TWI693280B - 鋁合金切削液 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種鋁合金切削液，包含有水溶性複合劑27.3-30.3wt%、鋁腐蝕抑制劑1.7-1.95 wt%、銅腐蝕抑制劑 0.43-0.48 wt%、水性防鏽劑 0.95-11 wt%、以及水 60-66.4 wt%，水溶性複合劑包含有脂肪酸醯胺(Fatty acid amide)、N,N'-亞甲基雙𠰌啉(N,N'-methylenebismorpholine)、二甘醇單丁醚(Diethylene glycol monobutyl ether)、以及二乙醇胺(Diethanolamine)，鋁腐蝕抑制劑包含由路博潤公司(Lubrizol)所製造之包含有磷酸酯衍生物的CP-NF-3、由柯萊恩公司(Clariant)所製造之包含有磷酸酯衍生物的MDIT、或由Innovision公司所販售之包含有磷酸酯衍生物的Innoan ALI，銅腐蝕抑制劑包含有甲苯并三唑衍生物，水性防鏽劑包含由三醇國際貿易股份有限公司所販售之包含有硼酸衍生物的JK 203A-10。藉此，該鋁合金切削液具有良好的乳化安定性、鋁腐蝕抑制性及鐵材防鏽性能。
Description
本發明與切削液有關，特別是指一種鋁合金切削液。
鋁合金因其主要合金元素不同而區分為多種系列，其中以鋅為主要合金元素的7075系鋁合金其強度高、硬度高且質量輕，常用於航太、汽車或3C產品等新興產品上，然而其耐腐蝕性不佳，使得7075系鋁合金於加工時的困難度相較其他系列鋁合金高的許多，因此需慎選加工時用的切削液，以確保7075系鋁合金不會在加工過程中產生腐蝕氧化，除此之外，所選切削液不僅要對鋁合金具有良好的防腐蝕性能，同時也要防止鐵質或銅質的加工器具因切削液中的成分鏽蝕而加速損壞。一般水性切削液可分為乳化型、微乳化型(半乳化型)、及合成型切削液，其中因微乳化型切削液集結了乳化型及合成型切削液的潤滑、冷卻及清洗性能，使微乳化型切削液成為市面上最廣為使用的切削液。雖然目前市面上已有多種不同配方的切削液可供使用者選擇，然要如何令切削液的功能更臻完善，例如較佳的乳化安定性、較長的鋁腐蝕抑制時間及鐵材防鏽時間，成為所屬領域的業者一共同努力的目標。
本發明之一目的在於提供一種鋁合金切削液，具有良好的乳化安定性、鋁腐蝕抑制性及鐵材防鏽性能。
為了達成上述目的，本發明之鋁合金切削液包含有水溶性複合劑 27.3-30.3 wt%、鋁腐蝕抑制劑1.7-1.95 wt%、銅腐蝕抑制劑 0.43-0.48 wt%、水性防鏽劑 0.95-11 wt%、以及水 60-66.4 wt%，該水溶性複合劑包含有脂肪酸醯胺(Fatty acid amide)、N,N'-亞甲基雙𠰌啉(N,N'-methylenebismorpholine)、二甘醇單丁醚(Diethylene glycol monobutyl ether)、以及二乙醇胺(Diethanolamine)，該鋁腐蝕抑制劑包含由路博潤公司(Lubrizol)所製造之包含有磷酸酯衍生物的CP-NF-3、由柯萊恩公司(Clariant)所製造之包含有磷酸酯衍生物的MDIT、或由Innovision公司所販售之包含有磷酸酯衍生物的Innoan ALI，該銅腐蝕抑制劑包含有甲苯并三唑衍生物，該水性防鏽劑包含由三醇國際貿易股份有限公司所販售之包含有硼酸衍生物的JK 203A-10。藉此，該鋁合金切削液具有良好的乳化安定性、鋁腐蝕抑制性及鐵材防鏽性能。
以下藉由六較佳實施例詳細說明本發明的技術內容及特徵，本發明之鋁合金切削液包含有水溶性複合劑、鋁腐蝕抑制劑、銅腐蝕抑制劑、水性防鏽劑以及水。
