一种抗硬水半合成金属加工液及其制备方法技术

技术编号:18754026 阅读:1508 留言:0更新日期:2018-08-25 04:48
本发明专利技术提供了一种抗硬水半合成金属加工液及其制备方法,其中,抗硬水半合成金属加工液,包括以下重量份的各组分:基础油25‑60份、乳化剂3‑20份、防锈剂3‑20份、腐蚀抑制剂2‑6份、碱值储备剂5‑30份、水8‑40份。本发明专利技术所述的抗硬水半合成金属加工液,硬水稳定性好、防锈性能优异,工作环境安全、无味,对人体皮肤及呼吸道无刺激性。

【技术实现步骤摘要】
一种抗硬水半合成金属加工液及其制备方法
本专利技术属于金属加工液领域,尤其是涉及一种具有高硬水稳定性和高硬水防锈性的半合成金属加工液。
技术介绍
金属加工液,是指在金属加工过程中所使用的润滑冷却介质,是金属加工过程重要的配套材料。金属加工液具有润滑、冷却、防锈和清洗等作用,能有效延长刀具的使用寿命,防止金属零件和机床锈蚀,并带走加工过程中产生的热量,有效清除零件和刀具表面的切屑和粉尘,从而改善加工质量,提高生产效率。在金属加工液的使用过程中,由于水分蒸发等富集作用,加工液体系的水质硬度会逐渐累加,Ca2+、Mg2+的增多会与加工液中阴离子乳化剂、防锈剂和缓蚀剂等形成大量皂盐,导致加工液破乳变质,防锈缓蚀性降低,造成工件和机床锈蚀,并析出“黄袍”黏附在工件、刀具和机床表面,严重影响工件的加工精度,并大大缩短加工液的使用寿命。上述问题虽可通过提升加工液使用浓度或用乙二胺四乙酸钠盐、碳酸钠、碳酸氢钠等将稀释用水软化后再使用来解决。但加工液的使用周期变长后,随着加工过程中水分的蒸发,会富集更多的Ca2+、Mg2+,从而形成一种恶性循环,并不能真正从根本上解决这一问题。此外,软化稀释用水时软化剂的添加量过大将导致切削液泡沫过多,同时会对工件及机床表面造成点蚀,而添加量过小则起不到软化的作用。因此,研究开发具有高硬水稳定和高硬水防锈性的半合成金属加工液具有十分重要的意义。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术旨在提出一种抗硬水半合成金属加工液,以克服现有技术的缺陷,硬水稳定性好、防锈性能优异,工作环境安全、无味,对人体皮肤及呼吸道无刺激性。为达到上述目的,本专利技术的技术方案是这样实现的:一种抗硬水半合成金属加工液,包括以下重量份的各组分:基础油25-60份、乳化剂3-20份、防锈剂3-20份、腐蚀抑制剂2-6份、碱值储备剂5-30份、水8-40份。水的加入量以使所述具有高硬水防锈性能的乳化加工液能够维持稳定乳化状态、并达到具有良好的流动性能为准,本领域技术人员可根据需要进行调整和添加。优选的,所述基础油为40℃时粘度为35~45mm2/s环烷油和/或40℃时粘度在5~10mm2/s的白油。粘度在35-45mm2/s环烷油与本专利技术中所用的乳化剂、防锈剂和腐蚀抑制剂具有良好的相容性,并具有优异的抗硬水性,可显著提高硬水稳定性;粘度在5—10mm2/s的白油可以更有效地与防锈剂、润滑剂发生协同作用,提高其性能。优选的,所述乳化剂为聚异丁烯丁二酸酐、脂肪醇聚氧乙烯醚、妥尔油二乙醇酰胺、妥尔油二异丙醇酰胺、石油磺酸钠、蒸馏妥尔油、醚羧酸中的一种或两种以上。聚异丁烯丁二酸酐、蒸馏妥尔油和醚羧酸为具有优异抗硬水性能的阴离子表面活性剂,钙皂分散能力出众,可在高硬度硬水中保持良好的乳化效果;石油磺酸钠兼具乳化与防锈的功能,脂肪醇聚氧乙烯醚、妥尔油二乙醇酰胺、妥尔油二异丙醇酰胺其亲油基结构与矿物油相似,能够镶嵌入油水乳化界面膜的缝隙,增加界面膜强度,降低界面能;复配乳化剂HLB值为8-11。