差或在金刚线上的附着性差、金刚线寿命短的问题，提供一种金刚线润滑剂及其制备方法、应用，该金刚线润滑剂的成本低，且在金刚线以高线速度切割作业时也能牢牢的附着在金刚线上，不被甩出，润滑效果好，同时能有效延长金刚线的使用寿命，便于推广应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种金刚线润滑剂，按重量份主要由以下原料制备而成的：
有机溶剂85份～90份；半精炼石蜡2.5份～5份；蜂蜡2.5份～5份；超细石墨粉2份～5份。
本发明提供的金刚线润滑剂，主要由有机溶剂、半精炼石蜡、蜂蜡和超细石墨粉制备而成的，通过针对性选择蜡的种类、超细石墨粉的添加以及各个原料的添加比例，使得制备得到的金刚线润滑剂成本低，在金刚线以高线速度切割作业时也能牢牢的附着在金刚线上，且能够有效降低金刚线与线槽之间的摩擦系数，提高金刚线的耐磨性，延长金刚线的使用寿命，提高切割效率。
其中，润滑剂喷在金刚线上后，有机溶剂携带蜡和超细石墨粉渗透到粉末冶金的微气孔中，等有机溶剂挥发掉后，半精炼石蜡和蜂蜡以及石墨粉能长期驻留在微气孔中，不仅稳固了粉末冶金，也减小了粉末冶金与石材的摩擦，同时，润滑剂在金刚线的表面形成了较大的抓握力，金刚线即使在较快线速度作业下，也能牢牢的附着在金刚线上，不会被轻易磨损掉；同时延长了金刚石颗粒的使用时长，提高了金刚线的使用寿命。
进一步的，所述有机溶剂是92号汽油、无水乙醇、工业酒精、煤油和石油醚中的至少一种。优选地，所述有机溶剂是煤油和92号汽油中的至少一种。研究发现当有机溶剂是煤油或92号汽油时，蜡和石墨粉在有机溶剂中的溶解性更强，操作更加便捷。
进一步的，所述半精炼石蜡为白色固体，质量执行GB/T 254-2010国家标准。
进一步的，所述超细石墨粉的目数≤6000目。研究发现超细石墨粉的粒径直接会影响润滑剂在金刚线上的附着性。超细石墨粉的粒径过大的话，制备的润滑剂会使金刚线在较快线速度连续工作较短时间后即可造成润滑剂脱落，不能充分与润滑剂混合。优选地，所述超细石墨粉的目数为5000目～6000目。更优选地，所述超细石墨粉的目数为5500目～6000目。
进一步的，所述半精炼石蜡与所述蜂蜡的重量比为1:1～2。研究发现合适的比例，会有效降低润滑剂的静摩擦系数。例如所述半精炼石蜡与所述蜂蜡的重量比为1：1、1：1.2、1：1.4、1：1.6、1：1.8或1：2。
进一步的，所述超细石墨粉的重量比：所述半精炼石蜡与所述蜂蜡的合计量为0.4～0.8：1。经过发明人大量的实验研究发现超细石墨粉占两种蜡合计量的比例，对于实现较强的附着性起着关键性的作用，超细石墨粉添加量过大或过少，都不能使金刚线在较高线速度下连续工作5h以上。优选地，所述超细石墨粉的重量比：所述半精炼石蜡与所述蜂蜡的合计量为0.6～0.8：1。
本发明的另一目的是为了提供上述金刚线润滑剂的制备方法。
一种上述金刚线润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将所述半精炼石蜡与所述蜂蜡混合，加热融化为液体，得到第一物料；
步骤2、将所述有机溶剂与所述步骤1得到的第一物料进行混合，搅拌至无固体物质析出，得到第二物料；
步骤3、将所述超细石墨粉与所述第二物料进行混合，搅拌均匀，得到金刚线润滑剂。
本发明提供的金刚线润滑剂的制备方法，首先将半精炼石蜡与蜂蜡加热为液体，然后再与有机溶剂混合均匀后，再加入超细石墨粉进行混合，通过调整原料的加工方式和顺序，使得原料均匀分散混合，保证金刚线润滑剂的良好效果，制备过程简单，易于控制，便于推广，绿色环保，制备过程无污染。
进一步的，所述步骤1中，加热的温度为70℃～90℃。
一种上述金刚线润滑剂在金刚线切割石材工艺中的应用。