該鋁合金切削液中的各成份及其重量百分比分別為：
水溶性複合劑27.3-30.3 wt%，該水溶性複合劑包含有脂肪酸醯胺(Fatty acid amide)、N,N'-亞甲基雙𠰌啉(N,N'-methylenebismorpholine)、二甘醇單丁醚(Diethylene glycol monobutyl ether)、以及二乙醇胺(Diethanolamine)，於本實施例中，該水溶性複合劑為由路博潤公司(Lubrizol)所製造之Lubrizol
®5481。
鋁腐蝕抑制劑1.7-1.95 wt%，該鋁腐蝕抑制劑包含由路博潤公司(Lubrizol)所製造之包含有磷酸酯衍生物的CP-NF-3、由柯萊恩公司(Clariant)所製造之包含有磷酸酯衍生物的MDIT、或由Innovision公司所販售之包含有磷酸酯衍生物的Innoan ALI。
銅腐蝕抑制劑0.43-0.48 wt%，包含有甲苯并三唑衍生物，於本實施例中，該銅腐蝕抑制劑係包含由巴斯夫公司(BASF)所製造之Irgament
®42。
水性防鏽劑 0.95-11 wt%，該水性防鏽劑包含由三醇國際貿易股份有限公司所販售之包含有硼酸衍生物的JK 203A-10。
水 60-66.4 wt%。
以下藉由具體實施例及比較例來進一步說明本發明的技術方案，需要說明的是，於比較例中，該鋁腐蝕抑制劑選自由贏創工業(Evonik Industries)所製造之包含有磷酸酯衍生物的rewocoros
®AL-200、由安鋒實業股份有限公司所販售之包含有聚氧烯衍生物的G50-N、由安鋒實業股份有限公司所販售之包含有聚氧烯衍生物的G50-50、及路博潤公司(Lubrizol)所製造之包含有磷酸酯衍生物的CP-NF-12中任一項。
需要說明的是，下述鋁腐蝕測試方式係以水作為溶劑，將鋁合金切削液稀釋至濃度10 %的測試溶液，首先將測試溶液淋過整個測試鋁片，接著將部分測試鋁片浸入測試溶液中靜置，並分別於2小時(2H)、4小時(4H)、24小時(24H)、48小時(48H)以及72小時(72H)後進行觀察測試鋁片中未浸泡、浸泡以及兩者相交之處，同時採用1b、2b、3b代號表示三種腐蝕程度，其中1b為未腐蝕，2b為輕度腐蝕，即測試鋁片之浸泡處些微變色，3b為中度腐蝕，即測試鋁片之浸泡處明顯變色，且浸泡處與未浸泡處之間具有顯著介面，若腐蝕程度達3b，則停止紀錄。
首先，本發明係採用由路博潤公司(Lubrizol)所製造之Lubrizol
®5481的水溶性複合劑取代傳統微乳化型切削液的潤滑劑、乳化劑、殺菌劑與防鏽劑等成分，該水溶性複合劑的分散性相較於直接使用上述成分來的好，可避免油水分層，使本發明之鋁合金切削液可具有良好的乳化安定性。
表1
由表1的比較例一可知，水性複合劑無法有效抑制鋁腐蝕，因此，該鋁合金切削液仍需添加鋁腐蝕抑制劑來達成抑制鋁腐蝕的功能，以下即以實驗測試添加各種鋁腐蝕抑制劑之抑制腐蝕效果。
表2
由表2的比較例二至八可知，由路博潤公司(Lubrizol)所製造之包含有磷酸酯衍生物的CP-NF-3添加量達0.5克時開始展現鋁腐蝕抑制效果，但當添加量達1.75克時(即比較例八)，外觀呈褐色微霧狀，其乳化安定性不佳，進而可能影響鋁腐蝕抑制效果，故比較例八未作鋁腐蝕測試。因此由表2得出，該鋁腐蝕抑制劑為 CP-NF-3時添加量為0.5至1.5克具有良好的鋁腐蝕抑制性能。
表3
表4
由表3及表4的比較例九至十六可知，由柯萊恩公司(Clariant)所製造之包含有磷酸酯衍生物的MDIT添加量達0.5克時開始展現鋁腐蝕抑制效果，但當添加量達2克時(即比較例十六)，外觀呈褐色微霧狀，其乳化安定性不佳，進而可能影響鋁腐蝕抑制效果，故比較例十六未作鋁腐蝕測試。因此由表3及表4得出，該鋁腐蝕抑制劑為MDIT時，添加量為0.5至1.75克具有良好的鋁腐蝕抑制性能。
