本发明涉及金属压力加工用水基切削液，具体涉及一种用于金属加工用的水基切削液及其制备方法。
背景技术：
：目前机械行业里大多采用乳化油及其它品种的切削液，性能较差，难以满足加工工艺的冷却、润滑等要求。尤其是高温下其中的活性硫化物分解、蒸发，使得操作环境恶劣。据介绍，我国每年还要花相当外汇，从国外进口高档的润滑冷却液，以满足一些精加工工艺的需要。优良的切削液应具有符合工艺要求的冷却、润滑、防锈、清洗功能，不起泡、无毒性、不变质、无污染、高极压性等。切削液的研制是根据金属防锈和润滑理论来进行配方设计的。水的导热系数和热容量都很大，是理想的冷却介质，矿物油具有消泡和成膜的作用，是极压剂、油性剂、防锈剂等添加剂的主要载体。常用的极压添加剂有硫化植物油、磷酸酯、氯化石蜡、氯化脂肪酸等。选用合适的极压添加剂也是制得高效金属切削液的关键。参考国内专利号：201010296416，公开了一种水溶性切削液，其按重量百分比由以下组分组成：油酸－2－乙基己基酯15～25％、3，5，5－三甲基己酸2～8％、癸二酸3～10％、单乙醇胺5～10％、三乙醇胺15～20％、二甘醇5～10％、一异丙醇胺3～10％、聚乙二醇600：15～20％、水20～30％；本发明还公开了一种水溶性切削液的制备方法，包括步骤：取油酸－2－乙基己基酯、单乙醇胺、3，5，5－三甲基己酸和部分水混合反应得到醇胺合成脂混合物A；取癸二酸、三乙醇胺、一异丙醇胺和其余水混合反应得到醇胺合成脂混合物B；将二甘醇、聚乙二醇600、醇胺合成脂混合物A和醇胺合成脂混合物B混合反应得到成品。此方法需要分两步反应混配而成，比较麻烦。且不含极压剂，对于较难加工的金属部件不易加工。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种金属加工用的水基切削液及其制备方法。该制备方法简便，得到的水基切削液润滑性能优良，防腐防锈性好，残留少，能满足各类金属的切削加工。特别是极压性高，对于较难加工的金属部件比较容易加工。为了解决本发明提出的技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种金属加工用的水基切削液，其特征在于：按重量百分比计其组成为：所述的含磷极压剂为可乳化的亚磷酸双烷基酯，其结构通式为其中，R1、R2的碳原子数为12-14，其分子量为400-450。按上述方案，所述的油性剂为季戊四醇四油酸酯。按上述方案，所述的矿物油为7#白油、10#白油、20#白油中的一种。按上述方案，所述的乳化剂为二乙醇胺、三乙醇胺、C12脂肪胺聚氧乙烯(10)醚、聚乙二醇(400)单油酸酯、二甘醇、乙醇中任意两种或两种以上的混合物。按上述方案，所述的防锈剂为5-甲基苯并三氮唑，苯并三氮唑，磷酸乙醇胺盐、磷酸三乙醇胺盐、硼酸乙醇胺盐、钼酸钠或钼酸钾中任意两种或两种以上的混合物。按上述方案，所述的防霉剂为六氢化-1,3,5三(羟乙基)-均三嗪，1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、(2-吡啶巯醇-1-氧化物)钠中的一种或两种的混合物。按上述方案，所述的消泡剂为有机硅消泡剂。所述的金属加工用的水基切削液的制备方法，其特征在于：将油性剂与含磷极压剂、矿物油、乳化剂升温至90～120℃，不断搅拌，然后冷却到40℃以下，再加入防霉剂、防锈剂、消泡剂，搅拌均匀即得产品。本发明所述的油性剂是在金属加工中，较低负荷下，于金属表面形成一层较薄的吸附膜而产生润滑作用，而极压剂则是在金属加工过程中，较高负荷下，极压元素与金属表面形成致密的化学薄膜而产生润滑效果的。所采用的乳化剂，是由许多不同的表面活性剂所组成，是构成高效金属切削液的关键成分。这样的表面活性剂，具有极性和非极性两个基团，极性基团亲水，非极性基团亲油，表面活性剂易把水和油连接起来，并吸附在油水界面的表面上，可在金属表面形成一层吸附膜，降低界面的表面张力，能较好地把金属表面与空气、潮气等介质隔开，起到缓蚀作用，并可提高润滑性及耐负荷能力。添加少量的极压添加剂和油性剂，能降低刀具与工件间的摩擦力，以减少摩擦热。以水为介质的切削液，所以在配方中加入有效的防锈剂，以满足加工件和机床对防锈的要求，而产生金属腐蚀有化学和电化学两种，并往往同时发生。