CN103710075B

CN103710075B - 乳化型线切割工作液及其用途

Info

Publication number: CN103710075B
Application number: CN201310468222.1A
Authority: CN
Inventors: 王靖宇; 朱明�; 李谨; 熊星
Original assignee: China Petroleum Chemical Co Lubricating Oil Research And Development (shanghai) Center; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum Chemical Co Lubricating Oil Research And Development (shanghai) Center; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2033-10-09
Also published as: CN103710075A

Abstract

本发明涉及一种乳化型线切割工作液及其用途，主要解决现有技术中乳化型电火花线切割工作液使用寿命短的问题。本发明通过采用以重量份数计包括以下组份：a）1～20份改性松香***剂；b）2～40份植物油油性剂；c）0.2～5份pH值调整剂；d）0.1～10份耦合剂；e）0.1～8份乳化剂；f）25～80份的基础油；其中，所述改性松香***剂选自通过与松香分子结构中的羧基发生酯化反应或中和反应，或者与松香分子结构中的双键发生加成反应、氢化反应、歧化反应或聚合反应而制备的改性松香中的至少一种的技术方案较好地解决了该问题，可用于乳化型电火花线切割工作液的工业生产中。

Description

乳化型线切割工作液及其用途

技术领域

本发明涉及一种乳化型线切割工作液及其用途。

背景技术

随着电子、自动控制等工业技术的不断进步，电火花线切割加工已经发展成一种及其重要的加工手段，在工业界发挥着不可替代的作用。据统计，国内汽车、拖拉机、电机、仪表、轻工电子产品等60％以上需要模具加工，而其中相当大一部分是采用电火花线切割工艺制造的。电火花线切割加工技术有很强的实用价值，应用前景广泛，几乎可以加工具有任何硬度的导电材料，并且加工过程不受宏观力的作用，可以保证较好的加工精度与表面质量。

与普通切削加工不同，电火花线切割加工是利用移动的细金属丝(铜丝或钼丝)作为工具电极，同时把工具电极接高频脉冲电源的负极，工件接高频脉冲电源的正极。当脉冲电压加到两极之间时，便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，并在该局部产生火花放电，从而产生瞬间高温（可达10000℃左右），使工件局部金属材料很快达到熔点、沸点直至气化，从而切割成形。

由于电火花线切割加工的特殊性，线切割工作液除了要具有冷却、排屑、润滑、防锈等功能外，同时作为放电介质直接参与加工过程，其所含某些组分在瞬间高温的加工过程中不可避免的会有所损耗，进而影响加工效率和稳定性，特别是乳化型线切割工作液，油液本身存在酸碱、HLB等多种平衡，部分组分消耗一方面降低其使用性能，另一方面降低其稳定性，进而影响使用寿命。文献“功能化线切割乳化液制备工艺及性能初步研究，朱日辉，南京理工大学，硕士论文，2008年”公开了其研发线切割乳化油产品的使用寿命为60小时，而两种市售乳化油产品的使用寿命为48小时。因此，提高乳化型电火花线切割工作液的使用寿命将进一步拓展其应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中乳化型电火花线切割工作液使用寿命短的问题，提供一种新的乳化型线切割工作液。该组合物可用于高速走丝电火花线切割加工，具有使用寿命高的特点，同时为电火花线切割加工过程提供良好的冷却、排屑、润滑、防锈、消电离作用，保证加工顺利进行。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的乳化型切割工作液的用途。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种乳化型线切割工作液，以重量份数计包括以下组份：

a）1～20份改性松香***剂；

b）2～40份植物油油性剂；

c）0.2～5份pH值调整剂；

d）0.1～10份耦合剂；

e）0.1～8份乳化剂；

f）25～80份的基础油；

其中，所述改性松香***剂选自通过与松香分子结构中的羧基发生酯化反应或中和反应，或者与松香分子结构中的双键发生加成反应、氢化反应、歧化反应或聚合反应而制备的改性松香中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，以重量份数计，改性松香***剂的用量为2～15份，植物油油性剂的用量为5～30份，pH值调整剂的用量为0.5～4份，耦合剂的用量为0.2～5份，乳化剂的用量为0.1～5份，基础油的用量为35～70份。更优选地，改性松香***剂的用量为5～13份，植物油油性剂的用量为6～25份，pH值调整剂的用量为1～3份，耦合剂的用量为1～3，乳化剂的用量为0.5～3份，基础油的用量为45～65份。