本申请提供的金刚线润滑剂在金刚线成功切割石材工艺中开启了新的应用篇章，成本低，使用效果好。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明提供的金刚线润滑剂，主要由有机溶剂、半精炼石蜡、蜂蜡和超细石墨粉制备而成的，通过针对性选择蜡的种类、超细石墨粉的添加以及各个原料的添加比例，使得制备得到的金刚线润滑剂成本低，在金刚线上具有较高的附着性，在金刚线在10m/s～15m/s的线速度作业时也能牢牢的附着在金刚线上，保持连续工作5h不脱落，且能够有效降低金刚线与线槽之间的摩擦系数，提高金刚线的耐磨性，延长金刚线的使用寿命，提高切割效率。
2、本发明提供的金刚线润滑剂喷在金刚线上后，有机溶剂携带蜡和超细石墨粉渗透到粉末冶金的微气孔中，等有机溶剂挥发掉后，半精炼石蜡和蜂蜡以及石墨粉能长期驻留在微气孔中，不仅稳固了粉末冶金，也减小了粉末冶金与石材的摩擦，同时，润滑剂在金刚线的表面形成了较大的抓握力，金刚线即使在较快线速度作业下，也能牢牢的附着在金刚线上，不会被轻易磨损掉；同时延长了金刚石颗粒的使用时长，提高了金刚线的使用寿命。
3.本发明提供的金刚线润滑剂的制备方法，首先将半精炼石蜡与蜂蜡加热为液体，然后再与有机溶剂混合均匀后，再加入超细石墨粉进行混合，通过调整原料的加工方式和顺序，使得原料均匀分散混合，保证金刚线润滑剂的良好效果，制备过程简单，易于控制，便于推广，绿色环保，制备过程无污染。
4、本申请提供的金刚线润滑剂在金刚线成功切割石材工艺中开启了新的应用篇章，成本低，使用效果好。
附图说明
图1为本发明金刚线润滑剂喷涂在金刚线的表面后的显微镜图。
图2为未涂润滑剂的金刚线的显微镜图。
图3为金刚线的粉末冶金和金刚石颗粒基本完全被磨损掉的放大镜图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
制备金刚线润滑剂
步骤1、将3g半精炼石蜡与3g蜂蜡混合，在80℃下加热融化为液体，得到第一物料；
步骤2、将88g的92号汽油与所述步骤1得到的第一物料进行混合，搅拌至无固体物质析出，得到第二物料；
步骤3、将4g的粒径为6000目的超细石墨粉与所述第二物料进行混合，搅拌均匀，得到金刚线润滑剂。
实施例2
制备金刚线润滑剂
步骤1、将2.5g半精炼石蜡与4g蜂蜡混合，在70℃下加热融化为液体，得到第一物料；
步骤2、将90g的石油醚与所述步骤1得到的第一物料进行混合，搅拌至无固体物质析出，得到第二物料；
步骤3、将3g的粒径为5000目的超细石墨粉与所述第二物料进行混合，搅拌均匀，得到金刚线润滑剂。
实施例3
制备金刚线润滑剂
步骤1、将3g半精炼石蜡与2.5g蜂蜡混合，在80℃下加热融化为液体，得到第一物料；
步骤2、将85g的煤油与所述步骤1得到的第一物料进行混合，搅拌至无固体物质析出，得到第二物料；
步骤3、将2.5g的粒径为5000目的超细石墨粉与所述第二物料进行混合，搅拌均匀，得到金刚线润滑剂。
实施例4
制备金刚线润滑剂
步骤1、将5g半精炼石蜡与5g蜂蜡混合，在90℃下加热融化为液体，得到第一物料；
步骤2、将90g的无水乙醇与所述步骤1得到的第一物料进行混合，搅拌至无固体物质析出，得到第二物料；
步骤3、将5g的粒径为6000目的超细石墨粉与所述第二物料进行混合，搅拌均匀，得到金刚线润滑剂。
实施例5
制备金刚线润滑剂
步骤1、将3.25g半精炼石蜡与3g蜂蜡混合，在80℃下加热融化为液体，得到第一物料；
步骤2、将85g的煤油与所述步骤1得到的第一物料进行混合，搅拌至无固体物质析出，得到第二物料；
步骤3、将5g的粒径为5500目的超细石墨粉与所述第二物料进行混合，搅拌均匀，得到金刚线润滑剂。
对比例1
对比例1采用实施例1相同的方法制备金刚线润滑剂，不同之处在于，对比例1未添加超细石墨粉。
