一種全合成切削液及其製備方法與流程
2023-04-30 09:36:36
本發明涉及切削液技術領域，具體而言，涉及一種全合成切削液及其製備方法。
背景技術：
切削液在金屬切削、磨加工過程中，用來冷卻、潤滑刀具和加工件的工業用液體，其具備良好的冷卻性能、潤滑性能、防鏽性能、除油清洗功能、防腐功能和易稀釋的特點。由於現代切削速度和切削溫度的不斷提高，油基切削液不能完全滿足切削要求，因此，水基切削液的優點就凸顯出來。
水基切削液可分為乳化液、半合成切削液和全合成切削液。把油的潤滑性能與水的冷卻性能結合起來，促使了乳化液的應用。但由於乳化液的處於油水混合狀態，其相態不穩定，並且油類極易腐敗變質。因此，之後發展了半合成切削液，半合成切削液雖然在相態穩定性和腐敗變質問題上有所改進，但在配製時的技術難度比較高，並且敏感因素比較多：如容易受環境溫度變化的影響、原材料品質波動的影響、配製方法的影響等等。同時，切削液/油對環境的危害主要是廢液對水資源的汙染，礦物油是金屬加工液的主要成分之一，其生物降解性差，能長期滯留在水和土壤中，汙染環境。全合成切削液不含汙染環境的礦物油，是單相體系，其穩定性均優於前面兩者，使用周期長。但是，現有的全合成切削液普遍具有潤滑性不足的問題，在高速切削及深孔加工中切削能力不足，出現鑽頭磨鈍、燒鈍，工件有毛刺或螺紋不成形的問題。
有鑑於此，特提出本發明。
技術實現要素：
本發明的第一目的在於提供一種全合成切削液，其潤滑性好、防腐性好、穩定性高，並且環保無汙染。
本發明的第二目的在於提供一種製備全合成切削液的方法，其工藝流程簡單，產品成本低，並且獲得全合成切削液潤滑性高、穩定性好。
本發明的實施例是這樣實現的：
一種全合成切削液，按重量份計，每100份全合成切削液包括第一聚乙二醇10～20份和第二聚乙二醇5～10份，餘量為去離子水，第一聚乙二醇的平均分子量為第二聚乙二醇的平均分子量的15倍以上。
在本發明的較佳實施例中，上述第一聚乙二醇的平均分子量為5000～10000。
在本發明的較佳實施例中，上述第二聚乙二醇的平均分子量為100～300。
在本發明的較佳實施例中，上述全合成切削液還包括按重量份計的第三聚乙二醇5～10份，第三聚乙二醇的平均分子量大於第二聚乙二醇的平均分子量且小於第一聚乙二醇的平均分子量。
在本發明的較佳實施例中，上述第三聚乙二醇的平均分子量為800～1500。
在本發明的較佳實施例中，上述全合成切削液還包括按重量份計的三乙醇胺8～10份。
在本發明的較佳實施例中，上述全合成切削液還包括按重量份計的有機防鏽劑5～8份。
在本發明的較佳實施例中，上述全合成切削液還包括按重量份計的殺菌劑1～2份。
一種上述的全合成切削液的製備方法，配製每100份全合成切削液時將按重量份計的第一聚乙二醇10～20份、第二聚乙二醇5～10份與餘量的去離子水混合。
在本發明的較佳實施例中，上述方法還包括將按重量份計的第三聚乙二醇5～10份與第一聚乙二醇10～20份、第二聚乙二醇5～10份以及去離子水混合。
本發明實施例的有益效果是：
本發明實施例將第一聚乙二醇和第二聚乙二醇在切削液中配合使用，能夠有效提高切削液的潤滑性和穩定性。
本發明實施例的全合成切削液彌補了現有水基切削液防鏽性和潤滑性的不足的缺陷，具有穩定性好，使用周期長，對設備無腐蝕，對操作者無害的優點。
具體實施方式
