CN117384703A - 专门用于铝合金加工的切削液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种专门用于铝合金加工的切削液及其制备方法，属于切削液技术领域。切削液由以下重量份的原料制成：二乙醇胺17‑27份、纯水40‑50份、硼酸3‑8份、癸二酸0.5‑5份、二聚酸2‑10份、甘油2‑10、太古油5‑15份、脂肪醇聚醚改性磷酸酯0.5‑4份和消泡剂0.05‑0.5份。制备方法包括：(1)先将二聚酸加热熔融，按配比将二乙醇胺和熔融后的二聚酸混合，于60‑80℃下，搅拌反应15‑40分钟；(2)按配比加入纯水，搅拌；(3)按配比加入硼酸和癸二酸，室温下搅拌3‑4小时；(4)按配比加入甘油、太古油、脂肪醇聚醚改性磷酸酯和消泡剂，混匀即得到产品。

Description

专门用于铝合金加工的切削液及其制备方法

技术领域

本发明涉及切削液技术领域，具体涉及一种专门用于铝合金加工的切削液及其制备方法。

背景技术

铝合金为以铝为基添加一定量其他合金元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金的密度为2.63-2.85g/cm³，有较高的强度(σb为110-650MPa)，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。

切削液是一种用在金属切削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，其由多种功能助剂经科学复合配伍而成。作为一种金属切削加工的重要辅助性配套材料，金属切削液能延长刀具和磨具的使用寿命，提高工件的光洁度，降低切削、磨削力，其主要作用包括冷却、润滑、防锈和清洗四个方面。一般使用的切削液主要是油基和水基两类，近年来，水基切削液在冷却性、清洗性、防锈性、润滑性等方面具有显著的特点而得以越来越广泛的应用。

如申请号为CN201910159896.0的专利公开了一种全合成切削液，包括如下组分：三乙醇胺及其衍生物、防锈剂、太古油、甘油、油酸、抗菌剂、水。所述三乙醇胺及其衍生物选自甲醇胺、一乙醇胺、二乙醇胺、丙醇胺、1 ,2-二丙醇胺、一乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸单酯、三乙醇胺硼酸酯、妥尔油酸二乙酰胺硼酸酯中的一种或多种。所述防锈剂包括一元酸、二元酸、三元酸、磺酸盐。

如申请号为CN201510207650.8的专利公开了一种模具钢专用切削液，其由以下重量份数的原料制成：二乙醇胺硼酸多聚羧酸复合酯12-24 份，苯甲酸钠1.5-3.4 份，乙基香草醛4.2-6.2份，磷酸酯2.5-3.7 份，太古油10-16 份，萤光素钠黄5-10 份，一异丙醇胺4-7份，聚丙烯酰胺2-6 份，顺丁烯二酸3-7 份，二聚酸4-10 份，乙二醇6-9 份，电解质2-4 份，磷酸三钠2.4-4.3 份，硫代硫酸钠2.3-4.1 份。

现有技术中，没有专门用于铝合金加工的切削液。另外，SH0365-92标准中的腐蚀试验，要求钢片的腐蚀时间达到24h；铜片的腐蚀时间根据类型，分别达到6h、1h、4h和6h；铝片的腐蚀时间根据类型分别达到4h、1h、4h和4h。即现有标准中，对铝片的腐蚀时间通常超过4h即可，现有的切削液通常以该标准进行设计。本专利公开了专门用于铝合金加工的切削液，在保证润滑性的前提下，对铝的腐蚀性较低。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种专门用于铝合金加工的切削液，专门针对铝合金进行设计，在保证润滑性的前提下，对铝的腐蚀性较低；本发明的目的之二在于提供前述切削液的制备方法，根据原料的特点，采用了特定的加入顺序，制得的产品稳定。其技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种专门用于铝合金加工的切削液，其由以下重量份的原料制成：二乙醇胺17-27份、纯水40-50份、硼酸3-8份、癸二酸0.5-5份、二聚酸2-10份、甘油2-10、太古油5-15份、脂肪醇聚醚改性磷酸酯0.5-4份和消泡剂0.05-0.5份。

优选地，本发明实施例中的专门用于铝合金加工的切削液由以下重量份的原料制成：二乙醇胺20-25份、纯水40-45份、硼酸5-7份、癸二酸1-3份、二聚酸3-5份、甘油5-10份、太古油5-10份、脂肪醇聚醚改性磷酸酯1-3份和消泡剂0.1-0.2份。

优选地，本发明实施例中的专门用于铝合金加工的切削液由以下重量份的原料制成：二乙醇胺25份、纯水43份、硼酸6份、癸二酸3份、二聚酸5份、甘油6份、太古油8份、脂肪醇聚醚改性磷酸酯2份和消泡剂0.2份。

