本申请涉及金属加工领域，更具体地说，涉及一种纳米切削液及制备方法。
背景技术：
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、易稀释特点。克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病，对车床漆也无不良影响，适用于黑色金属的切削及磨加工，属当前最领先的磨削产品。
人类使用切削液的历史可以追溯到远古时代。人们在磨制石器、铜器和铁器时，就知道浇水可以提高效率和质量。在古罗马时代，车削活塞泵的铸件时就使用橄榄油，16世纪使用牛脂和水溶剂来抛光金属盔甲。从1775年英国的约翰·威尔金森(J.Wilkinson)为了加工瓦特蒸汽机的汽缸而研制成功镗床开始，伴随出现了水和油在金属切削加工中的应用。到1860年经历了漫长发展后，车、铣、刨、磨、齿轮加工和螺纹加工等各种机床相继出现，也标志着切削液开始较大规模的应用。
随着人们对切削液认识水平的不断提高以及实践经验的不断丰富，发现在切削区域中注入油剂能获得良好的加工表面。最早，人们采用动植物油来作为切削液，但动植物油易变质，使用周期短。20世纪初，人们开始从原油中提炼润滑油，并发明了各种性能优异的润滑添加剂。在第一次世界大战之后，开始研究和使用矿物油和动植物油合成的复合油。1924年，含硫、氯的切削油获得专利并应用于重切削、拉削、螺纹和齿轮加工。
刀具材料的发展推动了切削液的发展，1898年发明了高速钢，切削速度较前提高2～4倍。1927年德国首先研制出硬质合金，切削速度比高速钢又提高2～5倍。随着切削温度的不断提高，油基切削液的冷却性能已不能完全满足切削要求，这时人们又开始重新重视水基切削液的优点。1915年生产出水包油型乳化液，并于1920年成为优先选用的切削液用于重切削。1945年在美国研制出第一种无油合成切削液,全球一款全合成金属切削液由Cimcool辛辛那提铣床公司(后更名为辛辛那提—米拉克龙)率先研制成功，并且以独特的粉红色来标记该产品，CIMCOOL是革命性的。在其诞生的1945年，切削液只有纯油和像牛奶一样的乳化液可选。CIMCOOL由于是水基产品，其冷却性能是纯油的2倍，与油不一样的，它没有烟雾、不会有火灾隐患，加工后的部件清洁。与乳化液相似，CIMCOOL保持了出色的冷却性能，借助独特的化学合成润滑剂，其润滑性得以发展，允许更高的切削速度并改善了刀具寿命。CIMCOOL对细菌攻击显示出较高的抵抗能力，它的透明性能对于工业来说乐于接受。CIMCOOL是金属加工液体科技领域向前迈出的意味深长的一步，其它公司纷纷转而研发化学金属加工液推动了切削液技术的发展。随着先进制造技术的深入发展和人们环境保护意识的加强，对切削液技术提出了新的要求，它必将推动切削液技术向更高领域发展。
目前市场上大多数切削液具有以下几种缺点和隐患：
1、冷却效果差；
2、在高速和重切削条件下会产生烟雾，严重污染环境；
3、易着火，使用不安全；
4、新型研发的各种水基切削液，因为其润滑性不能在实际应用中满足各加工厂的标准，成本太高，而得不到推广。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请要解决的技术问题在于客服现有技术的缺陷，采用纯环保制剂的设计理念，并针对与实际相结合，利用纳米级材料、电解碱性水，做到真正可降解可排放无毒无害的纳米切削液。
为解决上述问题，本申请的技术方案为：
纳米切削液，包括由如下重量配比的组分：纳米材料0.05～0.5％、润滑剂3～25％、缓蚀剂1～15％、表面活性剂12～24％、防锈剂8～20％、消泡剂0.1～1％、极压剂2～15％，以及水为余量。
优选的，包括由如下重量配比的组分：纳米材料0.09～0.35％、润滑剂4～22％、缓蚀剂1.5～12％、表面活性剂13.5～22％、防锈剂9～18％、消泡剂0.2～0.8％、极压剂4～12％，以及水为余量。
优选的，所述纳米材料为纳米铜粒子、纳米碳酸钙、纳米氧化钼、纳米稀土粒子中的一种或几种。
优选的，所述润滑剂为油酸、油酸三乙醇胺、油酸二乙醇胺硼酸酯、环氧脂肪酸甲酯、三聚甘油单油酸酯、三醋酸甘油酯中的一种或几种。
优选的，所述缓蚀剂为铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、正磷酸盐、硼酸盐中的一种或几种。
优选的，所述表面活性剂为Tween-80、TX-10、聚乙二醇、聚乙二醇硼酸酯、聚醚中的一种或几种。
优选的，所述防锈剂为三乙醇胺、三乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺油酸皂、苯丙三氮唑、咪唑啉酰胺中的一种或几种。
优选的，所述极压剂为二烷基二硫代磷酸锌。
优选的，所述水为碱性电解水。
提供一种纳米切削液的制备方法：
将纳米材料、润滑剂、缓蚀剂、消泡剂、表面活性剂、防锈剂、极压剂加入水中搅拌均匀，得到纳米切削液。
本发明提供的纳米切削液及其制备方法相对于现有技术的有益效果是：
1、冷却能力和清洗能力强；
2、利用纳米极压分散技术，形成的保护大大层降低摩擦与磨损，显著提高摩擦副表面润滑性能；
