CN112899061A - 一种硬质合金专用水性磨削液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硬质合金专用水性磨削液，其组分包括聚乙二醇‑400或聚乙二醇‑600：13.0～18.0％；脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚：5.0～8.0％；三乙醇胺硼酸酯：6.0～10.0％；月桂二酸：6.0～9.0％；油酸钠皂：4.0～6.0％；苯并三氮唑或甲基苯并三氮唑：0.25～0.5％；氢氧化钠：3.0～5.0％；有机硅消泡剂：1.0～2.0％；阴离子型聚丙烯酰胺：0.1～0.5％；余量为水。本发明还涉及上述磨削液的制备方法。本发明的磨削液为绿色环保型水性磨削液，具有优异的润滑性、冷却性、防锈性及清洗性，能有效抑制硬质合金中钴的浸出，且使用寿命长。

Description

一种硬质合金专用水性磨削液及其制备方法
技术领域
本发明属于硬质合金磨削加工领域，特别涉及一种硬质合金磨削加工专用水性磨削液，本发明还涉及一种硬质合金磨削加工专用水性磨削液的制备方法，
背景技术
WC-Co硬质合金因其具有优异的硬度和耐磨性、良好的断裂强度和韧性而广泛应用于切削工具、矿山工具、耐冲击模具以及耐磨件领域。在对硬质合金材料进行磨削加工时，为了降低磨削温度，提高磨削效率，延长砂轮使用寿命，生产过程中广泛使用油性和水性磨削液。油性磨削液润滑性和防锈性好，但冷却效果不好，其中含有亚硝酸盐，碳酸钠、矿物油等组分，损害人体健康，严重污染环境，而且磨削效率相对较低，不易清洗，给后面工序带来不便。水性磨削液冷却性好，但现有市面上的水性磨削液品质参差不齐，在磨削过程中对硬质合金中的钴有浸出作用，磨削后合金表面有锈斑，且其中含有亚硝酸钠、重铬酸钾等有毒、有害组分。为此，针对上述现状，也有一些新的水性磨削液被提出。
专利号为CN1030300073B的中国专利《一种硬质合金加工专用全合成磨削液及其制备方法》公开了一种硬质合金加工专用全合成磨削液及其制备方法，其各组分重量百分比为：极压润滑剂(10～15％)、表面活性剂(15～25％)、PH稳定剂(5～15％)、耦合剂(3～5％)、防锈剂(5～8％)、高效专用组分(3～5％)、水(27～59％)；其过程包括：将高效专用组分(异亚丙基甘油与2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烷-4-乙酸甲酯的混合物)、极压润滑剂(有机酸(硬脂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、蓖麻油酸)与有机胺(单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺)/有机醇(聚乙二醇、聚甘油、聚醚四醇)在常温常压下搅拌反应至溶液澄清所得产物)与水在30～80℃混合搅拌10min～1h得混合物组分A；将PH稳定剂(单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺)、防锈剂(DDDA)与水在30～80℃混合搅拌10min～1h得混合物组分B；将表面活性剂(脂肪醇聚氧乙烯醚、妥尔油酰胺、Span60、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚)、耦合剂(聚醚、二甘醇、甘油、丙二醇、乙二醇)在常温常压下混合搅拌均匀得混合物组分C；将A，B，C三组混合物组分加入反应釜中30～80℃混合搅拌10min～1h得产品。
专利号为CN107629861A的中国专利《一种硬质合金磨削液》公开了一种硬质合金磨削液，其配方组成为：特殊胺(二甘醇胺)6～18％、无机碱2～5％、硼酸2～7％、葵二酸2～5％、十二碳二元酸2～4％、聚醚(聚醚L61)15～25％、CU250有色金属抑制剂(甲基苯***)0.2～1.0％、甘油5～15％、沉降剂(Staradd MF403)0.3～2.0％及余量水。