表5
由表5的比較例十七至二十二可知，由贏創工業(Evonik Industries)所製造之包含有磷酸酯衍生物的rewocoros
®AL-200達0.5克時開始展現鋁腐蝕抑制效果，但當添加量達1.5克時，鋁腐蝕抑制效果便開始下降。因此，該鋁腐蝕抑制劑為rewocoros
®AL-200時，添加量為0.5至1.5克具有良好的鋁腐蝕抑制性能。
表6
由表6的比較例二十三至二十九可知，由Innovision公司所販售之包含有磷酸酯衍生物的Innoan ALI達0.75克時開始展現鋁腐蝕抑制效果，但當添加量達2克時(即比較例二十九)，外觀呈褐色微霧狀，其乳化安定性不佳，進而可能影響鋁腐蝕抑制效果，故比較例二十九未作鋁腐蝕測試。因此由表6得出，該鋁腐蝕抑制劑為Innoan ALI時，添加量為0.75至1.75克具有良好的鋁腐蝕抑制性能。
表7
由表7的比較例三十至三十四可知，安鋒實業股份有限公司所販售之包含有聚氧烯衍生物之G50-N及G50-50不論添加量為何都並不具有鋁腐蝕抑制功效。
表8
由表8的比較例三十五至四十一可知，路博潤公司(Lubrizol)所製造之包含有磷酸酯衍生物的CP-NF-12達0.75克時開始展現鋁腐蝕抑制效果，但當添加量達2克時(即比較例四十一)，外觀呈褐色微霧狀，其乳化安定性不佳，進而可能影響鋁腐蝕抑制效果，故比較例四十一未作鋁腐蝕測試。因此由表8得出，該鋁腐蝕抑制劑為CP-NF-12時，添加量為0.75至1.75克具有良好的鋁腐蝕抑制性能。
由表2至表8的比較例二至四十一可知，包含有聚氧烯衍生物的G50-N及G50-50並不具有鋁腐蝕抑制的功效，因此，該鋁腐蝕抑制劑包含有磷酸酯衍生物的CP-NF-3、MDIT、AL200、ALI以及CP-NF-12始具有鋁腐蝕抑制的功效。然而，由於該鋁合金切削液包含有多量的水，容易造成機床與刀具等加工器具的鏽蝕，其中一般加工器具係由鑄鐵或銅材製成，因此，該鋁合金切削液必須同時具備鑄鐵防鏽與抑制銅腐蝕的性能，故添加預防鐵生鏽的水性防鏽劑以及銅腐蝕抑制劑。
需要說明的是，下述防鏽測試係以水作為溶劑，將該鋁合金切削液稀釋至濃度為5 %的測試溶液並參照1981年版的DIN51360-2測試方法進行測試，並藉由以下符號表示鏽蝕狀況：◎：完全無生繡；○：生繡十點以內；△：1/3的面積生繡；X ：1/2的面積生繡；XX：2/3的面積生繡。
於下列比較例及實施例中，該銅腐蝕抑制劑係採用由巴斯夫公司(BASF)所製造之包含有甲苯并三唑衍生物的Irgament® 42；該水性防鏽劑係採用由三醇國際貿易股份有限公司所販售之包含有硼酸衍生物的JK 203A-10，其中該銅腐蝕抑制劑Irgament® 42定量控制在0.25克。
表9
由表9的實施例一至三及比較例四十二至四十三可知，包含有硼酸衍生物的水性防鏽劑JK 203A-10會與部分的磷酸酯衍生物(即AL200及CP-NF-12)產生交互反應而造成溶液霧化，使其乳化安定性不佳，更是影響了其抑制鋁腐蝕的性能，其他磷酸酯衍生物(CP-NF-3、MDIT及ALI)則無影響。因此，下列實施例係分別採用CP-NF-3、MDIT及ALI其中一項作為鋁腐蝕抑制劑，同時搭配不同添加量的水性防鏽劑JK 203A-10進行實驗測試。
表10