上述技术方案中，优选地，所述改性松香***剂选自通过与松香分子结构中的羧基发生酯化反应，或者与松香分子结构中的双键发生加成反应或氢化反应而制备的改性松香中的至少一种。更优选地，所述改性松香***剂选自松香乙二醇酯、松香三元醇酯、松香四元醇酯、马来松香、丙烯酸改性松香、丙烯酸改性松香二甘醇酯、丙烯酸改性松香三甘醇酯、丙烯酸改性季戊四醇酯、马来松香改性丙烯酸树脂、二氢松香或四氢松香中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，所述植物油油性剂选自蓖麻油、大豆油、菜籽油、椰子油、棕榈油、棉籽油或油酸中的至少一种。更优选地，所述植物油油性剂选自大豆油、菜籽油、棕榈油、棉籽油或油酸中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，所述pH值调整剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、一乙醇胺、三乙醇胺或异丙醇胺中的至少一种。更优选地，所述pH值调整剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、三乙醇胺或异丙醇胺中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，所述耦合剂选自水、乙醇、丁醚、C12-C14混合醇或异十三醇中的至少一种。更优选地，所述耦合剂选自水、乙醇或C12-C14混合醇中的至少一种；

上述技术方案中，优选地，所述乳化剂选自C12脂肪醇聚氧乙烯醚（3）、C12脂肪醇聚氧乙烯醚（4）、辛基酚聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物、山梨醇酐单棕榈酸或山梨醇酐单硬脂酸酯中的至少一种。更优选地，所述乳化剂选自C12脂肪醇聚氧乙烯醚（4）、辛基酚聚氧乙烯醚、山梨醇酐单棕榈酸或山梨醇酐单硬脂酸酯中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，所述基础油选自Ⅰ类矿物油、Ⅱ类矿物油、Ⅲ类矿物油、Ⅰ类加氢矿物油、Ⅱ类加氢矿物油、Ⅲ类加氢矿物油或合成油中的至少一种。更优选地，所述基础油选自Ⅰ类加氢矿物油、Ⅱ类加氢矿物油、Ⅲ类加氢矿物油或合成油中的至少一种。

本发明乳化型线切割工作液的制备方法如下：将基础油、改性松香***剂、植物油油性剂、pH值调整剂加入反应釜，充分混合均匀，65～100℃反应6～15小时，加入乳化剂、耦合剂搅拌1～2小时，即得所述乳化型线切割工作液。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：所述乳化型线切割工作液用于高速走丝电火花线切割加工。

上述技术方案中，所述乳化型线切割工作液的组分、重量份数以及优选范围与解决技术问题之一所采取的技术方案相同。

本发明的乳化型线切割工作液用于高速走丝电火花线切割加工时，用去离子水配置成水包油乳化液，乳液浓度以重量计为1～5%。液槽体积为200升，加工电压为70～80V，电极丝为钼丝。

松香是多种树脂酸和少量脂肪酸、中性物质的混合物，其中酸性物质占90%左右。树脂酸主要成分是二萜树脂酸（C₁₉H₂₉COOH），具有一个三元菲环骨架并含有两个双键的一元羧酸，具有双键和羧酸两个反应活性中心。但天然松香存在易氧化、在溶剂中易结晶析出、酸值高、不稳定的缺陷。为了改善以至于消除这些缺陷，可以利用松香结构中羧基和双键引入新官能团以达到改性的目的。松香改性方法是本领域所熟知的，例如文献“松香改性研究概述，广州化工，2007年35卷第5期”所公开的。

本发明充分利用改性松香的稳定性和抗氧性能优良，且同时具有***性、乳化、润滑性能的优点，通过与油性剂、乳化剂的协同作用，能够满足高速走丝电火花线切割加工要求，且使用寿命显著提高，取得了较好的技术效果。

