CN108611171A - 一种用于机械加工的切削液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于机械加工的切削液及其制备方法，包括以下重量份的组料组成：N‑油酰基甘氨酸25‑36份、烷基酚聚氧乙烯醚1‑5份、烷基磺酸钠1‑6份、螯合剂0.8‑2.2份、缓蚀剂1.2‑3份、防锈剂2‑7份、烷基二甲基苄基氯化铵0.7‑2.6份、乳化硅油0.1‑0.9份、三乙醇胺5‑10份、润滑剂11‑19份、水18‑29份。本发明制备得到的切削液具有很好的耐腐蚀、耐锈性能，以及优异的润滑性能。

Description

一种用于机械加工的切削液及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑剂领域，特别涉及一种用于机械加工的切削液及其制备方法。
背景技术
世界机械制造工业是以切削、磨削与铸锻造三大加工工艺为主要支柱的。应用最高的是切削加工。在金属切削加工时，会伴随着摩擦力的产生。切削过程中，由于加工需要，通常需要有高温高压的条件，加入一些切削液，可以与加工的器械以及所加工的金属器材之间发生物理或者化学性的吸附作用，或者发生一些化学反应，在金属器材和加工是金属表面形成一层润滑膜，从而可以降低加工过程中产生的摩擦现象，较少对金属制品的损伤。目前我国使用的切削液主要是油基型切削液，其价格合理，应用广泛，但是存在着许多性能上的缺陷，因此有必要研制出低毒害，冷却性好，耐腐蚀、耐锈性能，以及优异的润滑性能的切削液。
发明内容
要解决的技术问题：
本发明的目的是提供一种具有很好的耐腐蚀、耐锈性能，以及优异的润滑性能的切削液。
技术方案：
本发明提供了一种用于机械加工的切削液，包括以下重量份的组料组成：
N-油酰基甘氨酸25-36份、
烷基酚聚氧乙烯醚1-5份、
烷基磺酸钠1-6份、
螯合剂0.8-2.2份、
缓蚀剂1.2-3份、
防锈剂2-7份、
烷基二甲基苄基氯化铵0.7-2.6份、
乳化硅油0.1-0.9份、
三乙醇胺5-10份、
润滑剂11-19份、
水18-29份。
优选的，所述的一种用于机械加工的切削液，所述的螯合剂为硫酸锌。
优选的，所述的一种用于机械加工的切削液，所述的缓蚀剂为香豆胶改性吡啶季铵盐缓蚀剂。
进一步优选的，所述的缓蚀剂，所述的香豆胶改性吡啶季铵盐缓蚀剂由下述制备方法制备得到：
在反应器中加入香豆胶粉15g，再加入10mL 95wt%乙醇溶液，将其润湿，然后加入6g30wt%氢氧化钠，不断搅拌，反应0.5h使胶粉充分碱化，接着加入20g吡啶季铵盐醚化剂，在50℃保温2h，然后在60℃下熟化1h即得。
优选的，所述的一种用于机械加工的切削液，所述的防锈剂为环烷酸锌。
优选的，所述的一种用于机械加工的切削液，所述的润滑剂为蓖麻油合成酯、三羟甲基丙烷油酸酯和季戊四醇油酸酯按照重量比0.7:2:2混合而成。
本发明还提供了一种用于机械加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：
（1）将水18-29份加入到反应器中，升温至50℃，开启搅拌装置，然后加入三乙醇胺5-10份和防锈剂2-7份，搅拌至完全溶解；
（2）再加入N-油酰基甘氨酸25-36份，缓蚀剂1.2-3份，润滑剂11-19份，烷基酚聚氧乙烯醚1-5份、烷基磺酸钠1-6份，搅拌混合至均匀；
（3）继续加入螯合剂0.8-2.2份、乳化硅油0.1-0.9份搅拌均匀，然后将温度降至30℃，加入烷基二甲基苄基氯化铵0.7-2.6份，再搅拌15min后即得。
有益效果：
（1）添加了螯合剂硫酸锌，可降低水的硬度，从而能够缓解金属材料腐蚀，并且螯合剂的添加与体系的相容性较好，不会导致切削液的不稳定现象，并且和缓蚀剂共同作用，起到协同缓蚀效果。
（2）切削液中存在着油和水分，本发明通过添加有效的杀菌剂，能够抑制微生物繁殖，防止切削液被污染，增加其贮存和使用周期以及有效性。
（3）本发明通过对辅助添加剂种类和用量的严格把控，保证了制备得到的切削液具有很好的长效性、稳定性、低泡性和防锈性能。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1-5和对比例1中的香豆胶改性吡啶季铵盐缓蚀剂由下述制备方法制备得到：
