一种金属加工用切削液的制备方法技术

本发明专利技术一种金属加工用切削液的制备方法，制备过程为先混料，再进行三级冷却，最后放入反应釜反应；与传统切削液的制备过程相比较，本申请切削液的制备多出了三级冷却及反应釜反应两大步骤，石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉经三级冷却，最后将三级冷却的混合液放入反应釜反应，在三级冷却及反应釜搅拌反应的共同作用下，可促使石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉均匀分散到切削液中，同时促使切削液各组分间形成共价键，进一步提升切削液的冷却、润滑性能，可增大刀具进给量，提升加工精度和质量，并最终延长刀具寿命，大幅降低断刀、断刃可能性，同时还能降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种金属加工用切削液的制备方法
本专利技术涉及切削液
，具体涉及一种金属加工用切削液的制备方法。
技术介绍
改善金属加工过程中的润滑条件，是延缓刀具磨损的重要途径。硬质合金刀具在加工塑性好的金属材料时，切屑与刀面发生显著摩擦，加剧了刀具磨损，此外还伴随着切削力上升、切削稳定性下降、加工精度劣化、工件表面质量恶化等问题。合适的润滑环境能够减少摩擦，进而减少热量产生及切削力，是提高刀具寿命和保证尺寸精度、工件质量的可靠途径。近年来，关于切削过程润滑环境改善的研究成为学术界和工程界共同关注的热点。切削液是一种用在金属切削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，切削液由多种超强功能助剂经科学复合配合而成，同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释等特点。对几家机加工企业进行走访和调研，我们发现目前可用的常规水基切削液仍存在着突出短板----润滑性能较差，从而导致切削刀具发生粘附、刀具进给量小，严重影响企业生产效率。国内排名前十的某火力发电机组生产商，为保证大型器件表面质量，其CNC进给量仅为70mm/min，远远低于金属加工行业内的水平(1000mm/min)，导致工厂内大量设备需要降低加工速度，甚至停工等待，严重影响生产效率和效益。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种提升切削液的润滑能力和导热性能，增大刀具进给量，从而提升加工精度、效率和质量，并最终延长刀具寿命的金属加工用切削液的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种金属加工用切削液的制备方法，包括以下步骤：(1)称量：按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；(2)搅拌：将金属加工用切削液的各原料搅拌均匀，得到混合料；(3)一级冷却：将混合料放入温度为-25℃～-20℃条件下冷却15min～20min，得到一级冷却的混合料；(4)二级冷却：将一级冷却的混合料放入温度为-5℃～0℃条件下冷却20min～25min，得到二级冷却的混合料；(5)三级冷却：将二级冷却的混合料放入温度为-15℃～-10℃条件下冷却10min～20min，得到三级冷却的混合料；(6)反应釜反应：将三级冷却的混合料投入反应釜中，于2000r/min～3500r/min条件下混合搅拌，静置，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡7～9份、石油磺酸钡12～17份、三乙醇胺2～4份、乳化硅油0.5～0.8份、机械油65～75份、茶油3～5份、水10～15份、纳米助剂1.5～2.5份；所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯12～15份、空心碳纳米球20～25份、陶瓷微粉7～9份。进一步地，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡8份、石油磺酸钡15份、三乙醇胺3份、乳化硅油0.6份、机械油70份、茶油4份、水12份、纳米助剂2份。进一步地，所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯13份、空心碳纳米球22份、陶瓷微粉8份。进一步地，所述纳米助剂使用前先改性，改性纳米助剂的制备方法为：1)按配比称取组成纳米助剂的各原料；2)将组成纳米助剂的各原料混合均匀得到混合料；3)将混合料放入乙醇水溶液中超声分散，得到分散液，其中混合料和乙醇水溶液的体积比为1:7.5～8.5，乙醇水溶液中，乙醇和水的体积比为1:1.5～1.8；4)将分散液放入转速为5000r/min～6000r/min的搅拌装置中搅拌5min～8min，得到活化的分散液；5)水洗去除乙醇，烘干，即得所述改性纳米助剂。进一步地，所述步骤4)中将分散液放入转速为5500r/min的搅拌装置中搅拌7min，得到活化的分散液。进一步地，所述步骤(3)中将混合料放入温度为-22℃条件下冷却18min，得到一级冷却的混合料。进一步地，所述步骤(4)中将一级冷却的混合料放入温度为-3℃条件下冷却23min，得到二级冷却的混合料。进一步地，所述步骤(5)中将二级冷却的混合料放入温度为-12℃条件下冷却15min，得到三级冷却的混合料。进一步地，所述步骤(6)中混合搅拌的时间为5min～15min。氯化石蜡是作为极压剂用在切削液中的，氯化石蜡在水中是比较稳定的,不会发生或极少发生水解,但在切削加工的过程中,由于加工点的温度很高,会有一部分氯化石蜡会热分解,部分与铁反应,部分变成盐酸进入润滑体系,故要中和的东西及防锈剂来平衡体系，氯化石蜡对加工不锈钢类的产品有很好的效果，而且价格便宜，用在切削液中可以降低生产成本。石油磺酸钡具有优良的抗潮湿、抗盐雾、抗盐水和水置换性能，对多种金属具有优良的防锈性能。石油磺酸钡在切削液里面主要是防锈作用。石油磺酸钡有着很好的防锈性能，原因是石油磺酸钡能在金属表面形成强度很高的吸附膜，石油磺酸钡与氯化石蜡复配使用，使用效果更好。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，且石墨烯具有非常好的热传导性能，纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是为止导热系数最高的碳材，将石墨烯加入纳米助剂中可以极大增加纳米助剂的冷却性能。空心碳纳米球是一种新的碳纳米材料，其具有比表面积大、密度低的优点，化学稳定性、热稳定性及生物相容性好，其在能量转换、储存、催化、吸附和生物医药等众多领域展现出巨大的应用前景，将空心碳纳米球加入纳米助剂中可以极大增加纳米助剂的冷却性能。陶瓷微粉是一种强度高，而且坚硬的微球，主要成分是SiO2和Al2O3，因而其具有优良的经久耐用性、耐侯性、耐腐蚀性和抗化学性能，其分散性好、悬浮性好、化学稳定性好、耐热温度高、密度小，陶瓷微粉的粘度很低，有很好的流动性；陶瓷微粉的宽粒径分布使得小的微球能够填充到大的微球之间的空隙中，因而将陶瓷微粉加入纳米助剂中可以极大增加纳米助剂的耐久性、耐磨性，改善纳米助剂的流动性能，同时能极大降低纳米助剂的生产成本。本专利技术一种金属加工用切削液的制备方法，纳米助剂由石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉复配而成；不仅极大增加纳米助剂的冷却性能、耐久性、耐磨性，三者相互作用下，还能极大提升纳米助剂的润滑性能，因此本专利技术切削液加入了纳米助剂，可以进一步提升切削液的冷却、润滑性能，可增大刀具进给量，提升加工精度和质量，并最终延长刀具寿命30～50％，同时还能降低生产成本。本专利技术一种金属加工用切削液的制备方法，制备过程为先混料，再进行三级冷却，最后放入反应釜反应；与传统切削液的制备过程相比较，本申请切削液的制备多出了三级冷却及反应釜反应两大步骤。首先本申请纳米助剂由石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉复配而成，石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉都难溶于切削液，因此首要解决的问题是如何将组成纳米助剂的石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉均匀分散到切削液中，申请人发现低温冷却条件下有助于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）称量：按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；/n（2）搅拌：将金属加工用切削液的各原料搅拌均匀，得到混合料；/n（3）一级冷却：将混合料放入温度为-25℃～-20℃条件下冷却15min～20min，得到一级冷却的混合料；/n（4）二级冷却：将一级冷却的混合料放入温度为-5℃～0℃条件下冷却20min～25min，得到二级冷却的混合料；/n（5）三级冷却：将二级冷却的混合料放入温度为-15℃～-10℃条件下冷却10min～20min，得到三级冷却的混合料；/n（6）反应釜反应：将三级冷却的混合料投入反应釜中，于2000r/min～3500r/min条件下混合搅拌，静置，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；/n其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡7～9份、石油磺酸钡12～17份、三乙醇胺2～4份、乳化硅油0.5～0.8份、机械油65～75份、茶油3～5份、水10～15份、纳米助剂1.5～2.5份；/n所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯12～15份、空心碳纳米球20～25份、陶瓷微粉7～9份。/n...

