CN1995300A - 用于金属加工的切削液组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于金属加工的切削液组合物，主要解决含钴合金在切削液中易腐蚀并发生钴渗出的问题。本发明通过采用以重量百分比计由0.1～10％含有三嗪类抑钴添加剂、0.5～40％防锈剂、0.05～5％腐蚀抑制剂、0.2～20％pH值调整剂以及余量的选自水、基础油或其混合物组成切削液组合物的技术方案较好地解决了该问题，可用于含钴刀具或含钴加工材料的切削加工过程中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于金属加工的切削液组合物。
背景技术
在金属加工刀具中，含钴硬质合金被越来越广泛应用。在加工这些刀具和使用这些刀具进行金属加工的过程中，材料中的金属钴会溶入切削液中，使切削液变成粉红色或深红色。钴的持续渗出不仅加快了刀具和材料的腐蚀损耗和工件精度。更重要的是因为钴对人类健康和自然环境的危害受到环保法规的严格控制。据医学研究表明，钴不仅导致人类哮喘、支气管纤维变性，还对心脏、皮肤、甲状腺和血细胞有影响。因此，尽可能减少工作环境中钴的含量是人们追求的目标。使用能够抑制钴渗出的特殊切削液是减少刀具和加工材料中钴渗出的有效方法。
国外自20世纪80年代就开展了相关工作。John M.McChesney等申请了3篇内容基本相同的专利，US4315889、EP0068061和CA1144144，这3篇专利描述了通过加入三氮唑或噻二唑类化合物有效抑制了钴的渗出。Skld Rolf等在US4976919和EP0180561中提到通过一种烷基醇胺类物质起到抑钴的作用，又在专利US6432890中将单或二烷基磷酸酯与烷基醇胺复合使用，认为可以进一步改善金属加工液的抑钴效果。但含磷的水溶性切削液废液排放后易对水体产生富磷化影响。
上述文献中公开的抑钴剂，均没有涉及到能够同时解决抑制微生物生长的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是含钴合金在切削液中易腐蚀并发生钴渗出的问题。提供一种新的用于金属加工的切削液组合物。该切削液组合物用于含钴刀具加工或含钴金属材料加工过程中具有抑制金属钴渗出效果好，对环境友好，同时具有良好的抗微生物性能，能够有效抑制切削液微生物的繁殖，同时切削液中不需要再添加其他抗菌剂，也能保持良好的生物稳定性的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种用于金属加工的切削液组合物，以重量百分比计包括以下组分：
a)0.1～8％抑钴添加剂；
b)0.5～40％防锈剂；
c)0.05～5％的腐蚀抑制剂；
d)0.2～20％的pH值调整剂；
e) 0.5～40％的乳化剂；
f)余量的选自水、基础油或其混合物；
其中抑钴添加剂为具有通式(I)的三嗪类化合物：
式(I)中R1、R2或R3均选自H、C1～C20的烷基或含羟基或羧基官能团的C1～C20的烷基。
上述技术方案中，以重量百分比计抑钴添加剂的用量优选范围为0.2～8％，防锈剂的用量优选范围为1～30％，腐蚀抑制剂的用量优选范围为0.1～4％，pH值调整剂的用量优选范围为0.5～15％，乳化剂的用量优选范围为2～30％。防锈剂优选方案选自羧酸、硼酸、醇胺或磺酸盐中的至少一种，其中羧酸优选方案选自C2～C20的烷基的一元或二元羧酸中的至少一种；醇胺优选方案选自二甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的至少一种；磺酸盐优选方案选自磺酸钠、磺酸钙或磺酸镁中的至少一种。腐蚀抑制剂优选方案选自具有通式(II)或(III)的苯并三氮唑类化合物中的至少一种：
式(II)或(III)中，R为H或甲基；
式(II)中，R′选自H或C1～C20的烷基；