下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用於說明本發明，而不應視為限制本發明的範圍。實施例中未註明具體條件者，按照常規條件或製造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
本發明的第一個方面，提供了一種全合成切削液，按重量份計，每100份全合成切削液包括第一聚乙二醇10～20份和第二聚乙二醇5～10份，餘量為去離子水，第一聚乙二醇的平均分子量為第二聚乙二醇的平均分子量的15倍以上。第一聚乙二醇的平均分子量大於第二聚乙二醇的平均分子量。與現有的切削液相比，本發明實施例將具有高分子量的第一聚乙二醇和具有低分子量的第二聚乙二醇配合使用，能夠有效提高切削液的潤滑性、防鏽性和穩定性。本發明實施例的第一聚乙二醇為固定狀，其相較於現有切削液中使用的聚乙二醇(分子量一般為400～600)吸溼能力低，能夠儘可能地減少在應用時吸附空氣中的水蒸氣，進而減少切削工具鏽蝕。因此，將第一聚乙二醇應用至切削液中能夠有效提高切削的防鏽性。同時，本發明實施例的第二聚乙二醇相較於第一聚乙二醇其具有更高的粘度並且化學性質穩定，與許多化學物質不發生反應，有助於提高切削液的穩定性。因此，第一聚乙二醇與第二聚乙二醇配合使用既可以彌補現有技術中切削液潤滑性的不足，又可以提高切削液的防鏽性和穩定性。
優選地，第一聚乙二醇的平均分子量為5000～10000。
優選地，第二聚乙二醇的平均分子量為100～300。
優選地，全合成切削液還包括按重量份計的第三聚乙二醇5～10份，第三聚乙二醇的平均分子量大於第二聚乙二醇的平均分子量且小於第一聚乙二醇的平均分子量。通過添加第三聚乙二醇能夠進一步提高全合成切削液的穩定性。
優選地，第三聚乙二醇的平均分子量為800～1500。
優選地，全合成切削液還包括按重量份計的三乙醇胺8～10份。本發明實施例將三乙醇胺與第一聚乙二醇和第二聚乙二醇配合使用，發揮協同防鏽作用，能夠顯著提高全合成切削液的防鏽能力，同時還有助於全合成切削液浸潤，滲透於被切削界面上，從而能充分發揮水基的全合成切削的冷卻和清洗作用。
優選地，全合成切削液還包括按重量份計的有機防鏽劑5～8份。本發明實施例通過添加防鏽劑以進一步提高全合成切削液的防鏽性能，使得在切削過程中對切削工具或被切削器件起到防鏽的作用。本發明實施例所指的有機防鏽劑包括但不限於：有機硼系咪唑啉、苯並三氮唑、石油磺酸鋇、環烷酸鉛，以及前述幾種復配而成的防鏽劑。
優選地，全合成切削液還包括按重量份計的殺菌劑1～2份。本發明實施例通過添加殺菌劑，以全合成切削液腐敗變質，從而避免切削液對被切削器件的腐蝕。本發明實施例採用的殺菌劑為環境友好型，包括但不限於：嗎啉衍生物、吡啶硫酮鈉、苯並異噻唑啉酮，或前述幾種復配。
本發明實施例的全合成切削液以第一聚乙二醇和第二聚乙二醇為原料用去離子水配製而成，原料成分簡單、原料成本低、製備方便，並且具有良好的潤滑性和防鏽性，彌補了現有的全合成切削液潤滑性和防鏽性不足的缺陷。
本發明實施例的第二個方面提供了一種全合成切削液的製備方法，配製每100份全合成切削液時將按重量份計的第一聚乙二醇10～20份、第二聚乙二醇5～10份與餘量的去離子水混合。
優選地，該方法還包括將按重量份計的第三聚乙二醇5～10份與第一聚乙二醇10～20份、第二聚乙二醇5～10份以及去離子水混合。
本發明實施例的製備全合成切削液的方法原料易獲取、製備成本低，並且工藝簡單，將上述原料按照上述配比混合即得，能耗低，綠色環保。
實施例1