专利号为CN107325877A的中国专利《一种水溶性全合成硬质合金切磨削液》公开了一种硬质合金切磨削液，其配方组成为：水性润滑剂(环氧乙烷、环氧丙烷)8～10％、水性防锈剂(聚三元羧酸酯)8～10％、水性极压剂(氯化石蜡乳液)7～9％、清洁剂(二甘醇胺)3～5％、耦合剂(三乙醇胺)5～10％、沉降剂(Busan 77)0.5～1.0％、消泡剂(Foam Ban MS-575)0.1～0.2％、杀菌剂(BK、MBM)0.1～0.2％、余量为去离子水。
上述公开的三项磨削液专利，在磨削加工时对硬质合金中的钴有浸出作用。钴作为硬质合金的粘结剂，它的浸出将大大降低硬质合金零件的抗机械冲击力和使用寿命，另外，钴浸出势必造成其表面碳化钨颗粒脱落，在加工过程中进一步形成凹坑等宏观缺陷，由此产生大量废品或返工品。同时，如果磨削废液中钴含量过高，还容易污染环境，对操作工人的身体健康造成危害。因此，开发一种润滑、冷却、防锈和清洗性能优异且能有效抑制硬质合金中钴浸出的绿色环保型水性磨削液具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足与缺陷，提供一种具有优异的润滑性、冷却性、防锈性及清洗性，能有效抑制硬质合金中钴的浸出、使用寿命长的绿色环保型硬质合金磨削专用水性磨削液。本发明还提供了这种硬质合金磨削专用水性磨削液的制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的硬质合金磨削加工专用水性磨削液，其组分的重量百分比为：
聚乙二醇-400或聚乙二醇-600：13.0～18.0％
脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚：5.0～8.0％
三乙醇胺硼酸酯：6.0～10.0％
月桂二酸：6.0～9.0％
油酸钠皂：4.0～6.0％
苯并三氮唑或甲基苯并三氮唑：0.25～0.5％
氢氧化钠：3.0～5.0％
有机硅消泡剂：1.0～2.0％
阴离子型聚丙烯酰胺：0.1～0.5％
余量为水。
本发明所提供的一种硬质合金磨削加工专用水性磨削液的的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙二醇-400或聚乙二醇-600、脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚、三乙醇胺硼酸酯、月桂二酸、油酸钠皂、苯并三氮唑或甲基苯并三氮唑、有机硅消泡剂与水加入反应釜中在40～80℃条件下搅拌混合30min～1h得混合组分A；
(2)当反应釜中混合组分A的温度降至室温(20～30℃)时，将氢氧化钠、阴离子聚丙烯酰胺加入混合组分A并搅拌混合30min～1h得产品。
本发明的优点在于：
(1)本发明所制备的磨削液中不含有毒、有害成分，不会对使用者身体健康造成伤害，对环境污染少，属于绿色环保型水性磨削液。
(2)本发明所制备的磨削液中不含三乙醇胺等能与钴进行螯合反应的物质，添加的高效防锈剂和缓蚀剂能有效抑制合金表面钴的浸出，防止设备部件的腐蚀。
(3)本发明所制备的磨削液具有优良的润滑性、冷却性、清洗性和防锈性，同时，其消泡性、沉降性好。
(4)本发明所制备的磨削液PH值在9.0～10.0之间，能有效抑制体系中细菌的滋生，延长磨削液的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
一种硬质合金专用水性磨削液，其配比见表1
表1各组分配比
Figure BDA0002917358840000041
Figure BDA0002917358840000051
一种硬质合金专用水性磨削液制备方法，其具体步骤如下：
a)按上述物料与质量百分比称取相应物料。
b)将聚乙二醇-400、脂肪醇聚氧乙烯醚、三乙醇胺硼酸酯、月桂二酸、油酸钠皂、苯并三氮唑、有机硅消泡剂与水加入反应釜中在40℃条件下搅拌混合30min～1h得混合组分A；
c)当反应釜中混合组分A的温度降至室温(20～30℃)时，将氢氧化钠、阴离子聚丙烯酰胺加入混合组分A并搅拌混合30min～1h得产品。
将上述产品应用于YG6牌号合金试样浸泡实验：
