CN110982601A - 钛合金切削液组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钛合金切削液组合物，其包括按重量份数计的如下组分：聚α烯烃：10～20份；蓖麻油：5～10份；抗磨剂：5.0～10份；抗氧剂：0.1～1.0份；润滑剂：0.1～2份；防锈剂：3～7份；表面活性剂：20～30份；消泡剂：0.1～0.3份；杀菌剂：0.1～1份；防雾剂：0.1～0.5份；金属减活剂：0.5～1份；水：20～30份。本发明具有如下的有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、选用聚α烯烃和蓖麻油作为基础油，可生物降解，对环境无污染；2、以硫化三聚丁烯作为抗磨剂，减磨性大幅提高，四球试验Pb超过1000N，烧结负荷PD超过8000N。

Description

钛合金切削液组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钛合金切削液组合物，属于金属加工液技术领域。
背景技术
随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，国际社会更加关注对潜在污染的防范，对未污染领域的保护等。环境污染问题已成为世界各国的共同课题之一，由润滑油引起的环境污染问题已越来越引起人们的高度重视。发展环境友好切削液是保护环境、解决石油危机和充分利用太阳能的措施之一。钛及钛合金虽然拥有诸多优良的性能，但其切削加工性能比奥氏体不锈钢还差，其相对切削加工性为45号钢的25～38％。某些钛合金的切削性能与铸造镍基高温合金差不多，故钛及钛合金属于典型的难加工材料。通常情况下，钛及钛合金的加工成本远比原材料高，这在一定程度上限制了钛合金的广泛应用。
金属切削液被广泛用于机械加工行业，给人类创造了巨大的经济效益，但同时不仅对人体的健康构成危害，而且还对环境造成严重污染，危害和污染主要包括以下几个方面：
首先是影响环境：切削液的使用是机械加工业对生态环境造成污染的根源，在制造加工中产生的大量烟雾、飞溅的油沫以及泄漏的切削液，严重影响着绿色制造和循环经济，成为可持续发展亟待解决且必须解决的问题。据不完全统计，国内仅机械加工的废切削液年排放量就近亿吨。矿物油是传统切削液的重要组成部分，因其生物降解性差，长期残留在水和土壤中，使得湖泊、海洋、河流和地下河***受到不同程度的污染。此外，切削液中还含有硫、磷、氯等对环境有害的添加剂。
其次是影响健康：切削加工中因切削液产生大量的烟雾、飞溅的油沫，都会对操作工人的健康造成影响，特别是极压添加剂所含硫、磷、氯等化学元素，使皮肤干燥、裂口、红肿从而诱发多种皮肤病。有研究表明，直接接触切削液的操作工人，患呼吸***疾病比不直接接触或从未在机床上工作的工人比例高的多。以往常用的亚硝酸钠和醇胺切削液添加剂，容易反应生成致癌物亚硝酸盐，其代用品叔丁基苯甲酸盐对动物的肝、肾等内脏有害。
最后是影响成本：随着排放标准的不断提高，使用传统切削液切削加工零部件，间接增加了零部件的生产成本，非常不利于提高企业的核心竞争力。据日本、德国有关专家研究表明：仅仅使用切削液的费用，就占整个零部件制造成本的7～17％。
钛合金材料由于其密度小，比强度高，耐高温，抗氧化性能好等特点，应用广泛。但钛合金机械加工性能差，影响该材料的广泛使用。故在加工钛中加入合金元素，已成为提高钛的强度的一个重要措施。
目前，已有了对环境无污染的干切削技术，但应用范围有限，在今后相当长的时间内，机械制造业还必须使用切削液。如何提高钛及钛合金的加工速度和加工效率是亟待解决的问题，除了从刀具材料及刀具几何角度等方面研究以外，环境友好的金属加工液的研究仍是一个不容忽视的问题。因此，在不影响切削液使用性能的前提下，研究和开发对人体无害，无污染或低污染的环境友好钛合金切削液具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种钛合金切削液组合物及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种钛合金切削液组合物，其包括按重量份数计的如下组分：
Figure BDA0002259213340000021
Figure BDA0002259213340000031
作为优选方案，所述抗磨剂为硫化三聚丁烯。
作为优选方案，所述抗氧剂为二异辛基二苯胺、辛基丁基二苯胺、苯基-α-萘胺中的至少一种。
作为优选方案，所述防锈剂选自油酰肌氨酸、咪唑啉铵盐、十二烯基丁二酸半酯中的至少一种。
作为优选方案，所述的润滑剂为油酸和三乙醇胺硼酸酯的混合物。
作为优选方案，所述油酸和三乙醇胺硼酸酯的重量比为1：2。
作为优选方案，所述表面活性剂为石油磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。
作为优选方案，所述消泡剂为聚醚改性硅油；所述杀菌剂为选自吗啉类、苯并异噻唑啉酮和苯并异噻唑啉酮衍生物中的至少一种；所述防雾剂为乙丙共聚物；所述金属减活剂为苯并三氮唑衍生物。
一种如前述的钛合金切削液组合物的制备方法，其包括如下步骤：
S1、将水和表面活性剂混匀后，加入聚α烯烃和蓖麻油，在80～90℃下进行乳化，得到乳化液；
S2、在所述乳化液中依次加入抗磨剂、抗氧剂、润滑剂、防锈剂、杀菌剂、防雾剂和金属减活剂，混匀后，加入消泡剂去除泡沫，得到切削液前驱体；