优选的,所述防锈剂为三元羧酸、二元妥尔油酸酯、二元酸、乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯中的一种或两种以上;所述腐蚀抑制剂为酸性磷酸酯、膦酸酯、醇醚磷酸酯、苯骈三氮唑与甲基苯骈三氮唑中的一种或两种以上。三元羧酸具有良好硬水稳定性,二元妥尔油酸酯和二元酸具有良好的防锈性;硼酸酯可以与羧酸类防锈剂起到协同作用,复配防锈剂可显著提高加工液在高硬度硬水中的防锈性,并延长防锈时间。使用酸性磷酸酯、膦酸酯与醇醚磷酸酯在提高铝缓蚀的同时,也会提高金属的润滑性,同时兼具硬水钙皂分离的作用;苯骈三氮唑与甲基苯骈三氮唑可以与防锈剂起到协同作用,保护黑色金属的表面不被腐蚀。优选的,所述碱值储备剂为氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丁醇胺、正丁胺、异丙醇胺、二甲基乙醇胺、二甲基己胺、二环己胺、正丙醇胺、二异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二甘醇胺中的一种或两种以上;半合成金属加工溶液的pH值为8-10,此时碱值储备剂的添加量为5-25重量份。专利技术人发现,该类碱值储备剂可有效调节加工液的pH值和总碱度,并能在一定程度上增加乳液稳定性。若切削液PH<8.0,防锈性能降低,易对金属造成化学腐蚀,且更易滋生腐败菌;而若PH>10.0,易刺激操作者皮肤,同时,易腐蚀两性金属。优选的,所述的抗硬水半合成金属加工液,还包括其他助剂0.1-25重量份;所述其他助剂包括润滑剂、抗菌剂和消泡剂中的一种或两种以上。优选的,所述润滑剂、抗菌剂和消泡剂的重量份分别为3-20份、0.5-5份和0.1-0.5份。优选的,所述润滑剂为蓖麻油合成酯、棕榈油合成酯、妥尔油酸酯、椰子油酸酯、异构十三醇、异构十四醇、油溶性嵌段聚醚中的一种或两种以上。蓖麻油合成酯、棕榈油合成酯、妥尔油酸酯与椰子油酸酯均为植物油基合成酯,同时具备高润滑性和防锈性;异构十三醇和异构十四醇拥有长碳链,可以起到一定的润滑作用,同时,其含有的亲水基团具有耦合作用,可显著提高加工液的稳定性;油溶性嵌段聚醚可以对防锈剂及抗磨剂起到搬运作用,增强加工液体系的防锈抗磨性能。优选的,所述抗菌剂为六氢三嗪化合物、碘代丙炔基丁基氨基甲酸酯、乙二醇二羟甲醚、异噻唑啉酮衍生物、月桂胺二亚丙基二胺中的一种或两种以上,这些抗菌剂可有效抑制细菌、真菌的生长,并对人体和环境危害小;所述消泡剂为聚醚-硅氧烷共聚物或聚硅氧烷。消泡剂优选为聚醚-硅氧烷共聚物或聚硅氧烷,但是不限于聚醚-硅氧烷共聚物或聚硅氧烷,也可以是金属加工液中其他常用的消泡剂。本专利技术的另一目的在于提出一种制备如上所述的抗硬水半合成金属加工液的方法,以制备上述抗硬水半合成金属加工液。为达到上述目的,本专利技术的技术方案是这样实现的:一种制备如上所述的抗硬水半合成金属加工液的方法,包括以下步骤:S1.将基础油及油溶性添加剂腐蚀抑制剂、润滑剂和乳化剂加入反应釜中,加热至40-60℃,搅拌溶解至得到澄清透明油状物A;S2.将水与水溶性添加剂碱值储备剂和防锈剂加入搅拌桶中,搅拌至完全溶解为澄清透明液体B;S3.在搅拌并同时保证澄清透明油状物A的温度为40-60℃的条件下,将澄清透明液体B加入澄清透明油状物A中,得混合溶液C;S4.