一種多用途半合成金屬加工液及其制備方法與流程

文檔序號：12576610閱讀：850來源：國知局

本發(fā)明屬于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制備方法，尤其涉及一種多用途半合成切削液及其制備方法。

背景技術：

近十幾年來，由于切削技術的不斷提高，先進切削機床的不斷涌現(xiàn)，刀具和工件材料的發(fā)展，切削效率大大提高，推動了切削液技術的發(fā)展。隨著先進制造技術的深入發(fā)展和人們環(huán)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(fā)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(zhì)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(yōu)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、防銹劑、表面活性劑和防腐劑等組成，稀釋液油滴直徑小于1μm，稀釋液呈透明狀或半透明狀。它具備乳化液的優(yōu)良的潤滑性能，又具備全合成切削液的冷卻性和穩(wěn)定性，是未來切削液技術發(fā)展的一個趨勢。

CN 104560335 A公開了一種半合成型防銹切削液及其制備方法，其采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(huán)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、油酰氧基乙磺酸鈉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，防銹效果優(yōu)異、潤滑性高、冷卻速度快，適用于多種金屬加工。

但是現(xiàn)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(zhì)，嚴重危害人體健康；使用的石油磺酸鈉屬于陰離子表面活性劑，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(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多用途半合成金屬加工液及其制備方法。本發(fā)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(wěn)定性和低溫穩(wěn)定性，而且泡沫極低，環(huán)境友好，適用于高速及有大塊切屑產(chǎn)生的中至高難度的切削及磨削加工。

本發(fā)明所述“多用途半合成金屬加工液”中的“多用途”指：適用于的加工方式多樣：車削，銑削，磨削，鉆孔和攻牙等，適用于的加工材質(zhì)多樣：鑄鐵，鋼材，鋁材和銅材等。

第一方面，本發(fā)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(fā)明中，所述基礎油的重量份數(shù)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(fā)明中，所述聚異丁烯琥珀酸酐衍生物的重量份數(shù)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(fā)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(huán)保且經(jīng)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銹性能，有效提高產(chǎn)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銹性能等性能，更優(yōu)選為聚異丁烯琥珀酸酐。

本發(fā)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(shù)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(yōu)選為單乙醇胺硼酸酯和/或三乙醇胺硼酸酯，它們與本發(fā)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，能有效降低摩擦系數(shù)，減小磨痕，還能改善防銹性，增加對細菌的抑制。

本發(fā)明中，所述脂肪酸甲基酯的重量份數(shù)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(yōu)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銹性能。

本發(fā)明中，所述防銹劑的重量份數(shù)為2-4份，例如可為2份、2.5份、3份、3.5份或4份等。

優(yōu)選地，所述防銹劑為一元酸防銹劑、二元酸防銹劑、三元酸防銹劑或混合羧酸類復合防銹劑中的任意一種或至少兩種防銹劑的混合物，優(yōu)選為至少兩種防銹劑的混合物，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(yōu)選地，所述一元酸防銹劑為硼酸、癸酸或硬脂酸中的任意一種或至少兩種的混合物。

優(yōu)選地，所述二元酸防銹劑為二聚酸、癸二酸中的任意一種或至少兩種的混合物，優(yōu)選為二聚酸，因為二聚酸不僅具有很好的防銹性，而且還有很好的潤滑性，在防銹的同時，對產(chǎn)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(fā)明中，所述水的重量份數(shù)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(fā)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(shù)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(fā)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(yōu)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(fā)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(fā)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(fā)明中更優(yōu)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(fā)明的多用途半合成金屬加工液的堿儲備能力的同時，又使pH維持在合適的水平8.5-9.5之間，十分穩(wěn)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(fā)明中，所述抗硬水劑的重量份數(shù)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(yōu)選地，所述抗硬水劑為乙二胺四乙酸二鈉鹽。

本發(fā)明中，所述銅緩蝕劑的重量份數(shù)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(yōu)選地，所述銅緩蝕劑為苯并三氮唑類，具體可為T-706等。

本發(fā)明中，所述鋁緩蝕劑的重量份數(shù)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(yōu)選地，所述鋁緩蝕劑為酸性磷酸酯，它與胺類發(fā)生酸堿反應，促使體系酸堿平衡，乳化平衡，提高了加工液的穩(wěn)定性，且能夠有效解決鋁材加工過程中的腐蝕、變色和發(fā)黃等問題，具體可用ASI 80等。

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

優(yōu)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(wěn)定，透明度高，粘度低。所述偶合劑優(yōu)選為C2-C6的直鏈醇和/或C2-C4的直鏈醚。

優(yōu)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(yōu)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(fā)明中，所述殺菌劑的重量份數(shù)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(yōu)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復合使用，可以結合他們各自的優(yōu)點，廣譜殺菌，高效持久，耐高溫，對細菌，真菌，霉菌都有很好的效果，能有效防止加工液應微生物的滋生而導致的腐敗變質(zhì)、發(fā)臭等問題，影響使用其性能。

所述消泡劑的重量份數(shù)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(yōu)選地，所述消泡劑為有機硅類消泡劑和非硅類消泡劑的混合物，本發(fā)明將有機硅類消泡劑和非硅類消泡劑復配使用，可以綜合二者的優(yōu)點，在抑泡，抗泡和消泡過程中都有很好的效果。

優(yōu)選地，所述有機硅類消泡劑例如可為但又不限于深圳思敏FOAM BAN HP 710、FOAM BAN MS-575等。

優(yōu)選地，所述非硅類消泡劑例如可為但又不限于BYK057、BYK051和BYK011等。

作為本發(fā)明所述多用途半合成金屬加工液的優(yōu)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(fā)明所述多用途半合成金屬加工液的進一步優(yōu)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(fā)明提供如第一方面所述的多用途半合成金屬加工液的制備方法，所述方法包括以下步驟：

將消泡劑用質(zhì)量為消泡劑20倍的水溶解，得到A相；把余量的水以及防銹劑、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(diào)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，然后將A相、B相和C相混合并攪拌至得到的產(chǎn)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(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)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、防銹劑、水、胺類、抗硬水劑、銅緩蝕劑、鋁緩蝕劑、偶合劑、復配的殺菌劑、復配的消泡劑制備了一款優(yōu)秀的新一代健康和環(huán)境友好的多用途半合成金屬加工液，通過合理調(diào)配本發(fā)明中各組分的種類和含量，可協(xié)同增強該金屬加工液的綜合性能，本發(fā)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(wěn)定性和低溫穩(wěn)定性、優(yōu)良的硬水穩(wěn)定性及生物穩(wěn)定性，而且泡沫極低，無毒環(huán)保，不會對皮膚造成腐蝕，廢液易處理，使用壽命長。

(2)本發(fā)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、防銹劑、偶合劑、銅緩蝕劑、鋁緩蝕劑另復配多種殺菌防霉劑和消泡劑經(jīng)多種乳化劑平衡達到與水互溶，其中使用的羧酸防銹劑效果優(yōu)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(fā)明的多用途半加工金屬加工液通用性強且多效，適用于高速及有大塊切屑產(chǎn)生的中至高難度的切削及磨削加工，包括多種硬質(zhì)合金及部分有色金屬加工，例如硬質(zhì)合金鋼、高硬度鎳合金、銅鋁及其合金等的拉削、車削、深鉆孔、攻牙、鉸孔、銑削、鉆孔及螺絲加工等。

具體實施方式

下面通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術方案。

本發(fā)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