制备过程如下：
步骤1、将5g半精炼石蜡与5g蜂蜡混合，在80℃下加热融化为液体，得到第一物料；
步骤2、将88g的92号汽油与所述步骤1得到的第一物料进行混合，搅拌至无固体物质析出，得到金刚线润滑剂。
对比例2
对比例2采用实施例1相同的方法制备金刚线润滑剂，不同之处在于，对比例2未添加半精炼石蜡。
制备过程如下：
步骤1、将6g蜂蜡在80℃下加热融化为液体，得到第一物料；
步骤2、将88g的92号汽油与所述步骤1得到的第一物料进行混合，搅拌至无固体物质析出，得到第二物料；
步骤3、将4g的粒径为6000目的超细石墨粉与所述第二物料进行混合，搅拌均匀，得到金刚线润滑剂。
对比例3
对比例3采用实施例1相同的方法制备金刚线润滑剂，不同之处在于，对比例3未添加蜂蜡。
制备过程如下：
步骤1、将6g半精炼石蜡在80℃下加热融化为液体，得到第一物料；
步骤2、将88g的92号汽油与所述步骤1得到的第一物料进行混合，搅拌至无固体物质析出，得到第二物料；
步骤3、将4g的粒径为6000目的超细石墨粉与所述第二物料进行混合，搅拌均匀，得到金刚线润滑剂。
对比例4
对比例4采用实施例1相同的方法制备金刚线润滑剂，对比例4采用的原料种类，原料用量以及工艺参数与实施例1相同，不同之处在于对比例4采用的超细石墨粉的粒径为8000目。
对比例5
对比例5做了对比例5-1和对比例5-2两组实验，对比例5采用的实施例1相同的方法制备金刚线润滑剂，不同之处在于，改变了超细石墨粉重量与两种蜡合计量的比例，对于原料种类和工艺过程及参数均与实施例1相同。
测试1：
分别将实施例1-5以及对比例1-5制备的润滑剂装入喷壶中均匀的喷洒在金刚线上。对实施例1喷涂润滑剂后的金刚线和未喷涂润滑剂的金刚线分别进行显微镜观察，显微镜图分别如图1和图2所示。
分别对实施例1-5及对比例1-5喷洒过润滑剂的金刚线进行静摩擦系数测试，测试过程如下：将润滑剂分别喷涂在长度一致、线径一致的多根金刚线后，放在圆形胶圈的线槽中，胶圈的线槽模拟的切割线槽，其宽度、深度等都一致。并将金刚线的一端捆绑在一块重量35N的重物上，另一端捆绑在推拉力计上，呈水平90°并匀速的拉扯推拉力计，直至重物突破静摩擦被拉动，记录推拉力计上的读数，得出静摩擦力的大小值。同时对对比例6未喷涂润滑剂的金刚线进行静摩擦系数测试，测试结果如表1所示。
分别对实施例1-5及对比例1-5喷洒过润滑剂的金刚线在10m/s的线速度下，对物料进行切割，同时分别观察10mim后和5h后，金刚线上润滑剂的状态，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003787432710000071
Figure BDA0003787432710000081
Figure BDA0003787432710000091
从表1的测试结果可以看出，本发明提供的金刚线润滑剂，主要由有机溶剂、半精炼石油、蜂蜡和超细石墨粉制备而成的，通过针对性选择蜡的种类、超细石墨粉的添加以及各个原料的添加比例，使得制备得到的金刚线润滑剂成本低，在金刚线上具有较高的附着性，在金刚线在10m/s的线速度作业时也能牢牢的附着在金刚线上，保持连续工作5h不脱落，且能够有效降低金刚线与线槽之间的摩擦系数，提高金刚线的耐磨性，延长金刚线的使用寿命，提高切割效率。对比例1制备的金刚线润滑剂的原料中未添加超细石墨粉，仅有两种蜡包裹在金刚线的表面，在较高线速度连续工作下，较短时间内会出现脱落。对比例2和对比例3制备的金刚线润滑剂分别未添加半精炼石蜡和蜂蜡，单一蜡种固定在金刚线的表面，不能形成交叉网格形态，抓握力不大，在较高线速度连续工作下，较短时间内会出现脱落。对比例4中减小了石墨粉的粒径，虽然能减小润滑剂的静摩擦系数，在较高线速度连续工作下，较短时间内会出现脱落。对比例5中，研究发现超细石墨粉占两种蜡合计量的比例，对于实现较强的附着性起着关键性的作用，超细石墨粉添加量过大或过少，都不能使金刚线在较高线速度下连续工作5h以上。
