CN104877737A - 航空航天设备特种材料用乳化切削液及制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空航天设备特种材料用乳化切削液及其制备方法和用途，其原料包括下述以重量百分比计的组分：矿物油25-40%；润滑剂20-30%；防锈剂8-18%；清洗剂5-10%；稳定剂5-10%；杀菌剂1-2%；表面活性剂5-10%；铝缓蚀剂2-5%；抗硬水剂1-3%；和消泡剂0.1-0.3%；所述的矿物油为牌号为60DN的环烷基基础油；所述的润滑剂为三羟酯类润滑剂和油酸酯类润滑剂。本发明的航空航天设备特种材料专用乳化切削液具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能，并且具备无毒、无味、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点。

Description

航空航天设备特种材料用乳化切削液及制备方法和用途

技术领域

本发明涉及金属切削液领域，尤其涉及一种航空航天设备特种材料用乳化切削液及其制备方法和用途。

背景技术

金属切削加工液（简称切削液）在切削过程中起润滑作用，可以减小前刀面与切屑，及后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工性能。在磨削过程中，加入切削液后，切削液渗入砂轮磨粒－工件及磨粒－磨屑之间形成润滑膜，使界面间的摩擦减小，防止磨粒切削刃磨损和粘附切屑，从而减小磨削力和摩擦热，提高砂轮耐用度以及工件表面质量。

切削液的冷却作用是通过它和因切削而发热的刀具（或砂轮）、切屑和工件间的对流和汽化作用把切削热从刀具和工件处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。

在金属切削过程中，还要求切削液有良好的清洗作用，能除去生成切屑、磨屑、铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的玷污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。对于油基切削油，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、柴油等轻组份的切削油，渗透性和清洗性能就越好。

在金属切削过程中，工件要与环境介质及切削液组分分解或氧化变质而产生的油泥等腐蚀性介质接触而腐蚀，与切削液接触的机床部件表面也会因此而腐蚀。此外，在工件加工后或工序之间流转过程中暂时存放时，也要求切削液有一定的防锈能力，防止环境介质及残存切削液中的油泥等腐蚀性物质对金属产生侵蚀。特别是在我国南方地区潮湿多雨季节，更应注意工序间防锈措施。

航空航天设备特种材料由于需要具备高强度和高硬度，因此加工难度非常大。而现有的金属切削液都无法满足航空航天设备特种材料的需要，在加工处理航空航天设备特种材料工件时，会发生氧化变色，切割困难，维护不易等问题，该发明只针对航空航天设备特种材料，进行开发。

因此，希望开发出能应用于航空航天设备特种材料的专用金属切削液。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了现有技术中没有特别适合于航空航天设备特种材料的切削液的缺陷，而提供了一种航空航天设备特种材料用乳化切削液及其制备方法和用途。本发明的切削液具备极佳的冷却性能，优良的清洗作用，并且大大提高了润滑性能，特别适用于航空航天设备特种材料的加工。

本发明提供了一种航空航天设备特种材料用乳化切削液，其原料包括下述以重量百分比计的组分：矿物油25-40%；润滑剂20-30%；防锈剂8-18%；清洗剂5-10%；稳定剂5-10%；杀菌剂1-2%；表面活性剂5-10%；铝缓蚀剂2-5%；抗硬水剂1-3%；和消泡剂0.1-0.3%；所述的矿物油为牌号为60DN的环烷基基础油；所述的润滑剂为三羟酯类润滑剂和油酸酯类润滑剂。

本发明中，所述的矿物油的用量较佳地为25-35wt%。

本发明中，所述的三羟酯类润滑剂较佳地为三羟甲酯。所述的油酸酯类润滑剂较佳地为油酸甲酯。所述的油酸酯类润滑剂与三羟酯类润滑剂的用量比较佳地为2:1-1:1。

本发明中，所述的防锈剂起到防锈作用，较佳地为三聚酸盐及醇胺进行酸碱反应的反应物。其中，所述的三聚酸盐可采用本领域的各种三聚酸盐防锈剂，较佳地为三聚磷酸钠。所述的醇胺可采用本领域常规的各种醇胺防锈剂，较佳地为一乙醇胺。所述的三聚酸盐与醇胺的投料质量比较佳地为80:20-90:10。其中，所述的酸碱反应的反应条件为在室温下搅拌30分钟以上，即可。所述的防锈剂的用量较佳地为8-12wt%。

