抑制金屬加工過程中鈷滲出的方法
2023-05-04 00:00:36
專利名稱：抑制金屬加工過程中鈷滲出的方法
技術領域：
本發明涉及一種抑制金屬加工過程中鈷滲出的方法。
背景技術：
在金屬的加工過程中，通常需要在加工工件和工具之間加入適當的潤滑劑，以起到潤滑、冷卻、防鏽和清洗等作用。實際應用中，通常需要加入一些化合物以延長潤滑劑的使用壽命。而對以鈷為粘結劑硬質合金的加工而言，由於這些加入的化合物中通常含有硫、氯、羧基和羥基等基團，會導致硬質合金中鈷的滲出。該腐蝕不僅影響工件或刀具的外觀、尺寸以致性能，潤滑劑中高濃度的鈷離子還會危害人體健康。
國外自20世紀80年代就開展了相關工作。John M.McChesney等在US4315889中公開了一種通過特別加入三氮唑或噻二唑類化合物有效抑制鈷滲出的方法。Skld Rolf等在US4976919中介紹了通過烷基醇胺類物質起到抑鈷的作用。Skld Rolf在專利US6432890中將單或二烷基磷酸酯與烷基醇胺複合使用，可以進一步改善金屬加工液的抑鈷效果。但含磷的水溶性切削液廢液排放易使水體富營養化，藻類大量繁殖帶來危害。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是現有常用切削液在含鈷硬質合金加工過程中鈷易滲出。本發明提供一種新的抑制含鈷硬質合金加工過程中鈷滲出的方法。該方法具有優良的抑制鈷滲出性能，同時具有良好的殺菌效果及具有良好的防鏽性能的優點。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下一種抑制金屬加工中鈷滲出的方法，在含鈷金屬加工過程中，在加工用切削液原液中加入嗎啉類化合物，嗎啉類化合物在切削液中的重量百分比濃度為0.5～10％，其中嗎啉類化合物具有(I)或(II)的化學通式
式(I)中R選自含1～16個碳原子的烴基，式(II)中n為1～4的整數。
上述技術方案中，嗎啉類化合物在金屬加工切削液中的重量百分比濃度優選範圍為2～8％；式(I)中R優選方案選自含6～14個碳原子的烴基，式(II)中n優選取值為1或2。切削液優選方案為以重量百分比計切削液原液中還包括以下組分a)1～40％的防鏽劑；b)1～80％的醇胺、無機鹼或其混合物；c)餘量的水、基礎油或其混合物。防鏽劑優選方案選自硼酸、脂肪酸、對叔丁基苯甲酸中的至少一種，其中脂肪酸選自含2～18個碳原子的一元或二元羧酸中的至少一種，優選方案為含4～12個碳原子的一元或二元羧酸中的至少一種；以重量百分比計，防鏽劑的用量優選範圍為3～30％；醇胺優選方案選自三異丙醇胺、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺或乙基二乙醇胺中的至少一種，無機鹼選自氫氧化鈉或氫氧化鉀中的至少一種，以重量百分比計醇胺、無機鹼或其混合物的用量為3～60％。基礎油優選方案選自礦物型基礎油或合成型基礎油中的至少一種。切削液優選方案為以重量百分比計切削液原液中還包括選自0.5～10％的極壓劑、0.5～20％的表面活性劑、0.001～5％的抗泡劑或0.005～5％的偶合劑中的至少一種，其中極壓劑優選方案選自硫化豬油、磺化或硫化植物油中的至少一種，以重量百分比計極壓劑的用量優選範圍為1～8％；表面活性劑優選方案為選自聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯、多元醇酯、磺酸鈉或醇胺皂中的至少一種，以重量百分比計表面活性劑的用量優選範圍為1％～8％；抗泡劑優選方案選自聚醚類抗泡劑或乳化矽油中的至少一種，以重量百分比計抗泡劑的用量優選範圍為0.005～0.1％；偶合劑優選方案選自異丙醇、乙二醇或多元醇中的至少一種，以重量百分比計偶合劑的用量優選範圍為0.01～3％。本發明中所述的金屬加工切削液濃縮液加工用的重量百分比濃度為切削液濃縮液的2～15％，優選範圍為3～10％。
本發明中由於嗎啉類化合物能夠在金屬加工表面形成保護層，從而能夠起到抑制鈷滲出和防鏽的效果；另外由於嗎啉化合物為甾醇合成抑制劑類殺菌劑，因此具有較好的殺菌、抑菌效果。
採用本發明的技術方案，通過在金屬加工切削液中加入嗎啉類化合物，用於含鈷硬質合金的加工過程，其抑鈷性能達到＜15ppm的效果，同時具有較好的殺菌效果和防鏽性能，取得了較好的技術效果。
下面通過實施例對本發明作進一步的闡述。
具體實施例方式
實施例1按照表1中的質量百分比，分別稱取6克N-正十三烷基嗎啉、3克月桂酸、7.5克壬酸、5克二甲基乙醇胺、3克三異丙醇胺、14克石油磺酸鈉、3克TX-10和58.49克L-AN15基礎油，在50～70℃溫度下加熱溶解，攪拌均勻，然後加入0.01克乳化矽油，繼續攪拌至均勻，可得到淡黃色透明液體。將該液體按照5重量％比例加水稀釋後得到稀釋液。