由表10的實施例一、四至七以及實施例四十四可知，採用路博潤公司(Lubrizol)所製造之包含有磷酸酯衍生物的CP-NF-3作為鋁腐蝕抑制劑時，該水性防鏽劑JK 203A-10添加量達0.5克即開始發揮鑄鐵防鏽的功能，但當添加量達5克時(即比較例四十四)，雖然外觀仍呈現透明澄清狀，然其鋁腐蝕抑制效果係大幅下降。因此由表10得出，該鋁腐蝕抑制劑CP-NF-3為1克時，該水性防鏽劑JK 203A-10的添加量以0.5至4克較佳。
表11
由表11的實施例二、八至十一以及比較例四十五至四十七可知，採用柯萊恩公司(Clariant)所製造之包含有磷酸酯衍生物的MDIT作為鋁腐蝕抑制劑時，該水性防鏽劑JK 203A-10添加量達0.5克時即開始發揮鑄鐵防鏽的功能，但當添加量達7克時(即比較例四十七)，雖然外觀仍呈現透明澄清狀，然其鋁腐蝕抑制效果係大幅下降。因此由表11得出，該鋁腐蝕抑制劑MDIT為1克時，該水性防鏽劑JK 203A-10的添加量以0.5至6克較佳。
表12
由表12的實施例三、十二至十五以及比較例四十八至四十九可知，採用由Innovision公司所販售之包含有磷酸酯衍生物的Innoan ALI作為鋁腐蝕抑制劑時，該水性防鏽劑JK 203A-10添加量達0.5克時即開始發揮鑄鐵防鏽的功能，但當添加量達6克時(即比較例四十九)，雖然外觀仍呈現透明澄清狀，然其鋁腐蝕抑制效果係大幅下降。因此由表12得出，該鋁腐蝕抑制劑ALI為1克時，該水性防鏽劑JK 203A-10的添加量以0.5至5克較佳。
由表10至表12可得知，當該鋁腐蝕抑制劑採用CP-NF-3、MDIT或Innoan ALI時，該水性防鏽劑JK 203A-10最佳添加量範圍為0.5至4克，進一步，將表10至12中各成分之添加量(克)轉換為總配方的重量百分比區間可知，該鋁合金切削液之水溶性複合劑Lubrizol
®5481為27.3-30.3 wt%、該鋁腐蝕抑制劑CP-NF-3、MDIT或Innoan ALI為1.7-1.95 wt%、該銅腐蝕抑制劑Irgament
®42為0.43-0.48 wt%、該水性防鏽劑JK 203A-10為0.95-11 wt%、以及水為60-66.4 wt%時，該鋁合金切削液相較於其他比較例中不僅具有良好的防鏽性能與鋁腐蝕抑制性能，更具有良好的乳化安定性。
上述僅為本創作實施例的說明，不可用來限制本創作的專利範圍，舉凡未超脫本創作精神所做的簡易潤飾或變化，均應為本創作申請專利範圍所涵蓋。
無
無
Claims (3)
- 一種鋁合金切削液，包含有： 水溶性複合劑 27.3-30.3 wt%，包含有脂肪酸醯胺(Fatty acid amide)、N,N'-亞甲基雙𠰌啉(N,N'-methylenebismorpholine)、二甘醇單丁醚(Diethylene glycol monobutyl ether)、以及二乙醇胺(Diethanolamine)； 鋁腐蝕抑制劑1.7-1.95wt%，包含由路博潤公司(Lubrizol)所製造之包含有磷酸酯衍生物的CP-NF-3或由柯萊恩公司(Clariant)所製造之包含有磷酸酯衍生物的MDIT、或由Innovision公司所販售之包含有磷酸酯衍生物的Innoan ALI； 銅腐蝕抑制劑 0.43-0.48 wt%，包含有甲苯并三唑衍生物； 水性防鏽劑 0.95-11 wt%，包含由三醇國際貿易股份有限公司所販售之包含有硼酸衍生物的JK 203A-10；以及 水 60-66.4 wt%。
- 如請求項1所述的鋁合金切削液，其中該水溶性複合劑係包含有由路博潤公司(Lubrizol)所製造之Lubrizol ®5481。
- 如請求項1所述的鋁合金切削液，其中該銅腐蝕抑制劑係包含由巴斯夫公司(BASF)所製造之Irgament ®42。
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