按重量份計，將平均分子量為5000的第一聚乙二醇10份、平均分子量為100的第二聚乙二醇5份、第三聚乙二醇5份、三乙醇胺8份、有機防鏽劑5份和殺菌劑1份與餘量的去離子水進行混合，即得本實施例的全合成切削液。
其中，本實施例的有機防鏽劑為有機硼系咪唑啉，殺菌劑為嗎啉衍生物。
實施例2
按重量份計，將平均分子量為5000的第一聚乙二醇12份、平均分子量為100的第二聚乙二醇7份、平均分子量為800的第三聚乙二醇6份、三乙醇胺8份、有機防鏽劑5份和殺菌劑1份與餘量的去離子水進行混合，即得本實施例的全合成切削液。
其中，本實施例的有機防鏽劑為有機硼系咪唑啉，殺菌劑為嗎啉衍生物。
實施例3
按重量份計，將平均分子量為6000的第一聚乙二醇18份、平均分子量為150的第二聚乙二醇10份、平均分子量為900的第三聚乙二醇8份、三乙醇胺9份、有機防鏽劑6份和殺菌劑1.5份與餘量的去離子水進行混合，即得本實施例的全合成切削液。
其中，本實施例的有機防鏽劑為苯並三氮唑，殺菌劑為吡啶硫酮鈉。
實施例4
按重量份計，將平均分子量為8000的第一聚乙二醇20份、平均分子量為200的第二聚乙二醇10份、平均分子量為1100的第三聚乙二醇10份、三乙醇胺10份、有機防鏽劑8份和殺菌劑2份與餘量的去離子水進行混合，即得本實施例的全合成切削液。
其中，本實施例的有機防鏽劑為環烷酸鉛，殺菌劑為苯並異噻唑啉酮。
實施例5
按重量份計，將平均分子量為10000的第一聚乙二醇16份、平均分子量為300的第二聚乙二醇8份、平均分子量為1500的第三聚乙二醇10份、三乙醇胺9份、有機防鏽劑6份和殺菌劑1.5份與餘量的去離子水進行混合，即得本實施例的全合成切削液。
其中，本實施例的有機防鏽劑為環烷酸鉛和有機硼系咪唑啉的混合物，殺菌劑為苯並異噻唑啉酮和嗎啉衍生物的混合物。
實施例6
按重量份計，將平均分子量為9000的第一聚乙二醇15份、平均分子量為210的第二聚乙二醇8份、平均分子量為1300的第三聚乙二醇6份、三乙醇胺8份、有機防鏽劑7份和殺菌劑1份與餘量的去離子水進行混合，即得本實施例的全合成切削液。
其中，本實施例的有機防鏽劑為環烷酸鉛和有機硼系咪唑啉的混合物，殺菌劑為苯並異噻唑啉酮和嗎啉衍生物的混合物。
試驗例
按照表1所示的國家標準(gb6144-85)對實施例1-6的全合成切削液進行性能檢測，檢測結果見表2。
表1
表2
從表2的檢測結果可以看出，本發明實施例1-6的全合成切削液均滿足國家標準的各項指標，並且表現出優異的穩定性、防鏽性和潤滑性。
取等量的實施例1-6的全合成切削液和市售的全合成切削液對比例進行溼熱實驗、腐蝕實驗和最大無卡咬負荷檢測，考察本發明實施例的1-6的防鏽蝕性和潤滑性，檢測結果見表3。
試驗方法：將金屬試片置於等體積的實施例1-6及對比例中浸泡2h後自然晾乾，稱重，記錄腐蝕試驗前的重量，然後將金屬試片置於腐蝕液(5％硝酸溶液)中浸泡30min後取出，稱重，記錄腐蝕試驗後的重量，計算腐蝕率k。
k＝(w0-w1)/st
式中：k-腐蝕率，單位g/m2·h，k＞0減重，k＜0增重；w0-試驗前試片的重量，單位g，w1-試驗後試片的重量，單位g，s-試片面積m2，t-試驗時間h。
表3
從表3可以看出本發明實施例1-6的溼熱實驗腐蝕率和腐蝕實驗腐蝕率均遠小於對比例，說明本發明實施例的防腐蝕性更好。同時，本發明實施例1-6的最大無卡咬負荷遠大於對比例，說明潤滑性能更好。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。