在反应器中加入香豆胶粉15g，再加入10mL 95wt%乙醇溶液，将其润湿，然后加入6g30wt%氢氧化钠，不断搅拌，反应0.5h使胶粉充分碱化，接着加入20g吡啶季铵盐醚化剂，在50℃保温2h，然后在60℃下熟化1h即得。
实施例1
（1）将水29份加入到反应器中，升温至50℃，开启搅拌装置，然后加入三乙醇胺5份和环烷酸锌7份，搅拌至完全溶解；
（2）再加入N-油酰基甘氨酸25份，香豆胶改性吡啶季铵盐缓蚀剂3份，润滑剂11份，烷基酚聚氧乙烯醚5份、烷基磺酸钠1份，搅拌混合至均匀；
（3）继续加入硫酸锌2.2份、乳化硅油0.1份搅拌均匀，然后将温度降至30℃，加入烷基二甲基苄基氯化铵2.6份，再搅拌15min后即得。
润滑剂为蓖麻油合成酯、三羟甲基丙烷油酸酯和季戊四醇油酸酯按照重量比0.7:2:2混合而成。
实施例2
（1）将水18份加入到反应器中，升温至50℃，开启搅拌装置，然后加入三乙醇胺10份和环烷酸锌2份，搅拌至完全溶解；
（2）再加入N-油酰基甘氨酸36份，香豆胶改性吡啶季铵盐缓蚀剂1.2份，润滑剂19份，烷基酚聚氧乙烯醚1份、烷基磺酸钠6份，搅拌混合至均匀；
（3）继续加入硫酸锌0.8份、乳化硅油0.9份搅拌均匀，然后将温度降至30℃，加入烷基二甲基苄基氯化铵0.7份，再搅拌15min后即得。
润滑剂为蓖麻油合成酯、三羟甲基丙烷油酸酯和季戊四醇油酸酯按照重量比0.7:2:2混合而成。
实施例3
（1）将水27份加入到反应器中，升温至50℃，开启搅拌装置，然后加入三乙醇胺6份和环烷酸锌6份，搅拌至完全溶解；
（2）再加入N-油酰基甘氨酸28份，香豆胶改性吡啶季铵盐缓蚀剂2.5份，润滑剂13份，烷基酚聚氧乙烯醚4份、烷基磺酸钠3份，搅拌混合至均匀；
（3）继续加入硫酸锌1.8份、乳化硅油0.3份搅拌均匀，然后将温度降至30℃，加入烷基二甲基苄基氯化铵2.3份，再搅拌15min后即得。
润滑剂为蓖麻油合成酯、三羟甲基丙烷油酸酯和季戊四醇油酸酯按照重量比0.7:2:2混合而成。
实施例4
（1）将水21份加入到反应器中，升温至50℃，开启搅拌装置，然后加入三乙醇胺9份和环烷酸锌3份，搅拌至完全溶解；
（2）再加入N-油酰基甘氨酸32份，香豆胶改性吡啶季铵盐缓蚀剂1.8份，润滑剂17份，烷基酚聚氧乙烯醚2份、烷基磺酸钠5份，搅拌混合至均匀；
（3）继续加入硫酸锌1.3份、乳化硅油0.7份搅拌均匀，然后将温度降至30℃，加入烷基二甲基苄基氯化铵1.5份，再搅拌15min后即得。
润滑剂为蓖麻油合成酯、三羟甲基丙烷油酸酯和季戊四醇油酸酯按照重量比0.7:2:2混合而成。
实施例5
（1）将水25份加入到反应器中，升温至50℃，开启搅拌装置，然后加入三乙醇胺8份和环烷酸锌4份，搅拌至完全溶解；
（2）再加入N-油酰基甘氨酸30份，香豆胶改性吡啶季铵盐缓蚀剂2份，润滑剂15份，烷基酚聚氧乙烯醚3份、烷基磺酸钠4份，搅拌混合至均匀；
（3）继续加入硫酸锌15份、乳化硅油0.5份搅拌均匀，然后将温度降至30℃，加入烷基二甲基苄基氯化铵1.8份，再搅拌15min后即得。
润滑剂为蓖麻油合成酯、三羟甲基丙烷油酸酯和季戊四醇油酸酯按照重量比0.7:2:2混合而成。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于缓蚀剂为琉基苯并噻唑。具体地说是：
（1）将水29份加入到反应器中，升温至50℃，开启搅拌装置，然后加入三乙醇胺5份和环烷酸锌7份，搅拌至完全溶解；
（2）再加入N-油酰基甘氨酸25份，琉基苯并噻唑3份，润滑剂11份，烷基酚聚氧乙烯醚5份、烷基磺酸钠1份，搅拌混合至均匀；
（3）继续加入硫酸锌2.2份、乳化硅油0.1份搅拌均匀，然后将温度降至30℃，加入烷基二甲基苄基氯化铵2.6份，再搅拌15min后即得。
润滑剂为蓖麻油合成酯、三羟甲基丙烷油酸酯和季戊四醇油酸酯按照重量比0.7:2:2混合而成。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于润滑剂的组成不同。具体地说是：
