一種多用途半合成金屬加工液及其製備方法與流程

2023-04-25 07:17:31 1

本發明屬於金屬加工液技術領域，涉及一種多用途半合成金屬加工液及其製備方法，尤其涉及一種多用途半合成切削液及其製備方法。

背景技術：

近十幾年來，由於切削技術的不斷提高，先進切削工具機的不斷湧現，刀具和工件材料的發展，切削效率大大提高，推動了切削液技術的發展。隨著先進位造技術的深入發展和人們環境保護意識的加強，人們對切削液提出了新的要求，它必將推動切削液技術向更高領域發展。

在金屬切削加工中，合理使用切削液，能夠減小刀具與工件之間的摩擦，降低切削溫度，減少刀具磨損，從而提高切削效率和加工質量，延長刀具使用壽命，降低加工成本。在高速高效率的切削過程中，隨著切削溫度的不斷提高，油基切削液的冷卻性能已不能完全滿足切削要求，這時人們又開始重新重視水基切削液的優點。

半合成切削液，也稱微乳化切削液。它的濃縮液由少量礦物油(含量為5％～30％)，油性劑、極壓劑、防鏽劑、表面活性劑和防腐劑等組成，稀釋液油滴直徑小於1μm，稀釋液呈透明狀或半透明狀。它具備乳化液的優良的潤滑性能，又具備全合成切削液的冷卻性和穩定性，是未來切削液技術發展的一個趨勢。

CN 104560335 A公開了一種半合成型防鏽切削液及其製備方法，其採用的原料及重量份含量如下：亞硝酸鈉1-2、納米石墨3-5、環烷酸鋅2-3、烯基丁二酸1-2、亞油酸4-6、豆油10-12、液體石蠟6-8、納米硼化釩2-4、嗎啉1-2、水溶性巰基苯駢噻唑2-3、油醯氧基乙磺酸鈉1-2、助劑5-7和水150-180，得到的切削液具有良好的滲透性、清洗性，防鏽效果優異、潤滑性高、冷卻速度快，適用於多種金屬加工。

但是現有技術中的半合成切削液存在很多不足有待改進，比如含有亞硝酸鈉，是致癌物質，嚴重危害人體健康；使用的石油磺酸鈉屬於陰離子表面活性劑，泡沫多，難清洗，且容易與切削液中的金屬離子結合，從而影響體系的平衡，影響切削液的使用性能等。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種多用途半合成金屬加工液及其製備方法。本發明的金屬加工液不僅具有很好的冷卻作用、非常好的潤滑性和極壓性能、很好的高溫穩定性和低溫穩定性，而且泡沫極低，環境友好，適用於高速及有大塊切屑產生的中至高難度的切削及磨削加工。

本發明所述「多用途半合成金屬加工液」中的「多用途」指：適用於的加工方式多樣：車削，銑削，磨削，鑽孔和攻牙等，適用於的加工材質多樣：鑄鐵，鋼材，鋁材和銅材等。

第一方面，本發明提供一種多用途半合成金屬加工液，所述多用途半合成金屬加工液按重量份計含有以下原料組分：

其中，所述胺類為特種胺或特種胺與單乙醇胺和三乙醇胺的混合物。

本發明中，所述基礎油的重量份數為10-20份，例如可為5份、8份、10份、12份、13份、15份、16.5份、18份、19份或20份等。

本發明中，所述聚異丁烯琥珀酸酐衍生物的重量份數為8-10份，例如可為8份、8.5份、9份、9.2份、9.5份或10份等。

本發明的多用途半合成金屬加工液中基礎油的含量較低，為5-20份，因而針對此低基礎油含量的半合成金屬加工液，設計向原料中添加合適量8-10份的聚異丁烯琥珀酸酐或聚異丁烯琥珀酸酐的衍生物作為自乳化酯，它們自己能在水中很好的溶解，具有一定的自乳化和助乳化能力，低泡環保且經濟實惠，它們的添加不會影響配方體系中其他原料的溶解度，此外還對黑色金屬有一定的防鏽性能，有效提高產品潤滑性能，因而能夠改善此低基礎油含量的半合成金屬加工液的潤滑性和防鏽性能等性能，更優選為聚異丁烯琥珀酸酐。

本發明中，添加8-15重量份的硼酸酯極壓劑，所述硼酸酯的重量份數為8-15份，例如可為8份、9份、10份、11份、11.5份、12份、13份、14份或15份等，所述硼酸酯優選為單乙醇胺硼酸酯和/或三乙醇胺硼酸酯，它們與本發明的多用途半合成金屬加工液中的其他原料組分的相容性好，且具有很好的抗磨性，能有效降低摩擦係數，減小磨痕，還能改善防鏽性，增加對細菌的抑制。

