本發(fā)明屬于切削液技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種金屬切削液及其制備方法。
背景技術(shù):
金屬切削液是指金屬及其合金在切削、研磨、沖壓、軋制和拉拔等各種加工過程中所使用的潤滑冷卻材料。切削液作為機械加工重要的配套材料,主要起冷卻、潤滑、清洗和防銹作用,機械加工過程對切削液還有許多的其他要求,如長效性能、廉價性、通用性以及環(huán)保性能。隨著現(xiàn)代制造設(shè)備的進步、加工工藝和加工材質(zhì)的層出不窮,對切削液的通用性,提出了更高的要求。
由于鋁及鋁合金的活性較高,對切削液的要求更高,一般需要使用特制的切削液,而目前市面上的切削液多采用進口的含磷緩蝕劑,這種添加劑因含有磷,易導(dǎo)致細菌的滋生從而導(dǎo)致切削液的使用壽命降低。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供了一種具有良好的通用性,對黑色金屬和有色金屬同時起保護作用,防止金屬在切削過程中或切削完成后發(fā)生銹蝕或變色,對黑色金屬具有長效防銹效果的金屬切削液。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種切削液的制備方法,通過此方法能制備得到通用性好的金屬切削液,該方法工藝簡單,重復(fù)性好,無需復(fù)雜設(shè)備。
本發(fā)明的技術(shù)方案在于提供一種金屬切削液,所述金屬切削液中含緩蝕劑,相對100份金屬切削液,包括26-32份緩蝕劑;
緩蝕劑包括有機羧酸的酰胺鹽、硅烷偶聯(lián)劑、醇胺型硼酸酯、氟鋯酸或其鹽/氟鈦酸或其鹽以及石油磺酸鹽,其中,有機羧酸的酰胺鹽、硅烷偶聯(lián)劑、醇胺型硼酸酯、氟鋯酸或其鹽/氟鈦酸或其鹽的質(zhì)量比為(12-26):(2-6):(6-10):(0.5-2)。
本發(fā)明的金屬加工液為微乳型金屬加工液,該微乳型切削液含有獨特的金屬緩蝕劑。
緩蝕劑中,通過氟鋯酸或其鹽/氟鈦酸或其鹽、硅烷偶聯(lián)劑和醇胺型硼酸酯三者的配合使用,起到了很好的協(xié)同作用。
其中,硅烷水解產(chǎn)物中的-Si-OH基團與金屬表面Me-OH基團形成氫鍵,快速吸附在金屬表面:
(RO)3-Si-R’+3H2O→(OH)3-Si-R’+3ROH
在干燥過程中,-Si-OH基團和Me-OH基團進一步凝聚,在界面上生成Si-O-Me共價鍵:
-Si-OH(溶液)+Me-OH(金屬表面)→Si-O-Me+H2O
剩余的硅烷分子通過-Si-OH基團之間的凝聚反應(yīng)在金屬表面上形成具有Si-O-Si三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有機膜:
3HO-Si-R’→R’(OH)2Si-O-Si(OH)2R’+H2O
Si-O-Si三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有機膜具有良好封閉性能,阻止基體被大氣腐蝕。
氟鋯酸或其鹽/氟鈦酸或其鹽溶液能夠在多種金屬材料表面形成一層鈍化膜,從而提高金屬的耐腐蝕性能。通過氟鋯酸或其鹽/氟鈦酸或其鹽與硅烷偶聯(lián)劑配合使用,使所獲得的切削液對黑色金屬和有色金屬均具有緩蝕效果,提高切削液的通用性能。
本發(fā)明進一步包括以下優(yōu)選的技術(shù)方案:
優(yōu)選的方案中,所述硅烷偶聯(lián)劑選自KH500硅烷偶聯(lián)劑、KH560硅烷偶聯(lián)劑、KH570硅烷偶聯(lián)劑或KH792硅烷偶聯(lián)劑中的一種或幾種。
優(yōu)選的方案中,所述氟鋯酸鹽為氟鋯酸鉀、氟鋯酸鈉或氟鋯酸銨中的一種或幾種;
所述氟鈦酸鹽為氟鈦酸鉀、氟鈦酸鈉或氟鈦酸銨中的一種或幾種。
優(yōu)選的方案中,有機羧酸的酰胺鹽由植物油酸、妥爾油酸與有機醇胺反應(yīng)得到,其中,植物油酸、妥爾油酸與有機醇的質(zhì)量比為(1-4):(1-4):(10-18)。
優(yōu)選的方案中,所述醇胺型硼酸酯為硼酸一乙醇胺、硼酸二乙醇胺、硼酸三乙醇胺、硼酸一異丙醇胺、硼酸二異丙醇胺或硼酸三異丙醇胺中的一種或幾種。