式(III)中，R″选自C2～C15的烷基，优选方案为选自C4～C10的烷基。pH调整剂优选方案选自二甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的至少一种。乳化剂优选方案选自聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯、多元醇酯、磺酸钠或醇胺皂中的至少一种。基础油优选方案选自矿物型基础油或合成型基础油中的至少一种。切削液组合物的优选方案为组合物中还包括选自润滑油添加剂、抗泡剂或偶合剂中的至少一种，润滑添加剂优选方案选自硫化脂肪酸酯、多元醇酯、硫化油皂或植物油中的至少一种，以重量百分比计润滑添加剂的用量为0.1～20％，优选范围为1～10％；抗泡剂优选方案选自聚醚类抗泡剂或乳化硅油中的至少一种，以重量百分比计抗泡剂的用量为0.0001～1％，优选范围为0.01～0.1％；偶合剂优选方案选自异丙醇、乙二醇或多元醇中的至少一种，以重量百分比计偶合剂的用量为0.01～5％，优选范围为0.01～3％。
本发明中所述的氢化均三嗪类化合物通过在金属表面形成钝化保护模，有效抑制了金属加工表面钴的渗出；同时该类化合物作为一类甲醛释放型添加剂，本发明人意外地发现。该物质具有优良抗微生物性能的同时还具有钴腐蚀抑制作用。采用本发明的切削液组合物用于含钴硬质合金的加工过程，能够有效抑制硬质合金中的钴渗出，减少重金属对水的污染，延长刀具的使用寿命，其抑钴性能达到了＜10ppm的效果，同时还具有优良的抗微生物性能和抗腐蚀性的特点，能够抑制各种有色金属的腐蚀。抗微生物性能的试验证明，其抑菌性能达到了细菌数小于103个/毫升，取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
具体实施方式
【实施例1】
按照表1中的重量百分比，分别称取3克六氢-1，3，5-三羟乙基-均三嗪、10克BA60DX、6克丁二酸、10克二乙醇胺、5克硫化脂肪酸皂、0.4克苯并三氮唑、20克三乙醇胺和45.09克水，在50～70℃温度下加热溶解，搅拌均匀，然后加入0.5克6501和0.01克乳化硅油，继续搅拌至均匀，可得到淡黄色透明液体。将该液体按5重量％比例加水稀释后得到稀释液。
抑钴性能试验所采用粉末合金材料，从某加工车间取来后精磨取得。试验时，先量取100毫升稀释液，然后加入5克含钴的粉末合金材料，充分振摇2分钟后常温放置，之后每间隔8小时振摇一次，5天后液体中钴的溶解量用默克公司的分析棒测定。液体中的钴含量越低，说明该试验液体防渗钴的能力越强。杀菌试验按照ASTM 3946方法，测试经动态培养后切削液中的细菌个数。细菌个数越少，说明切削液的杀菌性能越好。试验结果见表2。
【实施例2～9】和【比较例1～3】
按【实施例1】的各个步骤和条件配制切削液组合物以及测试切削液组合物的抑钴性能和抑菌性能，只是改变各切削液组合物中的组份及含量，其切削液组合物的重量百分组成见表1，试验结果见表2。
表1
| 组分重量％ | 抑钴剂 | 防锈剂 | 润滑添加剂 | 腐蚀抑制剂 | pH值调整剂 | 乳化剂 | 基础油 | 水 | 其它助剂 |
| 实施例1 | 3％六氢-1，3，5-三羟乙基-均三嗪 | 10％BA60 DX6％丁二酸10％二乙醇胺 | 5％硫化脂肪酸皂 | 0.4％苯并三氮唑 | 20％三乙醇胺 | 0.5％6501 | -- | 45.09％ | 0.01％乳化硅油 |
| 实施例2 | 3％六氢-1，3，5-三甲基-均三嗪 | 6％硼酸8％癸二酸14％一异内醇胺 | 2％油酸甘油酯 | 0.35％甲苯三氮唑 | 7％二乙醇胺 | 3％TX-10 | -- | 54.65％ | 2％乙醇 |
| 实施例3 | 3％六氢-1，3，5-三羟甲基-均三嗪 | 15％BA60DX14％三乙醇胺10％壬酸 | 2％季戊四醇酯 | 0.4％1-甲基苯并三氮唑0.05％N，N-二正丁基氨基亚甲基苯三唑 | 10％2-氨基-2-甲基-1-丙醇 | 1％平平加Os-15 | -- | 43.54％ | 1％异丙醇0.01％泡敌 |