（1）将水29份加入到反应器中，升温至50℃，开启搅拌装置，然后加入三乙醇胺5份和环烷酸锌7份，搅拌至完全溶解；
（2）再加入N-油酰基甘氨酸25份，香豆胶改性吡啶季铵盐缓蚀剂3份，润滑剂11份，烷基酚聚氧乙烯醚5份、烷基磺酸钠1份，搅拌混合至均匀；
（3）继续加入硫酸锌2.2份、乳化硅油0.1份搅拌均匀，然后将温度降至30℃，加入烷基二甲基苄基氯化铵2.6份，再搅拌15min后即得。
润滑剂为蓖麻油合成酯和三羟甲基丙烷油酸酯按照重量比0.7:2混合而成。
将实施例1-5和对比例1-2中制备得到的切削液进行性能测试：
贮存稳定性参考GB/T6144-2010。
pH值用pH计测试。
耐腐蚀性以及最大无卡咬负荷测试参考ASTM D2881-03。
摩擦因素测试参考SH/T 0762-2005。
用切削液原液进行贮存稳定性检验。
用切削液5wt%稀释液进行其他性能测试。
测试结果见下表：
表1 耐护性测试：
表2 防磨性能测试
实施例1-5和对比例1-2中的切削液呈透明均匀的液体，均无变色、无沉淀、无分层，具有很好的稳定性。
由表格中测试结果可知：本发明制备得到的切削液具有很好的耐腐蚀、耐锈性能，以及优异的润滑性能。切削液的pH值会影响着其防锈性能，本申请中pH值均保持在8.7-9.4范围内，可以避免切削液被微生物污染，从而影响其使用性能和贮存性能，也避免了pH值过高导致对机械器材的腐蚀和对操作人员皮肤的伤害。
本发明选用了自制香豆胶改性吡啶季铵盐缓蚀剂，起到了很好的缓蚀效果，对比例1中选用琉基苯并噻唑，其耐腐蚀和耐锈性能出现下降，可知自制的缓蚀剂与体系的形容性更好，并且与本发明中螯合剂可以产生协同作用，从而提高切削液的耐腐蚀耐锈性能。
对比例2中润滑剂中不含季戊四醇油酸酯，切削液的润滑性能下降。蓖麻油合成酯的润滑性能较好，但是其价格较高，会增加切削液的成本，因此，本发明采用蓖麻油合成酯、三羟甲基丙烷油酸酯和季戊四醇油酸酯进行复配使用，得到了PB值较高，摩擦因素低，润滑性能极佳的切削液。

Claims (7)

1.一种用于机械加工的切削液，其特征在于，包括以下重量份的组料组成：
N-油酰基甘氨酸25-36份、
烷基酚聚氧乙烯醚1-5份、
烷基磺酸钠1-6份、
螯合剂0.8-2.2份、
缓蚀剂1.2-3份、
防锈剂2-7份、
烷基二甲基苄基氯化铵0.7-2.6份、
乳化硅油0.1-0.9份、
三乙醇胺5-10份、
润滑剂11-19份、
水18-29份。
2.根据权利要求1所述的一种用于机械加工的切削液，其特征在于，所述的螯合剂为硫酸锌。
3.根据权利要求1所述的一种用于机械加工的切削液，其特征在于，所述的缓蚀剂为香豆胶改性吡啶季铵盐缓蚀剂。
4.根据权利要求3所述的缓蚀剂，其特征在于，所述的香豆胶改性吡啶季铵盐缓蚀剂由下述制备方法制备得到：
在反应器中加入香豆胶粉15g，再加入10mL 95wt%乙醇溶液，将其润湿，然后加入6g30wt%氢氧化钠，不断搅拌，反应0.5h使胶粉充分碱化，接着加入20g吡啶季铵盐醚化剂，在50℃保温2h，然后在60℃下熟化1h即得。
5.根据权利要求1所述的一种用于机械加工的切削液，其特征在于，所述的防锈剂为环烷酸锌。
6.根据权利要求1所述的一种用于机械加工的切削液，其特征在于，所述的润滑剂为蓖麻油合成酯、三羟甲基丙烷油酸酯和季戊四醇油酸酯按照重量比0.7:2:2混合而成。
7.一种用于机械加工的切削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将水18-29份加入到反应器中，升温至50℃，开启搅拌装置，然后加入三乙醇胺5-10份和防锈剂2-7份，搅拌至完全溶解；
（2）再加入N-油酰基甘氨酸25-36份，缓蚀剂1.2-3份，润滑剂11-19份，烷基酚聚氧乙烯醚1-5份、烷基磺酸钠1-6份，搅拌混合至均匀；
（3）继续加入螯合剂0.8-2.2份、乳化硅油0.1-0.9份搅拌均匀，然后将温度降至30℃，加入烷基二甲基苄基氯化铵0.7-2.6份，再搅拌15min后即得。
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