本發明中，所述脂肪酸甲基酯的重量份數為2.5-8份，例如可為2.5份、3.5份、5份、6份、6.5份、6.8份、7份或8份等。

所述脂肪酸甲基酯能在金屬表面形成一層吸附膜，在邊界潤滑中提供優良的潤滑性，明顯提高切削液的PB值，達88kgf以上，此外對黑色金屬還有一定的防鏽性能。

本發明中，所述防鏽劑的重量份數為2-4份，例如可為2份、2.5份、3份、3.5份或4份等。

優選地，所述防鏽劑為一元酸防鏽劑、二元酸防鏽劑、三元酸防鏽劑或混合羧酸類複合防鏽劑中的任意一種或至少兩種防鏽劑的混合物，優選為至少兩種防鏽劑的混合物，復配使用可以使得到的多用途半合成金屬加工液的綜合性能更好。

優選地，所述一元酸防鏽劑為硼酸、癸酸或硬脂酸中的任意一種或至少兩種的混合物。

優選地，所述二元酸防鏽劑為二聚酸、癸二酸中的任意一種或至少兩種的混合物，優選為二聚酸，因為二聚酸不僅具有很好的防鏽性，而且還有很好的潤滑性，在防鏽的同時，對產物多用途半合成金屬加工液的潤滑性也有一定的提高。

本發明中，所述水的重量份數為35-52份，例如可為35份、38份、40份、42.5份、45份、46份、47份、48份、49份、50份或52份等。

本發明中，所述特種胺或特種胺與單乙醇胺和三乙醇胺的混合物的重量份數為1-1.5份，例如可為1份、1.2份、1.3份、1.4份或1.5份等。

本發明中，所述「特種胺或特種胺與單乙醇胺和/或三乙醇胺的混合物」指：可以是特種胺，或者是特種胺與單乙醇胺的混合物，或者是特種胺與三乙醇胺的混合物，或者是特種胺、單乙醇胺和三乙醇胺的混合物。

優選地，所述特種胺為2-氨基-2-甲基-1-丙醇(2-amino-2-methyl-1-propanol，AMP-95)和/或2-(2-氨基乙氧基)乙醇(2-(2-aminoethoxy)ethanol，DGA)。

本發明中，「AMP-95和/或DGA」指：可以是AMP-95，也可以是DGA，還可以是AMP-95和DGA的混合物。

本發明所述「特種胺或特種胺與單乙醇胺和三乙醇胺的混合物」可以舉出以下實例：單獨的特種胺，如AMP-95，DGA以及AMP-95和DGA的混合物；還可以是特種胺與單乙醇胺的混合物，如AMP-95與單乙醇胺的混合物，DGA與單乙醇胺的混合物以及AMP-95，DGA與單乙醇胺的混合物；又可以是特種胺與三乙醇胺的混合物，如AMP-95與三乙醇胺的混合物，DGA與三乙醇胺的混合物，AMP-95，DGA與三乙醇胺的混合物，AMP-95、DGA；又可以是特種胺與單乙醇胺和三乙醇胺的混合物，如AMP-95、單乙醇胺和三乙醇胺的混合物，DGA、單乙醇胺和三乙醇胺的混合物，AMP-95、DGA、單乙醇胺和三乙醇胺的混合物。

本發明中更優選地選用AMP-95、DGA、單乙醇胺和三乙醇胺的混合物作為添加的胺類，如此復配使用可以在大大提高本發明的多用途半合成金屬加工液的鹼儲備能力的同時，又使pH維持在合適的水平8.5-9.5之間，十分穩定，從而不會因為PH過高傷手，也不會因為pH過低導致細菌滋生而使加工液腐敗變臭，大大的提高了加工液的使用壽命。

本發明中，所述抗硬水劑的重量份數為0.5-0.8份，例如可為0.5份、0.6份、0.65份、0.7份或0.8份等。

優選地，所述抗硬水劑為乙二胺四乙酸二鈉鹽。

本發明中，所述銅緩蝕劑的重量份數為0.2-4.5份，例如可為0.2份、0.5份、1份、1.5份、2.5份、3份、4份或4.5份等。

優選地，所述銅緩蝕劑為苯並三氮唑類，具體可為T-706等。

本發明中，所述鋁緩蝕劑的重量份數為2-3份，例如可為2份、2.3份、2.5份、2.7份、2.8份、2.9份或3份等。

優選地，所述鋁緩蝕劑為酸性磷酸酯，它與胺類發生酸鹼反應，促使體系酸鹼平衡，乳化平衡，提高了加工液的穩定性，且能夠有效解決鋁材加工過程中的腐蝕、變色和發黃等問題，具體可用ASI 80等。

