CN113201385A - 镁锂合金切削液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及切削液技术领域，尤其涉及镁锂合金切削液及其制备方法，包括以下重量份组分：基础油5‑50份、自乳化酯润滑剂5‑20份、表面活性剂1‑15份、防锈剂5‑30份、聚乙二醇5‑10份、单丁醚偶合剂1‑5份、醚羧酸5‑10份、消泡剂0.01‑0.1份、杀菌剂1‑3份、水适量。使用本发明的镁锂合金切削液，镁锂合金在切削过程中不会产生刀纹，可以很好的抑制镁锂合金的电化学腐蚀产生，使工件在加工过程中不会氧化变色，提高了产品质量和良率。

Description

镁锂合金切削液及其制备方法
技术领域
本发明涉及切削液技术领域，特别是涉及镁锂合金切削液及其制备方法。
背景技术
镁锂合金是世界上最轻的金属结构材料，具有良好的导热、导电、延展性，在航空航天、国防军工等领域有着广泛的应用。随着当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的要求日益提高，镁锂合金在需要轻量化结构材料的交通、电子、医疗产品等领域也展现出广阔的应用前景。镁锂合金在医药化工和航空航天工业领域的应用也将得到成长。由于下游终端汽车消费市场的稳步增长，年均复合增长率(CAGR)为20％-25％(其中包含了交通工具、3C、航空航天和医药化工领域镁锂合金的应用)。
因为含有14％-16％的锂，所以镁锂合金机加工过程中在有水分电解质的存在下容易产生原电池腐蚀变色，市面上普通的镁合金切削液无法满足要求，如何提供具有优良抗腐蚀性和润滑性的镁锂合金切削液，以避免镁锂合金加工过程中产生腐蚀变色等缺陷是目前亟需解决的问题。
发明内容
基于此，本发明提供一种镁锂合金切削液，具有优良抗腐蚀性和润滑性，可以很好的避免机加工过程中的材料腐蚀现象，提高质量和加工效率，减少不良率。
本发明还提供了镁锂合金切削液的制备方法，操作简单，效果极佳。
一种镁锂合金切削液，包括以下重量份组分：基础油5-50份、自乳化酯润滑剂5-20份、表面活性剂1-15份、防锈剂5-30份、聚乙二醇5-10份、单丁醚偶合剂1-5份、醚羧酸5-10份、消泡剂0.01-0.1份、杀菌剂1-3份、水适量。
在其中一个实施例中，防锈剂选自硼酸、C8-C12的单元酸和C8-C12的双元酸中的一种或几种。
在其中一个实施例中，硼酸、C8-C12的单元酸和C8-C12的双元酸的质量比为0.9-1.1：0.9-1.1：0.9-1.1。
在其中一个实施例中，C8-C12的膦酸酯为正辛醇膦酸酯，异辛醇膦酸酯、异壬醇膦酸酯，癸醇膦酸酯中的一种或几种膦酸酯混合物，C8-C12的双元酸为二羧酸盐基复合物、癸二酸钠盐或十二碳二元酸和十一碳二元酸混合防锈剂，镁锂合金切削液中硼酸、C8-C12的膦酸酯和C8-C12的双元酸的重量份含量分别为：硼酸5-10份、C8-C12的膦酸酯5-10份、C8-C12的双元酸5-10份。
在其中一个实施例中，C8-C12的膦酸酯和醚羧酸的质量比为1：1。
在其中一个实施例中，C8-C12的膦酸酯和醚羧酸的总质量于镁锂合金切削液中的质量含量为10％-20％。
在其中一个实施例中，基础油选自60N石蜡基基础油、100N石蜡基基础油、150N石蜡基基础油、-10℃环烷基变压器油、-20℃环烷基变压器油和-30℃环烷基变压器油中的一种或几种；和/或，
自乳化酯润滑剂为三聚酸自乳化酯；和/或，
表面活性剂选自非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂中的一种或几种；和/或，
单丁醚耦合剂为二乙二醇单丁醚和/或乙二醇单丁醚。
在其中一个实施例中，非离子表面活性剂选自AEO脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯和聚丙乙烯醚中的一种或几种；阴离子表面活性剂为石油磺酸钠。
