CN104531308A - 一种高性能微乳化切削液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能微乳化切削液，其创新点在于：各原料组分按重量百分比计算，其组成及含量如下：矿物油10-30%、润滑极压剂3-15%、防锈剂5-10%、表面活性剂5-12%、缓蚀剂0.2-3%、杀菌防霉剂0.2-2%、水余量。本发明的切削液不含磷、硫、氯型极压添加剂，通过本发明配方制得的微乳化切削液具有极强的减摩极压性能，能有效抑制鳞刺及积屑瘤的产生，防止刀具粘结磨损，提高加工表面精度及延长刀具的使用寿命，能够满足加工过程中的冷却性能，清洗效果好，独特的配方设计使该微乳化切削液具有极强的生物稳定性，使用周期长，无刺激无污染。

Description

一种高性能微乳化切削液

技术领域

本发明涉及一种高性能微乳化切削液，属于金属切削液领域。

背景技术

金属加工液化学从简单的纯油（切削油）向复杂的水基技术的演变，贯穿了整个20世纪。1910年至1920年间，为提高切削油冷却性、克服其易着火的缺点，最先开发了乳化液。这种金属加工液中的水能持续冷却刀具，减少磨损，从而延长了刀具的寿命，但其防锈性能较差。20世纪50年代，市场上首次出现了全合成金属加工液。相比乳化液，全合成加工液在加工中具有更好的冷却性和防锈性，以及更好的硬水稳定性和生物稳定性，从而带来更长的使用寿命；但其润滑性却不及乳化液，很难适应重负荷加工。

微乳化液是介于乳化液和合成液之间的新型切削液，是继乳化切削液、合成切削液之后，水基切削液的新一代产品，它是微乳化油经水高倍稀释后形成的微乳状、半透明的液体。微乳化液克服了乳化液易腐败、清洗性能差及合成切削液侵蚀机床漆面、润滑性能差等缺陷，避免了油污污染、发霉变质等弊病，综合了乳化液和合成液的优点，有油性、水性双重的极压、润滑、冷却、防锈和清洗能力，是新一代的理想机加工润滑冷却介质。在微乳化切削液中加入减摩极压添加剂，就可得到减摩极压微乳化切削液，可用于较重负荷切削及难加工材料的切削加工。

但现市面上大多数减摩极压微乳化切削液选用的是含硫、磷、氯型极压添加剂，氯离子的存在很容易使黑色金属产生腐蚀，含硫体系则不适合用于铜及铜合金的加工，另外这些添加剂极易造成微生物的繁殖，影响工作液的性能，管理起来比较麻烦。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种高性能微乳化切削液，具有极强的减摩极压性能，能有效抑制鳞刺及积屑瘤的产生，防止刀具粘结磨损，提高加工表面精度及延长刀具的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高性能微乳化切削液，其创新点在于：各原料组分按重量百分比计算，其组成及含量如下：

矿物油         10-30%

润滑极压剂     3-15%

防锈剂         5-10%

表面活性剂     5-12%

缓蚀剂         0.2-3%

杀菌防霉剂     0.2-2%

水             余量

进一步的，所述润滑极压剂是聚醚酯、植物油改性酯、硼酸酯、高分子量多功能极压润滑剂170中的一种或任意几种混合物。

进一步的，所述防锈剂是二元酸、三元酸及其羧酸盐或新癸酸中的一种或任意几种混合物。

进一步的，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。

进一步的，所述阴离子表面活性剂为脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、磺酸盐中的一种或任意几种混合物。

进一步的，所述非离子表面活性剂为C_16-18的聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚、斯盘中的一种或任意几种混合物。

进一步的，所述缓蚀剂为偏硅酸钠、苯并三氮唑、硅氧烷酮中的一种或任意几种混合物。

进一步的，所述杀菌防霉剂为三嗪类、吗啉类、苯并异噻唑啉酮及其衍生物中的一种或任意几种混合物。

 本发明的有益效果如下：

（1）本发明的切削液不含磷、硫、氯型极压添加剂，通过本发明配方制得的微乳化切削液具有极强的减摩极压性能，能有效抑制鳞刺及积屑瘤的产生，防止刀具粘结磨损，提高加工表面精度及延长刀具的使用寿命。

（2）本发明能够满足加工过程中的冷却性能，清洗效果好，独特的配方设计使该微乳化切削液具有极强的生物稳定性，使用周期长，无刺激无污染。

（3）本发明通过选用适合的合成酯部分替代矿物基础油与基础油进行融合，并配以高分子量多功能极压润滑剂170作为润滑主体，同时以高效防锈剂及缓蚀剂、表面活性剂及杀菌防霉剂制成的高性能减摩极压微乳化切削液，具有极强的减摩极压性能，能有效抑制鳞刺及积屑瘤的产生，防止刀具粘结磨损，提高加工表面的加工精度，有效延长刀具的使用寿命。

