一种水溶液硬度大于200ppm的钢制工件精细加工用乳化液及其制备方法和后处理工艺技术

本发明专利技术提供一种水溶液硬度大于200ppm的钢制工件精细加工用乳化液及其制备方法和后处理方法，所述乳化液包括精制机械复合基础油、复合酯、阴离子表面活性剂、有机硅非离子表面活性剂、极压剂、杀菌剂、pH值调整剂、硬度大于200ppm的非自来水和抗硬水剂。该乳化液润滑性能优越、抗腐蚀性能好，稳定性强，使用寿命长，制备方法简单，成分少，处理后的废弃乳化液对环境无污染，且分离的油相可以循环利用。

Emulsion for fine workmaking of steel workpieces with hardness over 200ppm and its preparation and post-treatment process

The invention provides an emulsion, a preparation method and a post-processing method for the fine processing of a steel workpiece with a hardness of more than 200ppm. The emulsion includes a refined mechanical composite base oil, a compound ester, an anionic surfactants, a silicone nonionic surfactant, an extreme pressure agent, a bactericide, a pH value regulator, and the hardness. More than 200ppm, non water and anti hard water. The emulsion has the advantages of excellent lubrication, good corrosion resistance, strong stability, long service life, simple preparation method and less composition. The waste emulsion after treatment is not polluted to the environment, and the separated oil phase can be recycled.