本发明中，所述的清洗剂起到清洗作用，较佳地为磺酸盐型清洗剂，更佳地为石油磺酸钠。

本发明中，所述的稳定剂起到产品***稳定，外观稳定，生物稳定的作用，较佳地为二乙二醇单苯醚。

本发明中，所述的杀菌剂起到杀菌作用，该杀菌剂是指广谱杀菌剂。本发明的广谱杀菌剂可采用本领域各种常规的广谱杀菌剂，较佳地为***酮。

本发明中，所述的表面活性剂起到乳化作用，该表面活性剂较佳地为烷基酚类聚醚，更佳地为烷基酚聚氧乙烯醚。

本发明中，所述的铝缓蚀剂起到防止铝腐蚀的作用，较佳地为磷酸酯铝缓蚀剂。

本发明中，所述的抗硬水剂起到防止皂化作用，较佳地为醇醚羧酸盐。

本发明中，所述的消泡剂起到消泡作用，较佳地为有机硅氧烷。

本发明还提供了所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液的制备方法，其包含下述步骤：

步骤（1），室温下，将所述矿物油与所述润滑剂混合均匀得混合液；

步骤（2），将所述混合液与所述防锈剂、所述清洗剂、所述稳定剂、所述杀菌剂、所述表面活性剂、所述铝缓蚀剂、所述抗硬水剂和所述消泡剂混合均匀，即可。

本发明的航空航天设备特种材料用乳化切削液具有适宜的粘度，良好的化学稳定性，在正常的使用和维护的情况下不会分层，不会变质，使用寿命长，具有良好的润滑性，使其能够作用于高强度、高硬度的航空航天设备特种材料，承受极高的工作压力。

本发明还提供了航空航天设备特种材料用乳化切削液在制造航空航天设备特种材料中的用途。

本发明所述的室温为本领域常规定义，一般为10-40℃。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的航空航天设备特种材料专用乳化切削液具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能，适用于航空航天设备特种材料的切削及磨加工，并且具备无毒、无味、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

下述实施例中的烷基酚聚氧乙烯醚为十二烷基酚聚氧乙烯（12）醚。

磷酸酯为烷基酰胺聚氧乙烯醚磷酸酯。

有机硅氧烷为德国盟庆信消泡剂MS-575。

下述实施例中三聚磷酸钠和一乙醇胺反应物的制备方法为将三聚磷酸钠和一乙醇胺按投料比混合后在室温下搅拌30分钟后得到。

下述实施例中的份数，除特别说明的以外，皆为重量份数。

实施例1

在室温条件下，将环烷基基础油60DN30份与油酸甲酯和三羟甲酯26份（其中油酸甲酯16份，三羟甲酯10份）搅拌至完全混合。向上述混合液中，加入三聚磷酸钠和一乙醇胺反应物12份（三聚磷酸钠和一乙醇胺的投料重量比为85:15），石油磺酸钠8份，二乙二醇苯甲醚10份，***酮1份，烷基酚聚氧乙烯醚8份，磷酸酯3份，脂肪醇醚羧酸盐1.8份，有机硅氧烷0.2份，继续搅拌1小时，得到棕色透明液体，即得到所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液，其检测结果见表1。

实施例2

首先，在室温条件下，将环烷基基础油60DN28份与油酸甲酯和三羟甲酯28份（其中，油酸甲酯为17份，三羟甲酯为11份）搅拌至完全混合。向上述混合液中，加入三聚磷酸钠和一乙醇胺反应物10份（三聚磷酸钠和一乙醇胺的投料重量比为85:15），石油磺酸钠10份，二乙二醇苯甲醚10份，***酮1份，烷基酚聚氧乙烯醚9份，磷酸酯2份，脂肪醇醚羧酸盐1.9份，有机硅氧烷0.1份，继续搅拌1小时，得到棕色透明液体，即得到所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液，其检测结果见表1。

实施例3

首先，在室温条件下，将环烷基基础油60DN35份与油酸甲酯和三羟甲酯21份（其中，油酸甲酯为13份，三羟甲酯为8份）搅拌至完全混合。向上述混合液中，加入三聚磷酸钠和一乙醇胺反应物12份（三聚磷酸钠和一乙醇胺的投料重量比为85:15），石油磺酸钠9份，二乙二醇苯甲醚9份，***酮1份，烷基酚聚氧乙烯醚9份，磷酸酯2份，脂肪醇醚羧酸盐1.9份，有机硅氧烷0.1份，继续搅拌1小时，得到棕色透明液体，即得到所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液，其检测结果见表1。

实施例4

首先，在室温条件下，将环烷基基础油60DN35份与油酸甲酯和三羟甲酯25份（其中，油酸甲酯为15份，三羟甲酯为10份）搅拌至完全混合。向上述混合液中，加入三聚磷酸钠和一乙醇胺反应物10份（三聚磷酸钠和一乙醇胺的投料重量比为85:15），石油磺酸钠7份，二乙二醇苯甲醚8份，***酮1份，烷基酚聚氧乙烯醚8份，磷酸酯4份，脂肪醇醚羧酸盐1.9份，有机硅氧烷0.1份，继续搅拌1小时，得到棕色透明液体，即得到所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液，其检测结果见表1。