（4）本发明能够满足加工过程中的冷却性能，低泡沫、清洗效果好；具有优异的防锈抗腐蚀性能，适合铁件、钢件、不锈钢、铝合金等多种金属材质及加工工艺；同时具有极佳的生物稳定性，有效抑制微生物的滋生，使用周期长。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。

实施例1

一种高性能减摩微乳化切削液，由下列重量百分比的成分组成：

基础油         30%

润滑极压剂     5%

防锈剂         7%

表面活性剂     8%

缓蚀剂         0.2%

杀菌防霉剂     2%

水             余量

其中，基础油是30%的70N；

润滑极压剂是硼酸酯5%；

防锈剂是三元酸与三乙醇胺以1:1反应制得的羧酸盐3%、十二碳二元酸2%、十一碳二元酸2%；

表面活性剂为植物油酸盐5%、异构醇聚氧乙烯醚1%、斯盘2%；

缓蚀剂为苯并三氮唑0.2%；

杀菌防霉剂为三嗪衍生物1.8%、苯并异噻唑啉酮0.2%。

实施例2

一种高性能减摩微乳化切削液，由下列重量百分比的成分组成：

          基础油         20%

           润滑极压剂     10%

           防锈剂         5%

           表面活性剂     8%

           缓蚀剂         0.2%

           杀菌防霉剂     1.5%

           水             余量

    其中，基础油是20%的70N；

润滑极压剂是3%高分子量多功能极压润滑剂170、聚醚酯7%，具体的，所述聚醚酯为我公司自主研发的，由长链二元酸与聚醚通过特定的反应条件制得的合成酯（已申请过专利CN103382249A），同时具备防锈及润滑性能；防锈剂是三元酸与三乙醇胺以1:1反应制得的羧酸盐5%；

表面活性剂为妥尔油酸酰胺3%、精制石油磺酸钠4%、C_16-18的聚氧乙烯醚1%；

缓蚀剂为苯并三氮唑0.2%；

杀菌防霉剂为三嗪衍生物1.3%、苯并异噻唑啉酮的0.2%。

实施例3

一种高性能减摩微乳化切削液，由下列重量百分比的成分组成：

           基础油        20%

           润滑极压剂     8%

           防锈剂         5%

           表面活性剂     7%

           缓蚀剂         0.2%

           杀菌防霉剂     1.5%

           水             余量

    其中，基础油是20%的60N；

润滑极压剂是植物油改性聚合酯5%、3%高分子量多功能极压润滑剂170，具体的，该植物油改性聚合酯具有优良的生物稳定性及耐硬水性能，与高分子量多功能极压润滑剂170复配能达到润滑及防锈性能上的协同作用；

防锈剂是羧酸盐5%；

表面活性剂是妥尔油酸酰胺3%、精制石油磺酸钠3%、C_16-18的聚氧乙烯醚1%；

缓蚀剂是苯并三氮唑0.2%；

杀菌防霉剂是吗啉衍生物1.3%、苯并异噻唑啉酮的0.2%。

实施例4

一种高性能减摩微乳化切削液，由下列重量百分比的成分组成：

            基础油        12%

           润滑极压剂     16%

           防锈剂         6%

           表面活性剂     8%

           缓蚀剂         2%

           杀菌防霉剂     2%

           水             余量

     其中，基础油是12%的150N；

润滑极压剂是植物油改性聚合酯8%、8%高分子量多功能极压润滑剂170；

防锈剂是羧酸盐4%、十一碳二元酸2%；

表面活性剂是植物油酸盐4%、妥尔油酸酰胺3%、C_16-18的聚氧乙烯醚1%；

缓蚀剂为硅氧烷酮（铝缓蚀剂）1.8%、苯并三氮唑0.2%；

杀菌防霉剂为吗啉衍生物1.7%及苯并异噻唑啉酮0.3%。

检测本发明的微乳化切削液性能试验，与某润滑油公司生产同类型微乳化切削液进行系列性能对比：

1、腐败性能测试:

利用玉米粉培养法：配制上述4个人实施例5%稀释液各100mL，分别依次加入5g玉米粉、5g碎铁屑、5g铝碎屑（碎屑上沾有腐败液），制成腐败观察液，并记录下初始pH值、外观及气味，然后放入恒温恒湿箱37度保存，前期每隔两天观察记录一次pH值及气味、外观的变化；超过10天后可延至4-5天观察记录一次，至所制腐败液pH值下降至7.0以下或产生臭味，颜色发生变化。

经检测，上述四个实施例，腐败周期均在2个月以上，所制腐败液2个月时，pH值仍在8.5以上，且无气味及颜色上的变化；作为对比项的微乳化切削液，所制腐败液第9天pH值下降至6.5，且产生出刺鼻臭味。