上述镁锂合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
将防锈剂、聚乙二醇和水混合，搅拌至固体完全溶解，获得混合溶液；
将基础油、自乳化酯润滑剂、表面活性剂、单丁醚偶合剂、醚羧酸、消泡剂和杀菌剂投入混合溶液中，搅拌均匀，获得镁锂合金切削液。。
本发明镁锂合金切削液具有以下有益效果：
(1)镁锂合金切削液含有自乳化酯，润滑性可以达到甚至超越市面上乳化油的水平，确保镁锂合金切削过程中不会产生刀纹，可以很好的抑制镁锂合金的电化学腐蚀产生，使工件在加工过程中不会氧化变色，提高了产品质量和良率；
(2)使用C8-C12的膦酸酯和醚羧酸按照1:1比例同时添加，总比例加到10％-20％时抑制镁锂合金的电化学腐蚀的效果更佳；
(3)制备方法简单易操作，利于推广生产。
附图说明
图1为实施例1镁锂合金切削液和市售镁锂合金切削液的实验结果对照图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明提供了一种镁锂合金切削液，包括以下重量份组分：基础油5-50份、自乳化酯润滑剂5-20份、表面活性剂1-15份、防锈剂5-30份、聚乙二醇5-10份、单丁醚偶合剂1-5份、醚羧酸5-10份、消泡剂0.01-0.1份、杀菌剂1-3份、水适量。
水的使用量为根据实际情况补充至总重量份100份，一般使用量为10-30重量份。
基础油是镁锂合金切削液的基础材料，各组分的载体，为各组分提供分散溶解环境，基础油可选自60N石蜡基基础油、100N石蜡基基础油、150N石蜡基基础油、-10℃环烷基变压器油、-20℃环烷基变压器油和-30℃环烷基变压器油中的一种或几种。
自乳化酯润滑剂为自乳化酯，润滑性可以达到甚至超越市面上乳化油的水平，确保镁锂合金切削过程中不会产生刀纹，自乳化酯润滑剂为三聚酸自乳化酯，可选用但不限定如禾大3955、3952、3954、路博润的GY300或者市面上同类型材料等润滑剂。
表面活性剂选自非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂中的一种或几种，非离子表面活性剂选自AEO脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯、有机醇胺和聚丙乙烯醚中的一种或几种；所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠，油酸等。
防锈剂可选自硼酸、C8-C12的膦酸酯和C8-C12的双元酸中的一种或几种，C8-C12的膦酸酯是指含8-12个碳原子的磷酸酯，C8-C12的双元酸是指含8-12个碳原子的双元酸。C8-C12的膦酸酯为正辛醇膦酸酯，异辛醇膦酸酯、异壬醇膦酸酯，癸醇膦酸酯中的一种或几种膦酸酯混合物，C8-C12的双元酸例如但不限于二羧酸盐基复合物、癸二酸钠盐、十二碳二元酸和十一碳二元酸混合防锈剂等。较优地，C8-C12的膦酸酯为辛基膦酸酯，C8-C12的双元酸选用二羧酸盐基复合物时，防锈剂中硼酸、C8-C12的单元酸和C8-C12的双元酸的质量比为0.9-1.1：0.9-1.1：0.9-1.1。
一个实施例中，镁锂合金切削液中硼酸、C8-C12的膦酸酯和C8-C12的双元酸的混合物的重量份含量分别为：硼酸5-10份、C8-C12的膦酸酯5-10份、C8-C12的双元酸5-10份。
一个实施例中，C8-C12的膦酸酯和醚羧酸的质量比为1：1，使用时，两种组分同时添加，并且当C8-C12的膦酸酯和醚羧酸的总质量于镁锂合金切削液中的质量含量为10％-20％，可以很好地抑制镁锂合金的电化学腐蚀产生，使工件不会在加工过程中氧化变色。
单丁醚耦合剂为二乙二醇单丁醚和/或乙二醇单丁醚，可以调整产品的高低温稳定性。
杀菌剂可选用BK、MBM、BIT20等切削液杀菌剂，可以延长镁铝合金切削液的使用寿命。
消泡剂可选用有机硅3D硅氧烷乳液比如道康宁的1247/1267，孟庆信的MS575、路博润的5674等，可防止产品使用过程中泡沫溢出问题。
上述镁锂合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
S100：将防锈剂、聚乙二醇和水混合，搅拌至固体完全溶解，获得混合溶液。
防锈剂和聚乙二醇为水溶性颗粒，将防锈剂和聚乙二醇完全溶解于水，再加其他组分，有助于各组分均匀混合，并减少在搅拌过程中过多组分混合导致溶解困难的问题。
S200：将基础油、自乳化酯润滑剂、表面活性剂、单丁醚偶合剂、醚羧酸、消泡剂和杀菌剂投入所述混合溶液中，搅拌均匀，获得镁锂合金切削液。
上述镁锂合金切削液的使用方法，采用水将镁锂合金切削液稀释至质量浓度为3％-10％，然后和普通镁锂合金切削液的使用程序相近，其中镁锂合金切削液浓度为10wt％时毛刺会比5wt％少或是几乎没有，因为浓度高润滑性更好。
本发明镁锂合金切削液镁锂合金切削液确保了镁锂合金切削过程中不会产生刀纹，很好的抑制镁锂合金的电化学腐蚀产生，使工件在加工过程中不会氧化变色，提高了产品质量和良率，且制备方法简单易操作，利于推广生产。
以下为实施例说明。
实施例1
本实施例的镁锂合金切削液，总重量份为100份，包括以下重量份组分：
60N石蜡基基础油5份；
禾大3955自乳化酯润滑剂10份；
表面活性剂：非离子表面活性剂AEO9(脂肪醇聚氧乙烯醚)1份、单乙醇胺5份；
防锈剂：硼酸5份、癸二酸钠盐防锈剂5份、辛基膦酸酯ASI80(索尔维)5份；
聚乙二醇5份；
单丁醚偶合剂：乙二醇单丁醚1份；
醚羧酸5份；
有机硅消泡剂0.01份；
均三嗪杀菌剂BK 1份；
水余量。
上述镁锂合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
S100：将防锈剂、聚乙二醇和水混合，搅拌至固体完全溶解，获得混合溶液。
S200：将基础油、自乳化酯润滑剂、表面活性剂、单丁醚偶合剂、醚羧酸、消泡剂和杀菌剂投入所述混合溶液中，搅拌均匀，获得镁锂合金切削液。
上述镁锂合金切削液的使用方法如下：
采用水将镁锂合金切削液稀释至所需质量浓度，
镁锂合金CNC开粗加工，使用浓度：3％；
镁锂合金CNC精加工，使用浓度：6％。
实施例2
本实施例的镁锂合金切削液，总重量份为100份，包括以下重量份组分：
100N石蜡基基础油20份；
禾大3952自乳化酯润滑剂5份；
表面活性剂：脂肪醇聚氧乙烯-聚丙乙烯醚RT64(沙索)1份、三乙醇胺10份；
防锈剂：硼酸10份、十二碳二元酸和十一碳二元酸混合防锈剂10份、烷基膦酸酯10份；
聚乙二醇PEG600 5份；
单丁醚偶合剂：乙二醇单丁醚5份；
醚羧酸10份；
道康宁1247消泡剂0.1份；
BIT 20杀菌剂3份；
水余量。
上述镁锂合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
S100：将防锈剂、聚乙二醇和水混合，搅拌至固体完全溶解，获得混合溶液。
S200：将基础油、自乳化酯润滑剂、表面活性剂、单丁醚偶合剂、醚羧酸、消泡剂和杀菌剂投入所述混合溶液中，搅拌均匀，获得镁锂合金切削液。
上述镁锂合金切削液的使用方法如下：
采用水将镁锂合金切削液稀释至所需质量浓度，
镁锂合金CNC开粗加工，使用浓度：5％；
镁锂合金CNC精加工，使用浓度：10％。。
实施例3
本实施例的镁锂合金切削液，总重量份为100份，包括以下重量份组分：
60N石蜡基基础油12份；
禾大3954自乳化酯润滑剂20份；
表面活性剂：非离子表面活性剂AEO9(脂肪醇聚氧乙烯醚)3份、石油磺酸钠5份；
防锈剂：硼酸5份、辛基膦酸酯ASI80(索尔维)7.5份、二羧酸盐基复合物7.5份；
聚乙二醇10份；
单丁醚偶合剂：二乙二醇单丁醚1份；
醚羧酸8份；
有机硅消泡剂道康宁1267 0.05份；
杀菌剂MBM 2份；
水余量。
上述镁锂合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
S100：将防锈剂、聚乙二醇和水混合，搅拌至固体完全溶解，获得混合溶液。
S200：将基础油、自乳化酯润滑剂、表面活性剂、单丁醚偶合剂、醚羧酸、消泡剂和杀菌剂投入所述混合溶液中，搅拌均匀，获得镁锂合金切削液。
上述镁锂合金切削液的使用方法如下：
采用水将镁锂合金切削液稀释至所需质量浓度，
镁锂合金CNC开粗加工，使用浓度：5％；
镁锂合金CNC精加工，使用浓度：10％。
实施例4
本实施例的镁锂合金切削液，总重量份为100份，包括以下重量份组分：
基础油：-30度环烷基变压器油25份；
自乳化酯润滑剂：路博润的GY300 16份；
表面活性剂：脂肪醇聚氧乙烯10份、石油磺酸钠4份；
防锈剂：硼酸6份、烷基膦酸酯7份、癸二酸钠盐6份；
聚乙二醇6份；
单丁醚偶合剂：二乙二醇单丁醚1份；
醚羧酸6份；
有机硅消泡剂道康宁1267 0.02份；
杀菌剂MBM 1份；
水余量。
上述镁锂合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
S100：将防锈剂、聚乙二醇和水混合，搅拌至固体完全溶解，获得混合溶液。
S200：将基础油、自乳化酯润滑剂、表面活性剂、单丁醚偶合剂、醚羧酸、消泡剂和杀菌剂投入所述混合溶液中，搅拌均匀，获得镁锂合金切削液。
上述镁锂合金切削液的使用方法如下：
采用水将镁锂合金切削液稀释至所需质量浓度，
镁锂合金CNC开粗加工，使用浓度：5％；
镁锂合金CNC精加工，使用浓度：10％。
实施例5
本实施例的镁锂合金切削液，总重量份为100份，包括以下重量份组分：
基础油：-10度环烷基变压器油31份；
自乳化酯润滑剂：路博润的GY300 8份；
表面活性剂：脂肪醇聚氧乙烯2份、石油磺酸钠5份；
防锈剂：硼酸3份、烷基膦酸酯2份、十二碳二元酸和十一碳二元酸混合防锈剂2份；
聚乙二醇8份；
单丁醚偶合剂：乙二醇单丁醚3份；
醚羧酸7份；
有机硅消泡剂道康宁1267 0.07份；
杀菌剂MBM 2份；
水余量。
上述镁锂合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
S100：将防锈剂、聚乙二醇和水混合，搅拌至固体完全溶解，获得混合溶液。
S200：将基础油、自乳化酯润滑剂、表面活性剂、单丁醚偶合剂、醚羧酸、消泡剂和杀菌剂投入所述混合溶液中，搅拌均匀，获得镁锂合金切削液。
上述镁锂合金切削液的使用方法如下：
采用水将镁锂合金切削液稀释至所需质量浓度，
镁锂合金CNC开粗加工，使用浓度：5％；
镁锂合金CNC精加工，使用浓度：10％。
实施例6
本实施例的镁锂合金切削液，总重量份为100份，包括以下重量份组分：
基础油：-20度环烷基变压器油42份；
自乳化酯润滑剂：禾大3955 6份；
表面活性剂：AEO脂肪醇聚氧乙烯醚1份；
防锈剂：硼酸5份、烷基膦酸酯5份、癸二酸钠盐4份；
聚乙二醇7份；
单丁醚偶合剂：二乙二醇单丁醚2份；
醚羧酸8份；
有机硅消泡剂道康宁1267 0.1份；
杀菌剂MBM 1.5份；
水余量。
上述镁锂合金切削液的制备方法，包括以下步骤：
S100：将防锈剂、聚乙二醇和水混合，搅拌至固体完全溶解，获得混合溶液。
S200：将基础油、自乳化酯润滑剂、表面活性剂、单丁醚偶合剂、醚羧酸、消泡剂和杀菌剂投入所述混合溶液中，搅拌均匀，获得镁锂合金切削液。
上述镁锂合金切削液的使用方法如下：
采用水将镁锂合金切削液稀释至所需质量浓度，
镁锂合金CNC开粗加工，使用浓度：5％；
镁锂合金CNC精加工，使用浓度：10％。。
采用实施例1的镁锂合金切削液和市售镁锂合金切削液对用镁锂合金材料打磨表面，参考GB/T6144-2010实验标准，腐蚀试验条件55℃*6h，结果如表1。
表1
Figure BDA0002984596730000121
其中，采用实施例1的镁锂合金切削液和市售镁锂合金切削液对用镁锂合金材料打磨表面，实验结果如图1所示，左边为本发明实施例1镁锂合金切削液，右边为市售镁锂合金切削液，可以看出本发明镁锂合金切削液比市售镁合金切削液的使用效果更佳，实施例1至6的镁锂合金切削液在镁锂合金的保护性、消泡性、抗硬水性能上明显优于市售产品，而且本发明镁锂合金切削液不仅没有表面刀纹问题，也没有材料腐蚀等问题。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种镁锂合金切削液，其特征在于，包括以下重量份组分：基础油5-50份、自乳化酯润滑剂5-20份、表面活性剂1-15份、防锈剂5-30份、聚乙二醇5-10份、单丁醚偶合剂1-5份、醚羧酸5-10份、消泡剂0.01-0.1份、杀菌剂1-3份、水适量。
2.根据权利要求1所述的镁锂合金切削液，其特征在于，所述防锈剂选自硼酸、C8-C12的膦酸酯和C8-C12的双元酸中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的镁锂合金切削液，其特征在于，所述防锈剂为硼酸、C8-C12的膦酸酯和C8-C12的双元酸的混合物，其中所述硼酸、C8-C12的膦酸酯和C8-C12的双元酸的质量比为0.9-1.1：0.9-1.1：0.9-1.1。
4.根据权利要求3所述的镁锂合金切削液，其特征在于，所述镁锂合金切削液中所述硼酸、C8-C12的膦酸酯和C8-C12的双元酸的混合物的重量份含量分别为：硼酸5-10份、C8-C12的双元酸5-10份、C8-C12的膦酸酯5-10份。
5.根据权利要求2或3所述的镁锂合金切削液，其特征在于，所述C8-C12的膦酸酯为正辛醇膦酸酯，异辛醇膦酸酯、异壬醇膦酸酯，癸醇膦酸酯中的一种或几种膦酸酯混合物，所述C8-C12的双元酸为二羧酸盐基复合物、癸二酸钠盐或十二碳二元酸和十一碳二元酸混合防锈剂。
6.根据权利要求2或3所述的镁锂合金切削液，其特征在于，所述C8-C12的膦酸酯和醚羧酸的质量比为1：1。
7.根据权利要求5所述的镁锂合金切削液，其特征在于，所述C8-C12的膦酸酯和醚羧酸的总质量于所述镁锂合金切削液中的质量含量为10％-20％。
8.根据权利要求1所述的镁锂合金切削液，其特征在于，所述基础油选自60N石蜡基基础油、100N石蜡基基础油、150N石蜡基基础油、-10℃环烷基变压器油、-20℃环烷基变压器油和-30℃环烷基变压器油中的一种或几种；和/或，
所述自乳化酯润滑剂为三聚酸自乳化酯；和/或，
所述表面活性剂选自非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂中的一种或几种。
9.根据权利要求7所述的镁锂合金切削液，其特征在于，所述非离子表面活性剂选自AEO脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯和聚丙乙烯醚中的一种或几种；所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠。
10.如权利要求1至8任一项所述的镁锂合金切削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将防锈剂、聚乙二醇和水混合，搅拌至固体完全溶解，获得混合溶液；
将基础油、自乳化酯润滑剂、表面活性剂、单丁醚偶合剂、醚羧酸、消泡剂和杀菌剂投入所述混合溶液中，搅拌均匀，获得镁锂合金切削液。
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