| 实施例4 | 2％N-正壬基六氢均三嗪 | 8％Hostacor DT4％硼酸4％2-氨基-2-甲基-1-丙醇 | 2％菜油3％硫化猪油 | 0.5％N，N-二正辛基氨基亚甲基苯三唑0.35％甲苯三氮唑 | 6％-异丙醇胺 | 3％S-805％T-8012％石油磺酸钠 | 10％L-AN15 | 40.14％ | 0.01％泡敌 |
| 实施例5 | 5％N-辛烷醇基六氢均三嗪 | 5％癸二酸3％壬酸5％一异丙醇胺 | 1％棕榈油2％硫化脂肪酸 | 0.6％N，N-二癸基氨基亚甲基苯三唑 | 1％三乙醇胺 | 12％油酸三乙醇胺5％TX-107％S-60 | 18％L-AN56％L-AN32 | 28.9％ | 0.5％二甘醇 |
| 实施例6 | 5％六氢-1，3，5-三乙基均三嗪 | 2％T10210％石油磺酸钠4％三乙醇胺 | 2％三羟甲基丙烷油酸酯2％硫化棉子油 | 0.8％N，N-二正丁基氨基亚甲基苯三唑 | 2％单乙醇胺 | 8％Base 798％平平加OS-15 | 37％T9 | 19.2％ | -- |
| 实施例7 | 4％六氢-1，3，5-三羟乙基均三嗪 | 5％石油磺酸钠5％Hostacor DT5％二乙醇胺 | 2％硫化脂肪酸 | 0.15％甲苯三氮唑0.4％N，N-二正丁基氨基亚甲基苯三唑 | 1％2-氨基-2-甲基-1-丙醇 | 8％油酸三乙醇胺4％S-804％OP-10 | 35％T2224.45％L-AN15 | 1％ | 1％乙醇 |
| 实施例8 | 5％六氢-1，3，5-三甲基均三嗪 | 5％石油磺酸钠5％硬脂酸5％三乙醇胺 | 2％季戊四醇酯3％氧化菜油 | 0.8％N，N-二正丁基氨基亚甲基苯三唑 | 2％2-氨基-2-甲基-1-丙醇 | 4％S-807％石油磺酸钠3％TX-10 | 55.2％L-AN15 | 3％ | -- |
| 实施例9 | 3％六氢均三嗪 | 6％石油磺酸钠5％石油磺酸钡2％硼酸6％二甲基乙醇胺 | 3％氧化菜油3％硫化猪油 | 0.3％N，N-二正辛基氨基亚甲基苯三唑0.4％苯并三氮唑 | 2％三乙醇胺 | 3％TX-72％T-805％Emulgen M | 20％150SN中性油36.49％T9 | 2％ | 0.8％异丙醇0.01％HW |
| 比较例1 | 0 | 10％BA60 DX6％丁二酸10％二乙醇胺 | 5％硫化脂肪酸皂 | 0.4％苯并三氮唑 | 20％三乙醇胺 | 0.5％6501 | -- | 48.09％ | 0.01％乳化硅油 |
| 比较例2 | 0 | 2％T10210％石油磺酸钠4％三乙醇胺 | 2％三羟甲基丙烷油酸酯2％硫化棉子油 | 0.8％N，N-二正丁基氨基亚甲基苯三唑 | 2％二乙醇胺 | 8％Base 798％平平加OS-15 | 37％T9 | 24.2％ | -- |
| 比较例3 | 4％苯并三氮唑 | 5％石油磺酸钠5％Hostacor DT5％二乙醇胺 | 2％硫化脂肪酸 | 0.15％甲苯三氮唑0.4％N，N-二正丁基氨基亚甲基苯三唑 | 1％2-氨基-2-甲基-1-丙醇 | 8％油酸三乙醇胺4％S-804％OP-10 | 35％T2224.45％L-AN15 | 1％ | 1％乙醇 |
T102，中碱值石油磺酸钙，兰州路博润添加剂公司 OP-10，聚氧乙烯仲辛酚醚-10，旅顺化工厂
BA60 DX，硼胺缩合物，polartech公司 Emulgen M，脂肪酸聚氧乙烯醚，Clariant公司
HostacorDT，脂肪酸醇胺缩合物，Clariant公司 L-AN5，全损耗系统用油，高桥炼油厂
6501，十二烷基二乙醇酰胺，上海助剂二厂 L-AN15，全损耗系统用油，高桥炼油厂
TX-10，辛基酚聚氧乙烯醚10，上海高化三厂 L-AN32，全损耗系统用油，高桥炼油厂
TX-7，辛基酚聚氧乙烯醚7，上海高化三厂 T9，环烷基油，尼纳斯公司
平平加Os-15，脂肪醇环氧乙烷缩合物，天津助剂厂 T22，环烷基油，尼纳斯公司