2、润滑性能（润滑油抗磨机）测试：

  测试前，先将润滑油抗磨机开机运转预热30分钟，分别配制5%工作液，倒入油盒，按上装置，每隔30秒放置一个砝码，直至出现异响、卡停出现，共10砝码，试验结束后，测试油盒内残余液体的温度，观察记录钢珠的磨痕，重复试验3次。

经检测，上述四个实施例，均可放置10个砝码，不卡停，无异响，残余液体的温度在45度左右，实施例1的钢珠磨痕在为0.302mm，其余3个实施例的钢珠磨痕均在0.15-0.25mm之间；作为对比项的微乳化切削液，可放置9个砝码，放置第10个时异响并卡停，残余液体的稳定在65度左右，钢珠的磨痕为0.406mm。

3、防锈性能测试：

（IP287）将9cm直径的定性滤纸放在直径9cm的培养皿上；在滤纸上均匀分布大约2g铸铁屑，分别用2ml一次性吸管实施例及对比项的微乳化切削液其3%稀释液来均匀润湿铁屑；盖上培养皿盖，室温下保持2小时，检测铁屑和滤纸是否有腐蚀及锈迹。

经检测，上述四个实施例，其测试铁屑均未观察到生锈，且滤纸上无锈点；对为对比项的测试铁屑上有少量生锈，滤纸上有大约5个锈点。

（单片）将打磨擦拭好的铸铁片，分别在5%稀释液中浸泡30秒，取出后，置于阴凉干燥处存放，观察测试片表面及地面的变化情况。

经检测，上述四个实施例，其测试铁片可保持14天不生锈，作为对比项的测试铁片第7天有生锈情况产生

 4、对铝腐蚀性性能检测

 将上述实施例及对比项各配制5%的稀释液100mL，贴上标签。将从客户端取回的铝工件打磨后擦拭干净；将准备好的铝工件依次放入各稀释液中（工件需处于半浸状态），置于55度恒温箱中保持48小时，检测工件是否发暗变色。

 经检测，上述四个实施例48小时后铝件表面未有发暗变色；作为对比项的测试铝工件表面24小时内发黑，且其工作液出现油水分离。

5、原液稳定性（高低温）

将上述实施例及对比项的原液置于55度环境下4个小时后取出，再置于-7度环境下2个小时，重复3-4此后取出，待恢复室温后确认原液是否浑浊分层；另外准备两组，分别置于55度环境下48小时、-7度环境2小时，分别确认其原液状态。

经检测，上述四个实施例，高低温交替进行后恢复室温时，原液澄清透明，状态与原先为有明显变化；高温环境下的原澄清透明，无分层现象；低温环境下的原液仍可流动。作为比较项，高低温交替进行恢复室温后，原液浑浊；高温环境下的原液出现分层，油水分离；低温环境下的原液成为固体。

综上相关主要性能的对比测试，可以看出，本发明的实施例在润滑性能、防锈性能、抗腐败性能、抗腐蚀性能及稳定性上均有较大优势，其中实施例二、三、四中以聚醚酯或植物油改性酯替代部分矿物基础油，配合高分子量多功能极压润滑剂170而设计出的方案呈现的性能更为优异。

Claims (8)

1.一种高性能微乳化切削液，其特征在于：各原料组分按重量百分比计算，其组成及含量如下：

 矿物油         10-30%

润滑极压剂     3-15%

防锈剂         5-10%

表面活性剂     5-12%

缓蚀剂         0.2-3%

杀菌防霉剂     0.2-2%

水             余量。

2. 根据权利要求1所述的高性能微乳化切削液，其特征在于：所述润滑极压剂是聚醚酯、植物油改性酯、硼酸酯、高分子量多功能极压润滑剂170中的一种或任意几种混合物。

3. 根据权利要求1所述的高性能微乳化切削液，其特征在于：所述防锈剂是二元酸、三元酸及其羧酸盐或新癸酸中的一种或任意几种混合物。

4. 根据权利要求1所述的高性能微乳化切削液，其特征在于：所述表面活性剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。

5. 根据权利要求4所述的高性能微乳化切削液，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、磺酸盐中的一种或任意几种混合物。

6. 根据权利要求4所述的高性能微乳化切削液，其特征在于：所述非离子表面活性剂为C_16-18的聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚、斯盘中的一种或任意几种混合物。

7. 根据权利要求1所述的高性能微乳化切削液，其特征在于：所述缓蚀剂为偏硅酸钠、苯并三氮唑、硅氧烷酮中的一种或任意几种混合物。

8. 根据权利要求1所述的高性能微乳化切削液，其特征在于：所述杀菌防霉剂为三嗪类、吗啉类、苯并异噻唑啉酮及其衍生物中的一种或任意几种混合物。