抑鈷性能試驗所採用粉末合金材料，從某加工車間取來後精磨取得。試驗時，先量取100毫升稀釋液，然後加入5克含鈷的粉末合金材料，充分振搖2分鐘後常溫放置，之後每間隔8小時振搖一次。5天後液體中鈷的溶解量用默克公司的分析棒測定。液體中的鈷含量越低，說明該試驗液體防滲鈷的能力越強。防鏽試驗採用IP287方法，以鏽蝕面積(％)記，鏽蝕面積越大，樣品的防鏽能力越差。殺菌試驗按照ASTM3946方法，測試經動態培養後切削液中的細菌個數。細菌個數越少，說明切削液的殺菌性能越好。試驗結果見表2。
實施例2～7和比較例1～2按實施例1的各個步驟及條件製備切削液及進行抑鈷試驗及殺菌試驗，只是改變切削液原液組成成份及含量，其切削液組成見表1，試驗結果見表2。
表1
TX-7，辛基酚聚氧乙烯醚7，上海高化三廠TX-10，辛基酚聚氧乙烯醚10，上海高化三廠Emulgen M，脂肪酸聚氧乙烯醚，Clariant公司T-80，山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚，天津助劑廠6501，十二烷基二乙醇醯胺，上海助劑二廠 S-60，失水山梨醇油酸酯，天津助劑廠S-80，失水山梨醇油酸酯，天津助劑廠 L-AN5，全損耗系統用油，高橋煉油廠L-AN15，全損耗系統用油，高橋煉油廠 L-AN32，全損耗系統用油，高橋煉油廠T9，環烷基油，尼納斯公司 T22，環烷基油，尼納斯公司XBE-2000，聚氧丙烯丙二醇醚，清江石油化工廠 泡敵，丙三醇聚氧丙烯氧乙烯醚，濱州化工廠液鹼30％NaOH溶液，上海晶壹化工膠粘劑有限公司表2
權利要求
1.一種抑制金屬加工過程中鈷滲出的方法，其特徵在於在含鈷硬質合金加工過程中，在加工用切削液濃縮液中加入嗎啉類化合物，嗎啉類化合物在切削液中的重量百分比濃度為0.5～10％，其中嗎啉類化合物具有(I)或(II)的化學通式 式(I)中R選自含1～16個碳原子的烴基，式(II)中n為1～4的整數。
2.根據權利要求1所述的抑制金屬加工中鈷滲出的方法，其特徵在於嗎啉類化合物在金屬加工切削液濃縮液中的重量百分比濃度為2～8％；式(I)中R選自含6～14個碳原子的烴基，式(II)中n為1或2。
3.根據權利要求1所述的抑制金屬加工過程中鈷滲出的方法，其特徵在於切削液濃縮液以重量百分比計包括以下組分a)1～40％的防鏽劑；b)1～80％的醇胺、無機鹼或其混合物；c)餘量的水、基礎油或其混合物。
4.根據權利要求3所述的抑制金屬加工過程中鈷滲出的方法，其特徵在於防鏽劑選自硼酸、脂肪酸或對叔丁基苯甲酸中的至少一種，以重量百分比計，防鏽劑的用量為3～30％；醇胺選自三異丙醇胺、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺或乙基二乙醇胺中的至少一種，無機鹼選自氫氧化鈉或氫氧化鉀中的至少一種，以重量百分比計醇胺、無機鹼或其混合物的用量為3～60％。
5.根據權利要求4所述的抑制金屬加工中鈷滲出的方法，其特徵在於脂肪酸選自含2～18個碳原子的一元或二元羧酸中的至少一種。
6.根據權利要求3所述的抑制金屬加工過程中鈷滲出的方法，其特徵在於基礎油選自礦物型基礎油或合成型基礎油中的至少一種。
7.根據權利要求3所述的抑制金屬加工過程中鈷滲出的方法，其特徵在於以重量百分比計切削液濃縮液中還包括選自0.5～10％的極壓劑、0.5～20％的表面活性劑、0.001～5％的抗泡劑或0.005～5％的偶合劑中的至少一種。
8.根據權利要求7所述的抑制金屬加工過程中鈷滲出的方法，其特徵在於極壓劑選自硫化豬油、磺化或硫化植物油中的至少一種，以重量百分比計極壓劑的用量為1～8％；表面活性劑選自聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯、多元醇酯、磺酸鈉或醇胺皂中的至少一種，以重量百分比計表面活性劑的用量為1～8％；抗泡劑選自聚醚類抗泡劑或乳化矽油中的至少一種，以重量百分比計抗泡劑的用量為0.005～0.1％；偶合劑選自異丙醇、乙二醇或多元醇中的至少一種，以重量百分比計偶合劑的用量為0.01～3％。
9.根據權利要求1所述的抑制金屬加工過程中鈷滲出的方法，其特徵在於切削液濃縮液加工用的使用重量百分比濃度為切削液濃縮液的2～15％。
10.根據權利要求9所述的抑制金屬加工過程中鈷滲出的方法，其特徵在於切削液濃縮液加工用的使用重量百分比濃度為切削液濃縮液的3～10％。
全文摘要
本發明涉及一種抑制金屬加工過程中鈷滲出的方法，主要用於解決現有常用切削液在含鈷硬質合金加工過程中鈷滲出的技術問題。本發明通過採用在含鈷硬質合金加工用金屬切削液中加入了嗎啉類化合物，其中嗎啉類化合物具有(I)或(II)的化學通式式(I)中R選自H或含1～16個碳原子的烴基，式(II)中n為1～4的整數的技術方案較好地解決了該問題，可用於含鈷硬質合金的各種切削加工過程中。
文檔編號C10N40/22GK1995301SQ200610119339
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月8日 優先權日2006年12月8日
發明者鞏清葉, 傅樹琴, 李謹, 周勤祖, 朱明 , 肖劍 申請人:中國石油化工股份有限公司