其中，该专门用于铝合金加工的切削液的制备过程为：以二乙醇胺作为溶剂溶解二聚酸并在60-80℃下反应，再加入水，然后加入硼酸和癸二酸，搅拌3-4小时以进行反应，最后加入甘油、太古油、脂肪醇聚醚改性磷酸酯和消泡剂。在本专利中，二聚酸为黏稠液体，不能溶于水中，且粘度大，搅拌困难。本实施例中让二聚酸与二乙醇胺先进行反应。

另一方面，本发明还提供了一种专门用于铝合金加工的切削液的制备方法，该方法包括：

(1)先将二聚酸加热熔融，按配比将二乙醇胺和熔融后的二聚酸混合，于60-80℃下，搅拌反应15-40分钟。

(2)按配比加入纯水，搅拌。

(3)按配比加入硼酸和癸二酸，室温下搅拌3-4小时。

(4)按配比加入甘油、太古油、脂肪醇聚醚改性磷酸酯和消泡剂，混匀即得到产品。

在步骤(1)中二乙醇胺既作为反应物，也作为溶剂；能快速溶解不溶于水的二聚酸，让二聚酸原料的粘度快速降低下来，易于搅拌加工。另外，二乙醇胺与二聚酸反应较二乙醇胺与硼酸和癸二酸困难，则需要先让二乙醇胺与二聚酸先在高温下进行反应，保证二乙醇胺与二聚酸的产物的量。在步骤(3)中，原料均为水溶原料，在水溶剂中，让硼酸和癸二酸与剩余的二乙醇胺继续反应，得到中和产物。在该步骤中，仅室温反应即可，未反应的硼酸、未反应的癸二酸及其与二乙醇胺的反应物和未反应的二乙醇胺在本切削液均有效果。

本发明具有以下优点：

(1)专门针对铝合金设计，对铝合金的腐蚀性小；

(2)产品无异味、无刺激性；

(3)产品质量稳定、抗氧化性强，长时间使用不易乳化，不变色，不变臭，不分层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

实施例1提供了一种专门用于铝合金加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将二聚酸6kg加热熔融，将二乙醇胺25kg和熔融后的二聚酸混合，于75℃下，搅拌反应30分钟。

(2)加入纯水40kg，搅拌。

(3)加入硼酸5kg和癸二酸5kg，室温下搅拌4小时。

(4)加入甘油5kg、太古油10kg、脂肪醇聚醚改性磷酸酯1kg和消泡剂0.1kg，混匀即得到产品。

将产品按质量浓度6wt%配置使用，检测腐蚀性，结果如表1所示：

表1

其中，刺激性，考虑对鼻子和眼睛的刺激性，后同。

实施例2

实施例2提供了一种专门用于铝合金加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将二聚酸5kg加热熔融，将二乙醇胺25kg和熔融后的二聚酸混合，于70℃下，搅拌反应30分钟。

(2)加入纯水43kg，搅拌。

(3)加入硼酸6kg和癸二酸3kg，室温下搅拌3小时。

(4)加入甘油6kg、太古油8kg、脂肪醇聚醚改性磷酸酯2kg和消泡剂0.2kg，混匀即得到产品。

将产品按质量浓度5wt%配置使用，检测腐蚀性，结果如表2所示：

表2

实施例3

实施例3提供了一种专门用于铝合金加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将二聚酸7kg加热熔融，将二乙醇胺20kg和熔融后的二聚酸混合，于75℃下，搅拌反应25分钟。

(2)加入纯水45kg，搅拌。

(3)加入硼酸4kg和癸二酸2kg，室温下搅拌3小时。

(4)加入甘油5kg、太古油5kg、脂肪醇聚醚改性磷酸酯2kg和消泡剂0.4kg，混匀即得到产品。

将产品按质量浓度5wt%配置使用，检测腐蚀性，结果如表3所示：

表3

实施例4

实施例4提供了一种专门用于铝合金加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将二聚酸4kg加热熔融，将二乙醇胺18kg和熔融后的二聚酸混合，于70℃下，搅拌反应20分钟。

(2)加入纯水48kg，搅拌。

(3)加入硼酸4kg和癸二酸4kg，室温下搅拌4小时。

(4)加入甘油3kg、太古油12kg、脂肪醇聚醚改性磷酸酯3kg和消泡剂0.3kg，混匀即得到产品。

将产品按质量浓度7wt%配置使用，检测腐蚀性，结果如表4所示：

表4

实施例5

实施例5提供了一种专门用于铝合金加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将二聚酸2kg加热熔融，将二乙醇胺20kg和熔融后的二聚酸混合，于75℃下，搅拌反应35分钟。