取一定量产品加水稀释(产品：水＝1：15)，将磨削后的合金试样放入稀释后的溶液中浸泡24h(试样有重叠放置和分开放置两种方式)，取出试样用去离子水冲洗并擦干，然后观察合金试样外观，并检测试样磨削表面的钴含量，通过试样外观和试样磨削表面钴的浸出率
Figure BDA0002917358840000052
来评价磨削液的防腐蚀性能，测试结果见表5。
实施例2：
一种硬质合金专用水性磨削液，其配比见表2
表2各组分配比
Figure BDA0002917358840000053
Figure BDA0002917358840000061
一种硬质合金专用水性磨削液制备方法，其具体步骤如下：
a)按上述物料与质量百分比称取相应物料。
b)将聚乙二醇-600、脂肪醇聚氧乙烯醚、三乙醇胺硼酸酯、月桂二酸、油酸钠皂、甲基苯并三氮唑、有机硅消泡剂与水加入反应釜中在80℃条件下搅拌混合30min～1h得混合组分A；
c)当反应釜中混合组分A的温度降至室温(20～30℃)时，将氢氧化钠、阴离子聚丙烯酰胺加入混合组分A并在下搅拌混合30min～1h得产品。
将上述产品应用于YG6牌号合金试样浸泡实验：取一定量产品加水稀释(产品：水＝1：20)，其余步骤同实施例1。
实施例3：
一种硬质合金专用水性磨削液，其配比见表3
表3各组分配比
Figure BDA0002917358840000062
Figure BDA0002917358840000071
一种硬质合金专用水性磨削液制备方法，其具体步骤如下：
a)按上述物料与质量百分比称取相应物料。
b)将聚乙二醇-400、烷基酚聚氧乙烯醚、三乙醇胺硼酸酯、月桂二酸、油酸钠皂、甲基苯并三氮唑、有机硅消泡剂与水加入反应釜中在60℃条件下搅拌混合30min～1h得混合组分A；
c)当反应釜中混合组分A的温度降至室温(20～30℃)时，将氢氧化钠、阴离子聚丙烯酰胺加入混合组分A并搅拌混合30min～1h得产品。
将上述产品应用于YG6牌号合金试样浸泡实验：取一定量产品加水稀释(产品：水＝1：18)，其余同实施例1。
对比例
选取现有技术的两种磨削液XY-A、618A，其组分见表4，
表4XY-A、618A磨削液的组分配比
Figure BDA0002917358840000072
Figure BDA0002917358840000081
将YG6牌号合金试样应用于现有的两种磨削液中做浸泡对比实验：
取一定量XY-A加水稀释(XY-A：水＝1：18)，其余同实施例1。
取一定量618A加水稀释(618A：水＝1：18)，其余同实施例1。
各实施例与对比例的浸泡测试结果：
表5浸泡实验测试结果
Figure BDA0002917358840000082
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (2)

1.一种硬质合金磨削加工专用水性磨削液，其特征在于：其组分的重量百分比为：
聚乙二醇-400或聚乙二醇-600：13.0～18.0％
脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚：5.0～8.0％
三乙醇胺硼酸酯：6.0～10.0％
月桂二酸：6.0～9.0％
油酸钠皂：4.0～6.0％
苯并三氮唑或甲基苯并三氮唑：0.25～0.5％
氢氧化钠：3.0～5.0％
有机硅消泡剂：1.0～2.0％
阴离子型聚丙烯酰胺：0.1～0.5％
余量为水。
2.一种制备权利要求1所述的硬质合金磨削加工专用水性磨削液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述组分的聚乙二醇-400或聚乙二醇-600、脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚、三乙醇胺硼酸酯、月桂二酸、油酸钠皂、苯并三氮唑或甲基苯并三氮唑、有机硅消泡剂与水加入反应釜中在40～80℃条件下搅拌混合30min～1h得混合组分A；
(2)当反应釜中混合组分A的温度降至室温时，将氢氧化钠、阴离子聚丙烯酰胺加入混合组分A并搅拌混合30min～1h。
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