一般来说，对于化学腐蚀，可采用石油环酸锌、油酸、三乙醇胺等油溶性有机化合物作为吸附型防锈剂；对于电化学腐蚀，可用亚硝酸钠、磷酸三钠、酒石酸等在金属表面形成纯化膜的盐类作防锈剂。本发明选用有机防锈剂更为合适，如脂肪胺、脂肪酸皂、石油磺酸盐、咪唑啉及其衍生物等。另外，还应添加适量的螯合剂及其它助剂，以保证乳化液的稳定性。本发明的有益效果：(1)本发明提供的水基切削液润滑性能好，用于各类金属的切削加工，金属件光亮，防锈期长，表面残留量少。(2)该水基切削液的制备方法工艺简便。经反复试验筛选，研制出ZWG-7金属切削液具有优良的防锈、润滑、冷却及清洗性能，可广泛用于钢、铸铁、铜、铝、不锈钢及其它材料的机械加工。常用浓度为6～7％，使用浓度低。性能稳定优异，特别是防锈性好，加工件60天内无锈斑，极压性高，加工精度可提高1～2级别，最大无卡咬PB值高于国家标准数值(70kg)，不变质可循环使用。对配制用水要求不严，可与自来水或井水配制使用，有较好的抗硬水性能具体实施方式首先对本发明各实施例共同采用的极压剂作一些具体说明：所述的极压剂为亚磷酸双十二烷基酯。亚磷酸双十二烷基酯的制备：在耐压反应釜中，将三氯化磷27.4kg和三氯甲烷20L均匀混合后加入加料器中，在45℃条件下，将其滴加到正十二醇130.4kg与三氯甲烷40L混合液中，1小时滴完，然后升温至80℃，保持反应2小时，结束反应，先进行常压蒸馏，蒸出溶剂进行回收利用，再进行减压蒸馏，减压蒸馏到200℃，将未反应的正十二醇与生成的卤代十二烷蒸馏出来，最终得到目标产物亚磷酸双十二烷基酯(DHP)。将亚磷酸双十二烷基酯、季戊四醇四油酸酯、矿物油、复配高性能乳化剂，在90-100℃，高速搅拌一小时，然后冷却到40℃以下，再加入防霉剂、防锈剂、消泡剂，搅拌均匀即得黄褐色透明状ZWG-7金属切削液。实施例1分别按表1中的各组分含量，将季戊四醇四油酸酯、亚磷酸双十二烷基酯、10#白油、聚乙二醇(400)单油酸酯和二乙醇胺混合，升温至90～120℃，不断搅拌，然后冷却到40℃以下，再加入六氢化-1,3,5三(羟乙基)-均三嗪、磷酸乙醇胺盐、5-甲基苯并三氮唑和硅消泡剂，搅拌均匀即得产品。表1组分含量(重量百分数％)季戊四醇四油酸酯25亚磷酸双十二烷基酯3010#白油15聚乙二醇(400)单油酸酯20二乙醇胺5.0磷酸乙醇胺盐2.55-甲基苯并三氮唑0.20硅消泡剂0.10六氢化-1,3,5三(羟乙基)-均三嗪1.5本实施例的金属加工用水基切削液，在中国船舶重工集团第715所的美国产数控机床CPL-20进行两个月的切削试验。其应用结果如下：1.使用浓度低，实际含固量为7％。乳液无味，无泡沫。透明度好，易于观察。2.良好的润滑性，提高了工件的表面光洁度，刀具寿命长。3.良好的防锈性能，对机床和工件有较好的防锈作用。4.无不良刺激性气味，无飞沫，不冒烟，改善了操作环境。5.水基稀释液稳定，不易变质，使用周期长。消耗量低。实施例2分别按表2中的各组分将季戊四醇四油酸酯、亚磷酸双十二烷基酯、20#白油、聚乙二醇(400)单油酸酯和二乙醇胺混合，升温至90～120℃，不断搅拌，然后冷却到40℃以下，再加入六氢化-1,3,5三(羟乙基)-均三嗪、磷酸乙醇胺盐、5-甲基苯并三氮唑和硅消泡剂，搅拌均匀即得。表2组分含量(重量百分数％)季戊四醇四油酸酯20.0亚磷酸双十二烷基酯30.020#白油20.0聚乙二醇(400)单油酸酯18.5二乙醇胺5.5磷酸乙醇胺盐2.55-甲基苯并三氮唑0.30硅消泡剂0.10六氢化-1,3,5三(羟乙基)-均三嗪1.5本实施例的金属加工用水基切削液，在中国船舶重工集团第717所的瑞典产高精度数控坐标磨削机床HAUSER-S-55进行两个月的切削试验。其应用结果如下：1.具有良好的磨削沉降性，良好的冷却、洗涤性能，加工过程中砂轮锐性保持良好，砂轮修整后使用时间较长。2.使用范围广，润滑性能良好。试验期间用于多种黑色及有色金属的加工，加工出的工件表面质量为优秀。3.使用浓度低，实际含固量为7％。乳液无味，无泡沫。透明度好，易于观察。4.水基稀释液稳定，不易变质，使用周期长。消耗量低。5.良好的防锈性能，对机床和工件有较好的防锈作用。开车性能好，乳液配好后即可使用，无不良刺激性气味，对人体肌肤无不良的接触性刺激，使用过程中不冒烟。当前第1页1 2 3