将混合溶液C持续搅拌并冷却到常温后,将抗菌剂和消泡剂加入在混合溶液C中;S5.添加完毕后继续搅拌至体系均匀澄清,即得到具有高硬水稳定性的半合成金属加工液原液。相对于现有技术,本专利技术所述的一种抗硬水半合成金属加工液具有以下优势:(1)本专利技术所述的一种抗硬水半合成金属加工液,采用两种矿物油复配的形式,粘度在35-45mm2/s环烷油与本专利技术中所用的乳化剂、防锈剂和腐蚀抑制剂具有良好的相容性,并具有优异的抗硬水性,可显著提高硬水稳定性;粘度在5—10mm2/s的白油可以更有效地与防锈剂、润滑剂发生协同作用,提高其性能;两种油品复配,能明显提升金属加工液体系的高硬水稳定性和高硬水防锈性。(2)本专利技术所述的一种抗硬水半合成金属加工液,采用加入油溶性嵌段聚醚作为增效剂和搬运剂的方式,它可以对防锈剂及抗磨剂起到搬运作用、将功能添加剂搬运到金属表面,以增强加工液体系对金属的防锈保护和抗磨保护。本专利技术所述的一种抗硬水半合成金属加工液,具有高硬水稳定性,可在最大硬度2600ppm及以下的硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗硬水半合成金属加工液,其特征在于:包括以下重量份的各组分:基础油25‑60份、乳化剂3‑20份、防锈剂3‑20份、腐蚀抑制剂2‑6份、碱值储备剂5‑30份、水8‑40份。

【技术特征摘要】
1.一种抗硬水半合成金属加工液,其特征在于:包括以下重量份的各组分:基础油25-60份、乳化剂3-20份、防锈剂3-20份、腐蚀抑制剂2-6份、碱值储备剂5-30份、水8-40份。2.根据权利要求1所述的抗硬水半合成金属加工液,其特征在于:所述基础油为40℃时粘度为35~45mm2/s环烷油和/或40℃时粘度在5~10mm2/s的白油。3.根据权利要求1所述的抗硬水半合成金属加工液,其特征在于:所述乳化剂为聚异丁烯丁二酸酐、脂肪醇聚氧乙烯醚、妥尔油二乙醇酰胺、妥尔油二异丙醇酰胺、石油磺酸钠、蒸馏妥尔油、醚羧酸中的一种或两种以上。4.根据权利要求1所述的抗硬水半合成金属加工液,其特征在于:所述防锈剂为三元羧酸、二元妥尔油酸酯、二元酸、乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯中的一种或两种以上;所述腐蚀抑制剂为酸性磷酸酯、膦酸酯、醇醚磷酸酯、苯骈三氮唑与甲基苯骈三氮唑中的一种或两种以上。5.根据权利要求1所述的抗硬水半合成金属加工液,其特征在于:所述碱值储备剂为氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丁醇胺、正丁胺、异丙醇胺、二甲基乙醇胺、二甲基己胺、二环己胺、正丙醇胺、二异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二甘醇胺中的一种或两种以上;半合成金属加工溶液的pH值为8-10;优选的,碱值储备剂为5-25重量份。6.根据权利要求1至5任意一项所述的抗硬水半合成金属加工液,其特征在于:还包括其他助剂0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员:张宇飞刘腾飞戴媛静张晨辉雒建斌
申请(专利权)人:清华大学天津高端装备研究院
类型:发明
国别省市:天津,12

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