使用一段参与切割过的金刚线，线径为0.42mm，长度5000米
测试2
在石材尺寸、硬度相同、金刚线线径相同、其余切割参数相同的情况下，喷涂润滑剂的金刚线在切割石材的过程中，比不喷涂润滑剂的金刚线使用寿命更久。
实验一：切割莫氏硬度4.0的大理石，使用总长度为5000米、使用0.45mm线径的金刚线，切割2小时后，检测金刚线的线径和切割面积。
实验二：切割莫氏硬度4.0的大理石，使用一段参与切割过的金刚线，线径为0.42mm，总长度为5000米，切割2小时后，检测金刚线的线径和切割面积。
实验三：切割莫氏硬度4.0的大理石，使用一段参与切割过的金刚线，线径为0.40mm，总长度为5000米，切割2小时后，检测金刚线的线径和切割面积。
实验四：切割莫氏硬度4.0的大理石，使用一段参与切割过的金刚线，线径为0.38mm，总长度为5000米，切割2小时后，检测金刚线的线径和切割面积。
实验一的金刚线为新线，其余的实验二到实验四的金刚线均是参与切割过石材的金刚线。
实验一到四中，喷涂的为实施例1制备的润滑剂。测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0003787432710000101
通过数次切割实验总结，线径为0.45mm的金刚线切割石材，在未润滑的情况下正常切割，金刚线通常在线径0.38mm-0.36mm区间就会发生断线。可以参考图3，通过放大镜观察金刚线的断点区域，粉末冶金和金刚石颗粒已基本全部磨损掉，只剩不锈钢基线。
而喷涂润滑剂的金刚线，让粉末冶金的表层和微气孔中始终残留着蜡与超细石墨粉，减少了金刚与石材的摩擦力，延长了金刚线使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种金刚线润滑剂，其特征在于，按重量份主要由以下原料制备而成的：
有机溶剂 85份～90份 ；半精炼石蜡 2.5份～5份；蜂蜡 2.5份～5份；超细石墨粉2份～5份；所述超细石墨粉的目数≤6000目；所述超细石墨粉的重量：所述半精炼石蜡与所述蜂蜡的合计量为0.4～0.8：1；所述半精炼石蜡与所述蜂蜡的重量比为1:1～2。
2.根据权利要求1所述的金刚线润滑剂，其特征在于，所述有机溶剂是92号汽油、无水乙醇、工业酒精、煤油和石油醚中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的金刚线润滑剂，其特征在于，所述超细石墨粉的目数为5000目～6000目。
4.根据权利要求1所述的金刚线润滑剂，其特征在于，所述超细石墨粉的重量：所述半精炼石蜡与所述蜂蜡的合计量为0.6～0.8：1。
5.如权利要求1-4任意一项所述的金刚线润滑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将所述半精炼石蜡与所述蜂蜡混合，加热融化为液体，得到第一物料；
步骤2、将所述有机溶剂与所述步骤1得到的第一物料进行混合，搅拌至无固体物质析出，得到第二物料；
步骤3、将所述超细石墨粉与所述第二物料进行混合，搅拌均匀，得到金刚线润滑剂。
6.根据权利要求5所述的金刚线润滑剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，加热的温度为70℃～90℃。
7.如权利要求1-4任意一项所述的金刚线润滑剂在金刚线切割石材工艺中的应用。
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