【技术实现步骤摘要】
一种水溶液硬度大于200ppm的钢制工件精细加工用乳化液及其制备方法和后处理工艺
本专利技术涉及金属制品加工领域，具体涉及一种钢制工件精细加工用乳化液及其制备方法和处理工艺。
技术介绍
乳化液，是指用于金属及其合金切削、冲压、轧制和拉拔等各种加工过程中所使用的润滑剂，乳化液应当具有防止金属零件锈蚀、带走加工过程中产生的热量、有效清除零件和刀具表面上的切屑和其它粉粒等作用。最早触及的乳化液是纯水，然后慢慢发展出水或者油为基础的乳化液。根据乳化液的组成和介质的不同，可将乳化液分为油基和水基两类：（1）油基乳化液是使用油脂类化合物（矿物油、植物油），添加油性防锈剂以及其他油性添加剂包括含氯、磷、硫的极压剂配制而成。其优点为润滑性和防锈性优秀，但是冷却作用极差，容易产生油雾、油烟，甚至引发火灾。（2）水基乳化液：水基乳化液中的水的比热较大，热导率高，汽化热大，具备优秀的冷却性能，而且成本很低，加工后清洗也比较便捷，水基乳化液主要有乳化液、半合成液和合成液三种。乳化液含油量较高，由不溶于水的矿物油、脂肪油与表面活性剂组成，润滑性和切削性很好；半合成液由少量矿物油、适量的水和适当的添加剂组成，可应用性很广，它的寿命、防腐性、极压性能均超过乳化液；合成液含大量水和多种水溶性功能添加剂，但不含油，加水稀释后呈透明状态，冷却性很好，润滑性较差，容易造成工件的腐蚀。目前主流的乳化液为半合成液，具有乳化液和合成液的优良特性，但依旧存在乳化液和合成液的缺点，如半合成水基乳化液由于含有矿物油、脂肪酸皂、胺、磺酸盐和水等成分，因此易遭受微生物的侵袭，导致腐败变质，使用寿命缩短。特别是在南方炎热的夏天使用周期只有一个星期，甚至只有两三天就发臭，给操作工人带来了很多麻烦。这既增加了更换加工液的工时及生产成本，又污染了工作环境，再如半合成水基乳化液中含有大量的水，导致乳化液的润滑性、切削性、耐腐蚀性均有待提高。此外，对于精细切削钢制基材而言，合成液和半合成液的润滑性和切削性远远不能达到制造标准，此时，乳化液的优良润滑性和切削性就显得尤为重要，但其使用寿命太短，且润滑性和切削性依旧有待提高，使用后乳化液废弃液也亟需处理。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
提到的当前乳化液存在的问题，本专利技术提供了一种水溶液硬度大于200ppm的钢制工件精细加工用乳化液、乳化液的制备及废液处理工艺，该乳化液具有润滑性能优越、抗腐蚀性能好，稳定性强及使用寿命长等优点，制备乳化液的方法简单，成分少，处理后的废弃乳化液对环境无污染，且分离的油相可以循环利用。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种水溶液硬度大于200ppm的钢制工件精细加工用乳化液，包括如下成分：精制机械复合基础油：选自L-AN10、L-AN15或L-AN32中的一种与磺化蓖麻油的混合物，质量比为1：（0.2~0.4），20~65wt.%；复合酯：油酸异丙醇胺硼酸复合酯，3~15wt.%；阴离子表面活性剂：石油磺酸钠，0.5~1wt.%；有机硅非离子表面活性剂：聚醚改性硅油，0.05~0.2%；极压剂：二烷基二硫代磷酸锌或环己烷二醇的链烷酸酯，1~5wt.%；杀菌剂：甲基异噻唑酮、亚甲二氯化酚或亚甲基双吗啉中的一种或几种，1~2wt.%；pH值调整剂：NaOH或Na2CO3，调整pH至8~10；剩余为非自来水，当非自来水的硬度大于200ppm时，加入0.1~1wt.%的抗硬水剂，抗硬水剂选自EDTA或EDTA-Na中的一种。乳化液的制备方法如下：首先，将油酸、硼酸和异丙醇胺按摩尔比为1：（1~2）：（4~6）在140~155oC下酯化反应2~3h，冷却，静置获得复合酯A溶液；然后称取一定比例的精制机械油和磺化蓖麻油放入反应釜中，再加入适量复合酯A溶液，于60-80oC下缓慢搅拌1~2h获得混合均匀的油相B液；然后称取硬度>200ppm的非自来水放入搅拌反应釜中，加入抗硬水剂，搅拌，之后向其中加入石油磺酸钠和聚醚改性硅油，加热至60-80oC，搅拌1~2h，获得均匀的溶液C，然后将C液倒入B液混合，60-80oC保温搅拌0.5h获得均匀O/W乳化液，然后降温至40oC加入极压剂和杀菌剂，继续搅拌1~1.5h，冷却至室温，然后使用NaOH或Na2CO3调节乳化液的pH值至8~10，最终获得钢制工件加工用乳化液。本专利技术还提供一种水溶液硬度大于200ppm的钢制工件精细加工用乳化液的后处理方法，其特征在于所述乳化液为使用后的废弃乳化液，首先收集使用后的废弃乳化液于收集箱中，通过离心机和过滤器分离固体钢屑杂质和液体，然后向液体中加入5wt.