【技术特征摘要】
1.一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称量：按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；
（2）搅拌：将金属加工用切削液的各原料搅拌均匀，得到混合料；
（3）一级冷却：将混合料放入温度为-25℃～-20℃条件下冷却15min～20min，得到一级冷却的混合料；
（4）二级冷却：将一级冷却的混合料放入温度为-5℃～0℃条件下冷却20min～25min，得到二级冷却的混合料；
（5）三级冷却：将二级冷却的混合料放入温度为-15℃～-10℃条件下冷却10min～20min，得到三级冷却的混合料；
（6）反应釜反应：将三级冷却的混合料投入反应釜中，于2000r/min～3500r/min条件下混合搅拌，静置，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；
其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡7～9份、石油磺酸钡12～17份、三乙醇胺2～4份、乳化硅油0.5～0.8份、机械油65～75份、茶油3～5份、水10～15份、纳米助剂1.5～2.5份；
所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯12～15份、空心碳纳米球20～25份、陶瓷微粉7～9份。


2.根据权利要求1所述的一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡8份、石油磺酸钡15份、三乙醇胺3份、乳化硅油0.6份、机械油70份、茶油4份、水12份、纳米助剂2份。


3.根据权利要求1所述的一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯13份、空心碳纳米球22...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘炳，陈俊杰，
申请(专利权)人：南宁职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广西;45