S3、将所述切削液前驱体的pH值调节至8～9，得到所述钛合金切削液组合物。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、选用聚α烯烃和蓖麻油作为基础油，可生物降解，对环境无污染；
2、以硫化三聚丁烯作为抗磨剂，减磨性大幅提高，四球试验Pb超过1000N，烧结负荷PD超过8000N。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明中各实施例以及对比例的四球试验测定方法参照GB3142一一92润滑剂承载能力测定法(四球法)。
实施例1
本实施例提供了一种钛合金切削液组合物的制备方法，具体包括如下步骤：
一、按照如下组分配料：
Figure BDA0002259213340000041
二、将水和石油磺酸钠混匀后，加入聚α烯烃和蓖麻油，在80～90℃下进行乳化，得到乳化液；
S2、在所述乳化液中依次加入硫化三聚丁烯、二异辛基二苯胺、油酸、三乙醇胺硼酸酯、油酰肌氨酸、苯并异噻唑啉酮、乙丙共聚物和苯并三氮唑衍生物，混匀后，加入聚醚改性硅油去除泡沫，得到切削液前驱体；
S3、将所述切削液前驱体的pH值调节至8～9，得到所述钛合金切削液组合物。
本实施例制备的钛合金切削液组合物的四球试验Pb为1200N，烧结负荷PD为8500N。
实施例2
本实施例提供了一种钛合金切削液组合物的制备方法，具体包括如下步骤：
一、按照如下组分配料：
Figure BDA0002259213340000042
Figure BDA0002259213340000051
二、将水和石油磺酸钠混匀后，加入聚α烯烃和蓖麻油，在80～90℃下进行乳化，得到乳化液；
三、在所述乳化液中依次加入硫化三聚丁烯、辛基丁基二苯胺、油酸、三乙醇胺硼酸酯、咪唑啉铵盐、苯并异噻唑啉酮、乙丙共聚物和苯并三氮唑衍生物，混匀后，加入聚醚改性硅油去除泡沫，得到切削液前驱体；
四、将所述切削液前驱体的pH值调节至8～9，得到所述钛合金切削液组合物。
本实施例制备的钛合金切削液组合物的四球试验Pb为1500N，烧结负荷PD为9000N。
实施例3
本实施例提供了一种钛合金切削液组合物的制备方法，具体包括如下步骤：
一、按照如下组分配料：
Figure BDA0002259213340000052
Figure BDA0002259213340000061
二、将水和脂肪醇聚氧乙烯醚混匀后，加入聚α烯烃和蓖麻油，在80～90℃下进行乳化，得到乳化液；
三、在所述乳化液中依次加入硫化三聚丁烯、辛基丁基二苯胺、油酸、三乙醇胺硼酸酯、咪唑啉铵盐、苯并异噻唑啉酮、乙丙共聚物和苯并三氮唑衍生物，混匀后，加入聚醚改性硅油去除泡沫，得到切削液前驱体；
四、将所述切削液前驱体的pH值调节至8～9，得到所述钛合金切削液组合物。
本实施例制备的钛合金切削液组合物的四球试验Pb为1800N，烧结负荷PD为9200N。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于，抗磨剂用硫化猪油替代。
本对比例制备的钛合金切削液组合物的四球试验Pb为800N，烧结负荷PD为6200N。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种钛合金切削液组合物，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：
Figure FDA0002259213330000011
2.如权利要求1所述的钛合金切削液组合物，其特征在于，所述抗磨剂为硫化三聚丁烯。
3.如权利要求1所述的钛合金切削液组合物，其特征在于，所述抗氧剂为二异辛基二苯胺、辛基丁基二苯胺、苯基-α-萘胺中的至少一种。
4.如权利要求1所述的钛合金切削液组合物，其特征在于，所述防锈剂选自油酰肌氨酸、咪唑啉铵盐、十二烯基丁二酸半酯中的至少一种。
5.如权利要求1所述的钛合金切削液组合物，其特征在于，所述的润滑剂为油酸和三乙醇胺硼酸酯的混合物。
6.如权利要求5所述的钛合金切削液组合物，其特征在于，所述油酸和三乙醇胺硼酸酯的重量比为1：2。
7.如权利要求1所述的钛合金切削液组合物，其特征在于，所述表面活性剂为石油磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。
8.如权利要求1所述的钛合金切削液组合物，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性硅油；所述杀菌剂为选自吗啉类、苯并异噻唑啉酮和苯并异噻唑啉酮衍生物中的至少一种；所述防雾剂为乙丙共聚物；所述金属减活剂为苯并三氮唑衍生物。
9.一种如权利要求1所述的钛合金切削液组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将水和表面活性剂混匀后，加入聚α烯烃和蓖麻油，在80～90℃下进行乳化，得到乳化液；
S2、在所述乳化液中依次加入抗磨剂、抗氧剂、润滑剂、防锈剂、杀菌剂、防雾剂和金属减活剂，混匀后，加入消泡剂去除泡沫，得到切削液前驱体；
S3、将所述切削液前驱体的pH值调节至8～9，得到所述钛合金切削液组合物。
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