%的硫酸、盐酸和氯化钙的混合液，其中硫酸、盐酸和氯化钙的质量比为1：0.5：（0.1~0.3），使液体的pH值位于6~7，以实现油和废水的分离，获得的废水经过活性煤吸附和电凝器处理，除去多余的有机物质，净化废水，最终排放的废水含油量低于5mg/L，悬浮物低于300mg/L，化学耗氧量（COD）低于80mg/L，而获得的油相通过高温杀菌、除杂，可再生循环用于钢制工件精细加工用的乳化液基础油。有益效果本专利技术能达到以下有益的技术效果：（1）该乳化液的制备工艺简单，使用方便，尤其适用于钢制件精细切削制造；（2）该乳化液安全、环保，成本较低，且乳化液的油相可循环利用；（3）该乳化液的润滑性能优越、抗腐蚀性能好，且稳定性强，使用寿命长，在清洗性、防锈性、冷却性、加工可视性等方面均为优良；（4）该乳化液可降低对溶剂水的要求，可实现水硬度>200ppm的要求。具体实施方式对比例1一种钢制工件乳化液，该乳化液包括：基础油：L-AN15，40wt.%；复合酯：油酸异丙醇胺硼酸复合酯，10wt.%；阴离子表面活性剂：石油磺酸钠，0.75wt.%；有机硅非离子表面活性剂：聚醚改性硅油，0.1wt.%；极压剂：二烷基二硫代磷酸锌；3wt.%；杀菌剂：甲基异噻唑酮，1wt.%；pH值调整剂：Na2CO3，调整pH至8~10；抗硬水剂：EDTA-Na，0.5wt.%；剩余为非自来水，水的硬度>200ppm；标记为D-1。对比例2一种钢制工件乳化液，该乳化液包括：精制机械复合基础油：L-AN15与磺化蓖麻油的混合物，质量比为1：0.3，总量40wt.%；阴离子表面活性剂：石油磺酸钠，0.75wt.%；有机硅非离子表面活性剂：聚醚改性硅油，0.1wt.%；极压剂：二烷基二硫代磷酸锌，3wt.%；杀菌剂：甲基异噻唑酮，1wt.%；抗硬水剂：EDTA-Na，0.5wt.%；pH值调整剂：Na2CO3，调整pH至8~10；剩余为非自来水，水的硬度>200ppm；标记为D-2。对比例3一种钢制工件乳化液，该乳化液包括：精制机械复合基础油：L-AN15与磺化蓖麻油的混合物，质量比为1：0.3，总量40wt.%；油酸，1.25wt.%硼酸，2.5wt.%异丙醇胺，6.25wt.%；阴离子表面活性剂：石油磺酸钠，0.75wt.%；有机硅非离子表面活性剂：聚醚改性硅油，0.1wt.%；极压剂：二烷基二硫代磷酸锌，3wt.%；杀菌剂：甲基异噻唑酮，1wt.%；抗硬水剂：EDTA-Na，0.5wt.%；pH值调整剂：Na2CO3，调整pH至8~10；剩余为非自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶液硬度大于200ppm的钢制工件精细加工用乳化液，其特征在于所述乳化液包括：精制机械复合基础油：选自L‑AN10、L‑AN15 或L‑AN32中的一种与磺化蓖麻油的混合物，质量比为1：（0.2~0.4），总量20~65wt.%；复合酯：油酸异丙醇胺硼酸复合酯，3~15wt.%；阴离子表面活性剂：石油磺酸钠，0.5~1wt.%；有机硅非离子表面活性剂：聚醚改性硅油，0.05~0.2 wt.%；极压剂：二烷基二硫代磷酸锌或环己烷二醇的链烷酸酯，1~5wt.%；杀菌剂：甲基异噻唑酮、亚甲二氯化酚或亚甲基双吗啉中的一种或几种，1~2wt.%；pH值调整剂：NaOH或Na2CO3，调整pH至8~10；剩余为非自来水，非自来水的硬度大于200ppm，加入0.1~1wt.%的抗硬水剂，抗硬水剂选自EDTA或EDTA‑Na中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种水溶液硬度大于200ppm的钢制工件精细加工用乳化液，其特征在于所述乳化液包括：精制机械复合基础油：选自L-AN10、L-AN15或L-AN32中的一种与磺化蓖麻油的混合物，质量比为1：（0.2~0.4），总量20~65wt.%；复合酯：油酸异丙醇胺硼酸复合酯，3~15wt.%；阴离子表面活性剂：石油磺酸钠，0.5~1wt.%；有机硅非离子表面活性剂：聚醚改性硅油，0.05~0.2wt.%；极压剂：二烷基二硫代磷酸锌或环己烷二醇的链烷酸酯，1~5wt.%；杀菌剂：甲基异噻唑酮、亚甲二氯化酚或亚甲基双吗啉中的一种或几种，1~2wt.%；pH值调整剂：NaOH或Na2CO3，调整pH至8~10；剩余为非自来水，非自来水的硬度大于200ppm，加入0.1~1wt.%的抗硬水剂，抗硬水剂选自EDTA或EDTA-Na中的一种。2.如权利要求1所述的一种水溶液硬度大于200ppm的钢制工件精细加工用乳化液的制备方法，其特征在于：首先，将油酸、硼酸和异丙醇胺按摩尔比为1：（1~2）：（4~6）在140~155oC下酯化反应2~3h，冷却，静置获得复合酯A溶液；然后称取一定比例的精制机械油和磺化蓖麻油放入反应釜中，再加入适量复合酯A溶液，于60-80oC...

【专利技术属性】
技术研发人员：白林森，梁莲芝，
申请(专利权)人：无锡市恒利弘实业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32