S-80，失水山梨醇油酸酯，天津助剂厂 乳化硅油，上海树脂厂
S-60，失水山梨醇油酸酯，天津助剂厂 HW，非硅抗泡剂，polartech公司
T-80，山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚，天津助剂厂 泡敌，丙三醇聚氧丙烯氧乙烯醚，滨州化工厂
Base 79，磺酸盐，Ferro公司
表2
| 抗菌试验(ASTM3946)，个/毫升 | Co含量ppm | |
| 实施例1 | 6 | 7 |
| 实施例2 | 10 | 9 |
| 实施例3 | 2 | 8 |
| 实施例4 | 0 | 5 |
| 实施例5 | 0 | 6 |
| 实施例6 | 0 | 3 |
| 实施例7 | 0 | 5 |
| 实施例8 | 11 | 8 |
| 实施例9 | 9 | 7 |
| 比较例1 | 大于104 | 220 |
| 比较例2 | 大于106 | 310 |
| 比较例3 | 大于106 | 6 |
Claims (9)
1、一种用于金属加工的切削液组合物，以重量百分比计包括以下组分：
a)0.1～10％抑钴添加剂；
b)0.5～40％防锈剂；
c)0.05～5％的腐蚀抑制剂；
d)0.2～20％的pH值调整剂；
e)0.5～40％的乳化剂；
f)余量的选自水、基础油或其混合物；
其中抑钴添加剂为具有通式(I)的三嗪类化合物：
式(I)中R1、R2或R3均选自H、C1～C20的烷基或含羟基或羧基官能团的C1～C20的烷基。
2、根据权利要求1所述的用于金属加工的切削液组合物，其特征在于以重量百分比计抑钴添加剂的用量为0.2～8％，防锈剂的用量为1～30％，腐蚀抑制剂的用量为0.1～4％，pH值调整剂的用量为0.5～15％，乳化剂的用量为2～30％。
3、根据权利要求1所述的用于金属加工的切削液组合物，其特征在于防锈剂选自羧酸、硼酸、醇胺或磺酸盐中的至少一种；腐蚀抑制剂选自具有通式(II)或(III)的苯并三氮唑类化合物中的至少一种：
式(II)或(III)中，R为H或甲基；
式(II)中，R′选自H或C1～C20的烷基；
式(III)中，R″选自C2～C15的烷基；pH调整剂选自二甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的至少一种；乳化剂选自聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯、多元醇酯、磺酸钠或醇胺皂中的至少一种。
4、根据权利要求3所述的用于金属加工的切削液组合物，其特征在于羧酸选自C2～C20的烷基的一元或二元羧酸中的至少一种；醇胺选自二甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的至少一种；磺酸盐选自磺酸钠、磺酸钙或磺酸镁中的至少一种。
5、根据权利要求3所述的用于金属加工的切削液组合物，其特征在于R″选自C4～C10的烷基。
6、根据权利要求1所述的用于金属加工的切削液组合物，其特征在于基础油选自矿物型基础油或合成型基础油中的至少一种。
7、根据权利要求1所述的用于金属加工的切削液组合物，其特征在于组合物中还包括选自润滑添加剂、抗泡剂或偶合剂中的至少一种。
8、根据权利要求7所述的用于金属加工的切削液组合物，其特征在于润滑添加剂选自硫化脂肪酸酯、多元醇酯、硫化油皂或植物油中的至少一种，以重量百分比计润滑添加剂的用量为0.1～20％；抗泡剂选自聚醚类抗泡剂或乳化硅油中的至少一种，以重量百分比计抗泡剂的用量为0.0001～1％；偶合剂选自异丙醇、乙二醇或多元醇中的至少一种，以重量百分比计偶合剂的用量为0.01～5％。
9、根据权利要求8所述的用于金属加工的切削液组合物，其特征在于以重量百分比计润滑添加剂的用量为1～10％，抗泡剂的用量为0.001～0.1％，偶合剂的用量为0.01～3％。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |