CN115851360B - 一种电火花加工用全合成线切割液及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及C10N30，更具体地，本发明涉及一种电火花加工用全合成线切割液及其应用。电火花加工用全合成线切割液的原料包括3‑10重量份防锈剂、5‑15重量份羟基胺、1‑10重量份***剂、3‑15重量份表面活性剂、2‑10重量份洗涤剂、5‑40重量份润滑剂、0.1‑1重量份防霉剂、0.1‑1重量份无机盐、0.1‑0.5重量份消泡剂和10‑40重量份去离子水。本发明提供的电火花加工用全合成线切割液适用于钛合金、铜、铝及其合金、磁钢、晶体、半导体材料等，尤其是切割钨、钼等特殊材料时效果尤显突出。
Description
技术领域
本发明涉及C10N30，更具体地，本发明涉及一种电火花加工用全合成线切割液及其应用。
背景技术
切削液是一种在金属等材料处理时常用到的加工液。近年来，随着科技的进步，水基切削液由于冷却效果好、易清洗，逐渐受到了人们的关注。
专利号CN105567399B的专利提供了一种水基钛合金加工液及其应用，在控制pH为7-10的前提下加入聚醚类的物质，使得加工后的钛合金在饱和水蒸气的35℃恒温箱放置24h不发生锈蚀。专利号CN104877749B的专利提供了一种蠕墨铸铁加工用水基切削液及其稀释液，混合三羟甲基丙烷酯和二聚酸，提高了铸铁用切削液的安定性，使其不易析出。
然而对于特殊材料的金属，尤其是钨钼这类强度和硬度都很高的特殊材质，使用水基切削液切割仍面临着切割易产生掉块，使得材料加工表面粗糙以及切割效率相比于铝铁钛等常规金属更低的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种电火花加工用全合成线切割液，所述电火花加工用全合成线切割液的原料包括3-10重量份防锈剂、5-15重量份羟基胺、1-10重量份***剂、3-15重量份表面活性剂、2-10重量份洗涤剂、5-40重量份润滑剂、0.1-1重量份防霉剂、0.1-1重量份无机盐、0.1-0.5重量份消泡剂和10-40重量份去离子水。
优选的，电火花加工用全合成线切割液的pH为8.5-9.0。
作为本发明一种优选的技术方案，所述防锈剂选自硼酸、癸二酸、月桂二酸、十一烷二酸、植酸、三元聚羧酸的一种或多种。
优选的，所述防锈剂为癸二酸和月桂二酸的混合物。
进一步优选的，防锈剂中，癸二酸和月桂二酸的重量比为4：(1.5-3.5)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述羟基胺含有1-3个羟基。
优选的，羟基胺选自2-羟基乙胺、2,2'-二羟基二乙胺、异丙醇胺的一种。
进一步优选的，羟基胺为异丙醇胺。
作为本发明一种优选的技术方案，所述防锈剂和羟基胺的重量比为(5-7)：(7-15)，所述防锈剂和羟基胺的重量之和在电火花加工用全合成线切割液中占比15-26wt％。
优选的，所述防锈剂和羟基胺的重量比为6.2：12.8，所述防锈剂和羟基胺的重量之和在电火花加工用全合成线切割液中占比19wt％。
为了提高切割钨钼这类强度和硬度都很高的特殊材质的切割效率，申请人通过大量的实验发现，在水基切割液体系中加入癸二酸和月桂二酸的混合物作为防锈剂，并控制防锈剂和羟基胺的重量比为(5-7)：(7-15)，不仅改善了切割效率，提高了切割速度，而且切割过程中不易产生掉块，加工表面电蚀产物不易粘接，降低工件的表面粗糙度，同时，当控制防锈剂和羟基胺的重量之和在电火花加工用全合成线切割液中占比15-26wt％，还意外地降低了导热系数。申请人推断，这可能是由于，防锈剂和异丙醇胺为体系提供了一定的OH-条件，在此条件下，切割液的负电子和金属正电荷之间的平衡受到影响，对电火花线切割加工的放电加工进程中电、热、力的传导进行调控，从而使得切割过程和切割效果受到影响。上述效果尤其是在表面活性剂、洗涤剂和***剂的重量比为(3-15)：(2-10)：(3-7.8)的条件下更为显著。
作为本发明一种优选的技术方案，所述***剂选自松香、葡萄糖、柠檬酸钠、蔗糖的一种或多种。
优选的，***剂为葡萄糖和柠檬酸钠的混合物。
进一步优选的，***剂中，葡萄糖和柠檬酸钠的重量比为1：(3-7)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述***剂在电火花加工用全合成线切割液中占比3-7.8wt％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述表面活性剂、洗涤剂和***剂的重量比为(3-15)：(2-10)：(3-7.8)。
优选的，表面活性剂选自AEO-3、AEO-5、AEO-7、TX-10的一种或多种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述洗涤剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和/或脂肪醇聚氧丙烯醚。
优选的，洗涤剂为脂肪醇聚氧丙烯醚。
进一步优选的，脂肪醇聚氧丙烯醚的羟值为35-45mgKOH/g。
优选的，润滑剂选自乙二醇、二甘醇、聚乙二醇、油酸酯、硼酸酯、反相嵌段聚醚的一种或多种。
优选的，防霉剂为苯甲酸钠或苯并异噻唑啉酮。
优选的，消泡剂为有机硅消泡剂。
进一步优选的，有机硅消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷消泡剂。
作为本发明一种优选的技术方案，所述无机盐选自氯化钠、硝酸钠、氯酸钾、硫酸钠的一种或多种。
优选的，无机盐为氯化钠。
电火花加工用全合成线切割液的制备方法为各原料在40-55℃下混合，即得。
本发明第二个方面提供了一种电火花加工用全合成线切割液的应用，所述的电火花加工用全合成线切割液应用于钛合金、铜、铝及铝合金、钨、钼的切割。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
在水基切割液体系中加入癸二酸和月桂二酸的混合物作为防锈剂，并控制防锈剂和羟基胺的重量比为(5-7)：(7-15)，不仅改善了切割效率，提高了切割速度，而且切割过程中不易产生掉块，加工表面电蚀产物不易粘接，降低工件的表面粗糙度，同时，当控制防锈剂和羟基胺的重量之和在电火花加工用全合成线切割液中占比15-26wt％，还意外地降低了导热系数；控制表面活性剂、洗涤剂和***剂的重量比为(3-15)：(2-10)：(3-7.8)，尤其是体系中表面活性剂的一定比例的添加，降低了表面张力，影响体系中产生的放电介质的参与，改善切割液性能，提高了***剂为体系带来的能量，若表面活性剂和洗涤剂加入太少，会导致断丝频率增加以及加工表面电蚀产物粘接等问题，过多则会使切割效率下降。
本发明提供的电火花加工用全合成线切割液使用环保型原材料，不含亚硝酸钠、二乙醇胺、苯酚、甲醛等有害物质，对工人不产生皮肤刺激性，导热系数大、冷却性能好、颜色更透明，便于观察，不含矿物油，不易变质和长菌，使用寿命长，延长换液周期。在使用本发明切割液时，能用较小的电流够切割较厚的工件，并有利于排除熔化金属微粒；减少电极丝的损耗的同时改善工件的表面粗糙度，且保证工件在加工结束后不自行脱落而又能轻松被取出；还能及时将放电加工产生的电蚀产物排出加工间隙，保证切割效率和切割质量的平衡。适用于钛合金、铜、铝及其合金、磁钢、晶体、半导体材料等，尤其是切割钨、钼等特殊材料时效果尤显突出。
具体实施方式
实施例
实施例中脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯购自海石花，型号AEO-9P，脂肪醇聚氧丙烯醚反相嵌段聚醚购自陶氏，型号EPML-483，改性聚二甲基硅氧烷消泡剂购自吉田，型号为J0401，AEO-3购自巴斯夫，品名为脂肪醇聚氧乙烯醚，实施例1和实施例3中脂肪醇聚氧丙烯醚的来源不同，实施例1中脂肪醇聚氧丙烯醚购自辰润化工，型号SPO-20，羟值为40±4mgKOH/g，实施例3中脂肪醇聚氧丙烯醚购自辰润化工，型号SPO-10，羟值为67±5mgKOH/g。
实施例1
本例提供了一种电火花加工用全合成线切割液，电火花加工用全合成线切割液，所述电火花加工用全合成线切割液的原料包括6.2重量份防锈剂、12.8重量份羟基胺、6.5重量份***剂、8重量份表面活性剂、5重量份洗涤剂、31重量份润滑剂、0.4重量份防霉剂、0.3重量份无机盐、0.3重量份消泡剂和29.5重量份去离子水。
防锈剂为癸二酸和月桂二酸的混合物。防锈剂中，癸二酸和月桂二酸的重量比为4：2.2。
羟基胺为异丙醇胺，含有1个羟基。
防锈剂和羟基胺的重量比为6.2：12.8，所述防锈剂和羟基胺的重量之和在电火花加工用全合成线切割液中占比19wt％。
***剂为葡萄糖和柠檬酸钠的混合物。***剂中，葡萄糖和柠檬酸钠的重量比为1：5.5。
***剂在电火花加工用全合成线切割液中占比6.5wt％。
表面活性剂、洗涤剂和***剂的重量比为8：5：6.5。
表面活性剂为AEO-3。洗涤剂为脂肪醇聚氧丙烯醚。润滑剂为反相嵌段聚醚。防霉剂为苯甲酸钠。消泡剂为有机硅消泡剂，有机硅消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷消泡剂。无机盐为氯化钠。
电火花加工用全合成线切割液的制备方法为各原料在50℃下混合，即得。
实施例2
本例提供了一种电火花加工用全合成线切割液，与实施例1不同的是，电火花加工用全合成线切割液，所述电火花加工用全合成线切割液的原料包括5.5重量份防锈剂、12.5重量份羟基胺、6.5重量份***剂、5重量份表面活性剂、5重量份洗涤剂、27重量份润滑剂、0.2重量份防霉剂、0.2重量份无机盐、0.1重量份消泡剂和38重量份去离子水。
防锈剂和羟基胺的重量比为5.5：12.5，防锈剂和羟基胺的重量之和在电火花加工用全合成线切割液中占比18wt％。
***剂在电火花加工用全合成线切割液中占比6.5wt％。
表面活性剂、洗涤剂和***剂的重量比为5：5：6.5。
洗涤剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯。
实施例3
本例提供了一种电火花加工用全合成线切割液，与实施例1不同的是，电火花加工用全合成线切割液，所述电火花加工用全合成线切割液的原料包括5.9重量份防锈剂、13.1重量份羟基胺、7重量份***剂、6重量份表面活性剂、7重量份洗涤剂、30重量份润滑剂、0.5重量份防霉剂、0.4重量份无机盐、0.1重量份消泡剂和30重量份去离子水。
脂肪醇聚氧丙烯醚的来源不同。
防锈剂和羟基胺的重量比为5.9：13.1，防锈剂和羟基胺的重量之和在电火花加工用全合成线切割液中占比19wt％。
***剂在电火花加工用全合成线切割液中占比7wt％。
表面活性剂、洗涤剂和***剂的重量比为6：7：7。
实施例4
本例提供了一种电火花加工用全合成线切割液，与实施例1不同的是，电火花加工用全合成线切割液，所述电火花加工用全合成线切割液的原料包括3重量份防锈剂、13重量份羟基胺、5重量份***剂、4重量份表面活性剂、5重量份洗涤剂、35重量份润滑剂、0.4重量份防霉剂、0.3重量份无机盐、0.3重量份消泡剂和34重量份去离子水。
防锈剂中，癸二酸和月桂二酸的重量比为4：2。
防锈剂和羟基胺的重量比为3：13，防锈剂和羟基胺的重量之和在电火花加工用全合成线切割液中占比16wt％。
***剂在电火花加工用全合成线切割液中占比5wt％。
表面活性剂、洗涤剂和***剂的重量比为4：5：5。
实施例5
本例提供了一种电火花加工用全合成线切割液，与实施例1不同的是，电火花加工用全合成线切割液，所述电火花加工用全合成线切割液的原料包括7重量份防锈剂、15重量份羟基胺、6重量份***剂、2重量份表面活性剂、9重量份洗涤剂、30重量份润滑剂、0.4重量份防霉剂、0.3重量份无机盐、0.3重量份消泡剂和30重量份去离子水。
防锈剂和羟基胺的重量比为7：15，防锈剂和羟基胺的重量之和在电火花加工用全合成线切割液中占比22wt％。
***剂在电火花加工用全合成线切割液中占比6wt％。
表面活性剂、洗涤剂和***剂的重量比为2：9：6。
实施例6
本例提供了一种电火花加工用全合成线切割液，与实施例1不同的是，电火花加工用全合成线切割液，所述电火花加工用全合成线切割液的原料包括5重量份防锈剂、11重量份羟基胺、6重量份***剂、12重量份表面活性剂、1重量份洗涤剂、32重量份润滑剂、0.4重量份防霉剂、0.3重量份无机盐、0.3重量份消泡剂和32重量份去离子水。
防锈剂和羟基胺的重量比为5：11，防锈剂和羟基胺的重量之和在电火花加工用全合成线切割液中占比16wt％。
***剂在电火花加工用全合成线切割液中占比6wt％。
表面活性剂、洗涤剂和***剂的重量比为12：1：6。
性能测试：
1、性能测试：测试实施例1-6得到的电火花加工用全合成线切割液的pH值、电导率和表面粗糙度Ra，结果如表1：
表1
| 实施例 | pH | 电导率(uS/cm) | 表面粗糙度Ra(μm) |
| 1 | 8.7 | 998 | 10.787 |
| 2 | 8.8 | 1026 | 11.034 |
| 3 | 9.0 | 1126 | 11.124 |
| 4 | 9.2 | 934 | 10.025 |
| 5 | 9.0 | 940 | 10.065 |
| 6 | 8.8 | 868 | 10.667 |
通常来说，提高电导率有利于切割效率的提高，但是太高则易引起短路，导致断丝；降低电导率有利于切割质量的提高，也就是表面粗糙度降低，但是太低则易导致切割效率降低，甚至切不动。
本申请中，实施例1得到的电火花加工用全合成线切割液的pH值为8.7，能在维持较高电导率和较高切割效率的同时，维持极低的表面粗糙度Ra。其次是实施例2和实施例3，实施例2和实施例3的表面粗糙度较高，但仍在可接受的范围内，与此同时，具有较高的电导率和切割效率。而实施例4，5，6虽然表面粗糙度和实施例1相近，但切割效率过低。综上，在实际应用时，优选为实施例1-3的方案，更为优选的，为实施例1的方案。
2、极压性能和润滑性能测试：按照GB/T 6144-2010测试实施例1-6得到的电火花加工用全合成线切割液的最大无卡咬负荷和表面张力，最大无卡咬负荷越大，表面张力越小，说明极压性能和润滑性能越好，结果如表2：
表2
| 实施例 | 最大无卡咬负荷(N) | 表面张力(mN/m) |
| 1 | 682 | 31 |
| 2 | 680 | 32 |
| 3 | 667 | 32 |
| 4 | 613 | 35 |
| 5 | 579 | 34 |
| 6 | 622 | 35 |
3、切割测试：使用实施例1-6得到的电火花加工用全合成线切割液对钨合金(来源于广州市联诺化工科技有限公司)使用江苏长德机械制造有限公司的电火花数控线切割机床DK-7732进行切割，记录切割过程的切割效率以及切割完成后工件是否自行脱落，结果如表3：
表3
4、稳定性测试：实施例1-6得到的电火花加工用全合成线切割液静置三个月后观察静置前后的外观并使用透明度仪测试前后透明度已得到透明度是否下降(透明度变化在6以内视为透明度未下降)，结果如表4：
表4
Claims (2)
1.一种电火花加工用全合成线切割液，其特征在于，所述电火花加工用全合成线切割液的原料包括3-10重量份防锈剂、5-15重量份羟基胺、1-10重量份***剂、3-15重量份表面活性剂、2-10重量份洗涤剂、5-40重量份润滑剂、0.1-1重量份防霉剂、0.1-1重量份无机盐、0.1-0.5重量份消泡剂和10-40重量份去离子水；所述防锈剂为癸二酸和月桂二酸的混合物，防锈剂中癸二酸和月桂二酸的重量比为4：（1.5-3.5）；羟基胺为异丙醇胺，所述防锈剂和羟基胺的重量比为（5-7）：（7-15），所述防锈剂和羟基胺的重量之和在电火花加工用全合成线切割液中占比15-26wt%；***剂为葡萄糖和柠檬酸钠的混合物，***剂中葡萄糖和柠檬酸钠的重量比为1：（3-7）；表面活性剂选自AEO-3、AEO-5、AEO-7、TX-10的一种或多种，洗涤剂为脂肪醇聚氧丙烯醚，所述***剂在电火花加工用全合成线切割液中占比3-7.8wt%；所述表面活性剂、洗涤剂和***剂的重量比为（3-15）：（2-10）：（3-7.8）；所述无机盐选自氯化钠、硝酸钠、氯酸钾、硫酸钠的一种或多种。
2.一种根据权利要求1所述的电火花加工用全合成线切割液的应用，其特征在于，所述的电火花加工用全合成线切割液应用于钛合金、铜、铝及铝合金、钨、钼的切割。
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