(2)加入纯水42kg，搅拌。

(3)加入硼酸3kg和癸二酸2kg，室温下搅拌3小时。

(4)加入甘油8kg、太古油12kg、脂肪醇聚醚改性磷酸酯2kg和消泡剂0.1kg，混匀即得到产品。

将产品按质量浓度10wt%配置使用，检测腐蚀性，结果如表5所示：

表5

稳定性测试：分别称取实施例1-5的产品1g，置于具塞量筒中，然后配置300ppm的盐水至200mL标线处，盖紧后摇匀，取50ml至试管中，40℃放置7d后观察皂的析出体积(mL)。结果如表6所示：

表6

从表6可以看出，本专利的产品质量非常稳定，长时间使用或放置，不会出现浑浊、分层、变臭、变色和析出皂（在本专利的产品中，含有大量的乳化剂，按理来说产品容易乳化）。

对比例

对比例1为：不加脂肪醇聚醚改性磷酸酯，其他过程与实施例2一致；

对比例2为：将二乙醇胺替换为三乙醇胺，其他过程与实施例2一致；

对比例3为：将癸二酸替换为油酸，其他过程与实施例2一致；

对比例4为：原料与实施例2一致，直接将原料于室温下混合；

对比例5为：原料与实施例2一致，无步骤(2)，步骤(1)按配比将水、二乙醇胺和熔融后的二聚酸混合；

对比例6为：原料与实施例2一致，无步骤(3)，步骤(4)按配比将甘油、太古油、脂肪醇聚醚改性磷酸酯、消泡剂、硼酸和癸二酸搅拌3-4小时；

对比例7为：原料与实施例2一致，无步骤(1)-(2)，在步骤(3)中将二乙醇胺20kg、熔融后的二聚酸、纯水、硼酸和癸二酸直接混合，于70℃下反应3小时。

得到的结果为：

对比例4中得到的产品浑浊，铝合金腐蚀试验小于2h；

对比例5中得到的产品浑浊，铝合金腐蚀试验为5h；

对比例6中得到的产品浑浊，铝合金腐蚀试验为10h,25℃放置3天后产品分层；

对比例6中得到的产品浑浊，铝合金腐蚀试验为8h。

市售产品为：购买市售通用型切削液；结果如表7所示：

表7

以上均采用国标GB/T6144进行检测；

从表7可以看出，本专利的产品不易起泡沫；对铝合金的腐蚀性较市售产品低，对铸铁的腐蚀性较市售产品高，对紫铜的腐蚀性与市售产品差不多。另外，本产品具有良好的润滑性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.专门用于铝合金加工的切削液，其特征在于，其由以下重量份的原料制成：二乙醇胺17-27份、纯水40-50份、硼酸3-8份、癸二酸0.5-5份、二聚酸2-10份、甘油2-10、太古油5-15份、脂肪醇聚醚改性磷酸酯0.5-4份和消泡剂0.05-0.5份。

2.根据权利要求1所述的专门用于铝合金加工的切削液，其特征在于，其由以下重量份的原料制成：二乙醇胺20-25份、纯水40-45份、硼酸5-7份、癸二酸1-3份、二聚酸3-5份、甘油5-10份、太古油5-10份、脂肪醇聚醚改性磷酸酯1-3份和消泡剂0.1-0.2份。

3.根据权利要求1所述的专门用于铝合金加工的切削液，其特征在于，其由以下重量份的原料制成：二乙醇胺25份、纯水43份、硼酸6份、癸二酸3份、二聚酸5份、甘油6份、太古油8份、脂肪醇聚醚改性磷酸酯2份和消泡剂0.2份。

4.根据权利要求1所述的专门用于铝合金加工的切削液，其特征在于，该专门用于铝合金加工的切削液的制备过程为：以二乙醇胺作为溶剂溶解二聚酸并在60-80℃下反应，再加入水，然后加入硼酸和癸二酸，搅拌3-4小时，最后加入甘油、太古油、脂肪醇聚醚改性磷酸酯和消泡剂。

5.如权利要求1-4任一项所述的专门用于铝合金加工的切削液的制备方法，所述方法包括：

(1)先将二聚酸加热熔融，按配比将二乙醇胺和熔融后的二聚酸混合，于60-80℃下，搅拌反应15-40分钟；

(2)按配比加入纯水，搅拌；

(3)按配比加入硼酸和癸二酸，室温下搅拌3-4小时；

(4)按配比加入甘油、太古油、脂肪醇聚醚改性磷酸酯和消泡剂，混匀即得到产品。