本发明中，线切割工作液排屑性的评价方法见表1。润滑性和冷却性的评价是实际工厂加工中综合性能评价，加工能够顺利进行，无冒烟现象，工件表面光洁一致、无烧伤即润滑性和冷却性能良好。使用寿命主要是指线切割乳化液加工稳定性降低，并且切割速度明显降低，乳化液变得较黑的时间。

表1

级别	排屑情况
		A	工件切割完后，基本能够自动脱落，工件粘有少量的金属屑
B	工件切割完后，用于轻按工件即可掉下，工件粘有少量的金属屑
		C	工件切割完后，需用力按工件才可掉下，工件粘有较多的金属屑
D	工件切割完后，需用工具敲打才可掉下，工件上有类似切削瘤的鼓包

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1～10】

乳化型线切割工作液各组份及其含量见表2。

【比较例1～3】

同【实施例1～3】，只是其中的松香为未改性的天然松香。具体组份及其含量见表2。

【实施例12】

将【实施例1～10】的乳化型线切割工作液用去离子水配置成水包油乳化液评价其性能。乳液浓度以重量计为5%，液槽体积200升，加工电流2A，加工电压75V，电极丝钼丝。性能见表3。

表3

注：排屑性能划分为四个等级，级别描述见表1，其中级别B是工厂实际加工中认可的状态。

由表3可知，本发明乳化型线切割工作液可用于加工不同厚度的轴承钢、紫铜加工，排屑性能、润滑性能和冷却性能优良，使用寿命长。

Claims

1.一种乳化型线切割工作液，以重量份数计由以下组份组成：

a)1～20份改性松香***剂；

b)2～40份植物油油性剂；

c)0.2～5份pH值调整剂；

d)0.1～10份耦合剂；

e)0.1～8份乳化剂；

f)25～80份的基础油；

其中，所述改性松香***剂选自通过与松香分子结构中的羧基发生酯化反应或中和反应，或者与松香分子结构中的双键发生加成反应、氢化反应、歧化反应或聚合反应而制备的改性松香中的至少一种；

所述乳化剂选自C12脂肪醇聚氧乙烯醚(3)、C12脂肪醇聚氧乙烯醚(4)、烷基酚与环氧乙烷缩合物、山梨醇酐单棕榈酸或山梨醇酐单硬脂酸酯中的至少一种。

2.根据权利要求1所述乳化型线切割工作液，其特征在于以重量份数计，改性松香***剂的用量为2～15份，植物油油性剂的用量为5～30份，pH值调整剂的用量为0.5～4份，耦合剂的用量为0.2～5份，乳化剂的用量为0.1～5份，基础油的用量为35～70份。

3.根据权利要求1所述乳化型线切割工作液，其特征在于所述改性松香***剂选自通过与松香分子结构中的羧基发生酯化反应，或者与松香分子结构中的双键发生加成反应或氢化反应而制备的改性松香中的至少一种。

4.根据权利要求3所述乳化型线切割工作液，其特征在于所述改性松香***剂选自松香乙二醇酯、松香三元醇酯、松香四元醇酯、马来松香、丙烯酸改性松香、丙烯酸改性松香二甘醇酯、丙烯酸改性松香三甘醇酯、丙烯酸改性季戊四醇酯、马来松香改性丙烯酸树脂、二氢松香或四氢松香中的至少一种。

5.根据权利要求1所述乳化型线切割工作液，其特征在于所述植物油油性剂选自蓖麻油、大豆油、菜籽油、椰子油、棕榈油、棉籽油或油酸中的至少一种。

6.根据权利要求1所述乳化型线切割工作液，其特征在于所述pH值调整剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、一乙醇胺、三乙醇胺或异丙醇胺中的至少一种。

7.根据权利要求1所述乳化型线切割工作液，其特征在于所述耦合剂选自水、乙醇、丁醚、C12-C14混合醇或异十三醇中的至少一种。

8.根据权利要求1所述乳化型线切割工作液，其特征在于所述基础油选自Ⅰ类矿物油、Ⅱ类矿物油、Ⅲ类矿物油、Ⅰ类加氢矿物油或合成油中的至少一种。

9.权利要求1～8中任一所述乳化型线切割工作液用于高速走丝电火花线切割加工。