实施例5

首先，在室温条件下，将环烷基基础油60DN35份与油酸甲酯和三羟甲酯25份（其中，油酸甲酯为15份，三羟甲酯为10份）搅拌至完全混合。向上述混合液中，加入三聚磷酸钠和一乙醇胺反应物8份（三聚磷酸钠和一乙醇胺的投料重量比为85:15），石油磺酸钠8份，二乙二醇苯甲醚8份，***酮1份，烷基酚聚氧乙烯醚9份，磷酸酯4份，脂肪醇醚羧酸盐1.9份，有机硅氧烷0.1份，继续搅拌1小时，得到棕色透明液体，即得到所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液，其检测结果见表1。

表1：实施例1～5所得产品的性能指标

由上表可知，本发明提供的一种航空航天设备特种材料用乳化切削液防锈性为0级，铝腐蚀为A级，说明防锈性，铝腐蚀极佳，在使用中对于金属材料表面保护极佳，不产生任何腐蚀。pH值为温和碱性，对人体无毒副作用，对大气、环境和水源等均无污染。

从最大无卡咬负荷和烧结点数据能够看出本发明的切削液能够满足对于航空航天设备特种材料的高强度和高硬度切削需要。

对比实施例1

在室温条件下，将环烷基基础油60DN64.95份与油酸甲酯和三羟甲酯5份（其中，油酸甲酯为3.1份，三羟甲酯为1.9份）搅拌至完全混合。向上述混合液中，加入三聚磷酸钠和一乙醇胺反应物3份（三聚磷酸钠和一乙醇胺的投料重量比为85:15），石油磺酸钠8份，二乙二醇苯甲醚8份，***酮0.1份，烷基酚聚氧乙烯醚9份，磷酸酯1份，脂肪醇醚羧酸盐0.9份，有机硅氧烷0.05份，继续搅拌1小时，得到棕色透明液体，其性能指标见表2。

表2

项目	试验方法	对比实施例1
			浓缩液外观	目测	棕色透明液体
比重(20℃)g/cm3	GB/T1884-2000	0.936
			消泡（5%，自来水）	GB/T6144	620/22/0
pH值（5%，自来水）	SH/T0578-94	9.03
			铝腐蚀（5%，40℃/2h）	GB/T6144-85	C
最大无卡咬负荷（5%，自来水），N	GB/T12583-1998	431
			烧结点（5%，自来水），N	GB/T12583-1998	784
防锈性（5%，蒸馏水）	DIN51360/2	3

由表2可见，对比实施例1得到的乳化切削液最大无卡咬负荷和烧结点明显低于实施例1-5得到的乳化切削液，无法满足航空航天设备特种材料的需求，防锈性和铝腐蚀性也无法达到实施例1-5的水平。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种航空航天设备特种材料用乳化切削液，其原料包括下述以重量百分比计的组分：矿物油25-40%；润滑剂20-30%；防锈剂8-18%；清洗剂5-10%；稳定剂5-10%；杀菌剂1-2%；表面活性剂5-10%；铝缓蚀剂2-5%；抗硬水剂1-3%；和消泡剂0.1-0.3%；所述的矿物油为牌号为60DN的环烷基基础油；所述的润滑剂为三羟酯类润滑剂和油酸酯类润滑剂。

2.如权利要求1所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液，其特征在于：所述的三羟酯类润滑剂为三羟甲酯；所述的油酸酯类润滑剂为油酸甲酯。

3.如权利要求1或2所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液，其特征在于：所述的油酸酯类润滑剂与三羟酯类润滑剂的用量比为2:1-1:1。

4.如权利要求1所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液，其特征在于：所述的防锈剂为三聚酸盐及醇胺进行酸碱反应的反应物；所述的三聚酸盐较佳地为三聚磷酸钠；所述的醇胺较佳地为一乙醇胺。

5.如权利要求1或4所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液，其特征在于：所述的三聚酸盐与醇胺的投料质量比为80:20-90:10。

6.如权利要求1所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液，其特征在于：所述的清洗剂为磺酸盐型清洗剂，较佳地为石油磺酸钠。

7.如权利要求1所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液，其特征在于：所述的稳定剂为二乙二醇单苯醚；和/或，所述的杀菌剂为***酮；和/或，所述的表面活性剂为烷基酚类聚醚，较佳地为烷基酚聚氧乙烯醚；和/或，所述的铝缓蚀剂为磷酸酯铝缓蚀剂；和/或，所述的抗硬水剂为醇醚羧酸盐；和/或，所述的消泡剂为有机硅氧烷。

8.如权利要求1所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液，其特征在于：所述的矿物油的用量为25-35wt%；所述的防锈剂的用量为8-12wt%。

9.如权利要求1～8任一项所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液的制备方法，其特征在于：其包含下述步骤：

步骤（1），室温下，将所述矿物油与所述润滑剂混合均匀得混合液；

步骤（2），将所述混合液与所述防锈剂、所述清洗剂、所述稳定剂、所述杀菌剂、所述表面活性剂、所述铝缓蚀剂、所述抗硬水剂和所述消泡剂混合均匀，即可。

10.如权利要求1～8任一项所述的航空航天设备特种材料用乳化切削液在制造航空航天设备特种材料中的用途。