所述金屬切削液包括:
金屬切削液共計100份,所述“份”表示“質(zhì)量份”。
優(yōu)選的方案中,所述的有機醇胺包括一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、二甘醇胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一種或幾種。
優(yōu)選的方案中,所述基礎(chǔ)油為傾點小于-20度的礦物油、合成油或者環(huán)烷基油中的一種或幾種。
優(yōu)選的方案中,所述油性潤滑添加劑選自合成酯、自乳化潤滑酯、聚合酯中的一種或幾種。
優(yōu)選的方案中,所述的極壓劑包括氯化石蠟、含硫極壓劑、含磷極壓劑中的一種或幾種。
優(yōu)選的方案中,所述表面活性劑,具體選自失水山梨醇脂肪酸酯和/或非離子表面活性劑,其中非離子表面活性劑選自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚、異構(gòu)醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一種或幾種。
優(yōu)選的方案中,所述螯合劑選自氮川三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸、羥乙基乙二胺三乙酸三鈉或甲基甘氨酸二乙酸三鈉中的一種或幾種。
優(yōu)選的方案中,所述殺菌劑選自三丹油、MBM、BK或IPBC的一種或幾種。
優(yōu)選的方案中,所述消泡劑選自二甲基硅油、二乙基硅油或甲基苯基硅油的一種或幾種。
緩蝕劑的制備過程為:將有機醇胺、石油磺酸鹽、植物油酸、妥爾油酸、醇胺型硼酸酯依次混合,攪拌,加熱至100-160℃,然后保溫30-40min,冷卻后加入硅烷偶聯(lián)劑和氟鋯酸或其鹽/氟鈦酸或其鹽,混合均勻得到。
將基礎(chǔ)油、油性潤滑劑、極壓劑、表面活性劑、螯合劑、殺菌劑、消泡劑、緩蝕劑和水依次混合,攪拌得到金屬加工液。
本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明的金屬切削液具有極好的通用性能。對黑色金屬和有色金屬等皆能起到防銹或緩蝕效果。
使用本發(fā)明的切削液后,在切削加工過程中或加工完畢后,金屬不會生銹或變色。
通過硅烷偶聯(lián)劑、醇胺型硼酸酯和有機羧酸的酰胺鹽三者的協(xié)同配合作用,使本發(fā)明的切削液對黑色金屬具有長效防銹效果。
氟鋯酸或其鹽/氟鈦酸或其鹽與硅烷偶聯(lián)劑配合使用,所獲得的切削液具有很好的通用性。
本發(fā)明的切削液同時也具有優(yōu)異的潤滑性能、清洗性能、冷卻性能。
具體實施方式
對比例1
合成緩蝕劑:
將有機醇胺10份、石油磺酸鹽2份、植物油酸2份、妥爾油酸1份、硼酸單乙醇胺8份依次加入到帶攪拌的反應(yīng)釜中,然后再加熱到100-160度,然后保溫30-40分鐘。
金屬加工液的制備
在調(diào)和罐中依次加入基礎(chǔ)油10份、油性潤滑劑2份、極壓劑8份、表面活性劑6.5份、螯合劑1份、殺菌劑3份、消泡劑0.2份、緩蝕劑23份和46.3份水,最后獲得總質(zhì)量為100份的金屬加工液。
該切削液的性能如下:
表1
由上可知,僅使用醇胺型硼酸酯和有機羧酸的酰胺鹽對有色金屬的緩蝕作用有限,無法通過切削液的鋁腐蝕試驗。
實施例1
合成緩蝕劑:
將有機醇胺10份、石油磺酸鹽2份、植物油酸2份、妥爾油酸1份、硼酸單乙醇胺8份依次加入到帶攪拌的反應(yīng)釜中,然后再加熱到100-160度,然后保溫30-40分鐘,冷卻后再加入硅烷偶聯(lián)劑5份和氟鋯酸或氟鈦酸1份,攪拌均勻便獲得所需要的緩蝕劑。
金屬加工液的制備
在調(diào)和罐中依次加入基礎(chǔ)油10份、油性潤滑劑2份、極壓劑8份、表面活性劑4.5份、螯合劑1份、殺菌劑3份、消泡劑0.2份、緩蝕劑29份和42.3份水,最后獲得總質(zhì)量為100份的金屬加工液。
該切削液的性能如下:
表2
以上結(jié)果可以得出本發(fā)明的切削液對黑色金屬和有色金屬(包括灰口鑄鐵、紫銅、鋁)均具有良好的緩蝕性能,能夠確保在金屬加工過程中不會出現(xiàn)銹蝕或變色的現(xiàn)象。