本發明中添加了合適量的銅緩蝕劑和鋁緩蝕劑，與其他原料組分協同作用，使得得到的多用途半加工金屬加工液對銅和鋁等有色金屬都有很好的保護作用。

本發明中的偶合劑，也稱助乳化劑，所述偶合劑的重量份數為5-6份，例如可為5份、5.2份、5.5份、5.8份或6份等。

優選地，所述偶合劑為短鏈的直鏈醇或短鏈的直鏈醚，它可使得切削液更加穩定，透明度高，粘度低。所述偶合劑優選為C2-C6的直鏈醇和/或C2-C4的直鏈醚。

優選地，所述C2-C6的直鏈醇選自二甘醇、正丁醇或異己二醇中的任意一種或至少兩種的混合物。

優選地，所述C2-C4的直鏈醚選自乙二醇單丁醚和/或二乙二醇單丁醚。

本發明中，所述殺菌劑的重量份數為3-4份，例如可為3份、3.2份、3.4份、3.6份、3.7份或4份等。

優選地，所述殺菌劑為MBM、BIT20或IPBC的混合物，通過將這幾種殺菌劑複合使用，可以結合他們各自的優點，廣譜殺菌，高效持久，耐高溫，對細菌，真菌，黴菌都有很好的效果，能有效防止加工液應微生物的滋生而導致的腐敗變質、發臭等問題，影響使用其性能。

所述消泡劑的重量份數為0.2-0.3份，例如可為0.2份、0.25份、0.28份或0.3份等。

優選地，所述消泡劑為有機矽類消泡劑和非矽類消泡劑的混合物，本發明將有機矽類消泡劑和非矽類消泡劑復配使用，可以綜合二者的優點，在抑泡，抗泡和消泡過程中都有很好的效果。

優選地，所述有機矽類消泡劑例如可為但又不限於深圳思敏FOAM BAN HP 710、FOAM BAN MS-575等。

優選地，所述非矽類消泡劑例如可為但又不限於BYK057、BYK051和BYK011等。

作為本發明所述多用途半合成金屬加工液的優選技術方案，一種多用途半合成金屬加工液，所述多用途半合成金屬加工液按重量份計含有以下原料組分：

其中，所述胺類為特種胺或特種胺與單乙醇胺和三乙醇胺的混合物。

作為本發明所述多用途半合成金屬加工液的進一步優選技術方案，一種多用途半合成金屬加工液，所述多用途半合成金屬加工液按重量份計含有以下原料組分：

其中，所述胺類為特種胺或特種胺與單乙醇胺和三乙醇胺的混合物。

第二方面，本發明提供如第一方面所述的多用途半合成金屬加工液的製備方法，所述方法包括以下步驟：

將消泡劑用質量為消泡劑20倍的水溶解，得到A相；把餘量的水以及防鏽劑、特種胺或特種胺與單乙醇胺和三乙醇胺的混合物、銅緩蝕劑、鋁緩蝕劑和偶合劑加入調油釜中，攪拌均勻作為B相；將基礎油、聚異丁烯琥珀酸酐或聚異丁烯琥珀酸酐的衍生物、硼酸酯、脂肪酸甲基酯、抗硬水劑和殺菌劑混合均勻作為C相，然後將A相、B相和C相混合併攪拌至得到的產品均一透明為止，得到多用途半合成金屬加工液。

與已有技術相比，本發明具有以下有益效果：

(1)本發明使用低含量的基礎油，配合性地加入合適量的聚異丁烯琥珀酸酐或聚異丁烯琥珀酸酐的衍生物、硼酸酯極壓劑、脂肪酸甲基酯、防鏽劑、水、胺類、抗硬水劑、銅緩蝕劑、鋁緩蝕劑、偶合劑、復配的殺菌劑、復配的消泡劑製備了一款優秀的新一代健康和環境友好的多用途半合成金屬加工液，通過合理調配本發明中各組分的種類和含量，可協同增強該金屬加工液的綜合性能，本發明的多用途半合成金屬加工液不僅具有很好的冷卻作用、非常好的潤滑性和極壓性能、很好的高溫穩定性和低溫穩定性、優良的硬水穩定性及生物穩定性，而且泡沫極低，無毒環保，不會對皮膚造成腐蝕，廢液易處理，使用壽命長。

(2)本發明的多用途半加工金屬加工液由基礎油加硼酸酯極壓劑、油性劑、防鏽劑、偶合劑、銅緩蝕劑、鋁緩蝕劑另復配多種殺菌防黴劑和消泡劑經多種乳化劑平衡達到與水互溶，其中使用的羧酸防鏽劑效果優異，對人體沒有危害，安全健康，該金屬加工液的原液呈黃色透明，5wt％的稀釋液呈藍色半透明，本發明的多用途半加工金屬加工液通用性強且多效，適用於高速及有大塊切屑產生的中至高難度的切削及磨削加工，包括多種硬質合金及部分有色金屬加工，例如硬質合金鋼、高硬度鎳合金、銅鋁及其合金等的拉削、車削、深鑽孔、攻牙、鉸孔、銑削、鑽孔及螺絲加工等。

具體實施方式

下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

本發明中的單位「kg」可由其他的重量單位如「g」、「斤」和「噸」等替換。

實施例1