3、纳米切削液以植物基化学合成油为基础，不含任何矿物油，环保无污染无公害；
4、成本低廉。
具体实施方式
下面结合具体实施例的方式对本申请的权利要求做进一步的详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。
但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
提供一种纳米切削液，包括由如下重量配比的组分：纳米材料0.05～0.5％、润滑剂3～25％、缓蚀剂1～15％、表面活性剂12～24％、防锈剂8～20％、消泡剂0.1～1％、极压剂2～15％，以及水为余量。
优选的，包括由如下重量配比的组分：纳米材料0.09～0.35％、润滑剂4～22％、缓蚀剂1.5～12％、表面活性剂13.5～22％、防锈剂9～18％、消泡剂0.2～0.8％、极压剂4～12％，以及水为余量。
上述，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。
需要理解的是，纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础按一定规律构筑或营造的一种新体系。它包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。对纳米阵列体系的研究集中在由金属纳米微粒或半导体纳米微粒在一个绝缘的衬底上整齐排列所形成的二位体系上。而纳米微粒与介孔固体组装体系由于微粒本身的特性，以及与界面的基体耦合所产生的一些新的效应，也使其成为了研究热点，按照其中支撑体的种类可将它划分为无机介孔复合体和高分子介孔复合体两大类，按支撑体的状态又可将它划分为有序介孔复合体和无序介孔复合体。在薄膜嵌镶体系中，对纳米颗粒膜的主要研究是基于体系的电学特性和磁学特性而展开的。
需要理解的是，纳米材料应用比较广泛，目前应用的范围涉及到各行各业，具体包括以下几点：
1、天然纳米材料
环境保护是当今生态环境首要课题。天然纳米材料——膨润土在环保中应用在国外已相当广泛。膨润土可作为有害物质吸附剂，浑浊水的澄清剂，放射性废料和有毒物料的密封剂，被污染水的防水剂、污水处理剂、洗涤助剂等。
2、纳米磁性材料
磁性纳米材料的应用可谓涉及在机械，电子，光学，磁学，化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生将对人类社会产生深远的影响。磁性纳米材料的特性不同于常规的磁性材料，其原因是关联于与磁相关的特征物理长度恰好处于纳米量级，例如：磁单畴尺寸，超顺磁性临界尺寸，交换作用长度，以及电子平均自由路程等大致处于1-100nm量级，当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时，就会呈现反常的磁学性质。
3、纳米陶瓷材料
传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使纳米材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学稳定性，而内部仍具有纳米材料的延展性的高性能陶瓷。
4、纳米传感器
纳米二氧化锆、氧化镍、二氧化钛等陶瓷对温度变化、红外线以及汽车尾气都十分敏感。因此，可以用它们制作温度传感器、红外线检测仪和汽车尾气检测仪，检测灵敏度比普通的同类陶瓷传感器高得多。
5、纳米倾斜功能材料
在航天用的氢氧发动机中，燃烧室的内表面需要耐高温，其外表面要与冷却剂接触。因此，内表面要用陶瓷制作，外表面则要用导热性良好的金属制作。但块状陶瓷和金属很难结合在一起。如果制作时在金属和陶瓷之间使其成分逐渐地连续变化，让金属和陶瓷“你中有我、我中有你”，最终便能结合在一起形成倾斜功能材料，它的意思是其中的成分变化像一个倾斜的梯子。当用金属和陶瓷纳米颗粒按其含量逐渐变化的要求混合后烧结成形时，就能达到燃烧室内侧耐高温、外侧有良好导热性的要求。
6、纳米半导体材料
将硅、砷化镓等半导体材料制成纳米材料，具有许多优异性能。例如，纳米半导体中的量子隧道效应使某些半导体材料的电子输运反常、导电率降低，电导热系数也随颗粒尺寸的减小而下降，甚至出现负值。这些特性在大规模集成电路器件、光电器件等领域发挥重要的作用。
7、纳米催化材料
纳米粒子是一种极好的催化剂，这是由于纳米粒子尺寸小、表面的体积分数较大、表面的化学键状态和电子态与颗粒内部不同、表面原子配位不全，导致表面的活性位置增加，使它具备了作为催化剂的基本条件。
8、医疗上的应用
纳米医学是将纳米科学与技术的原理与方法应用于医学，其范畴主要包括两个方面：(1)应用纳米科学技术发展更加灵敏和快速的医学诊断技术和更加有效的治疗方法；(2)利用纳米技术在更微观的层面上理解生命活动的过程和机理。使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。通过纳米粒子的特殊性能在纳米粒子表面进行修饰形成一些具有靶向，可控释放，便于检测的药物传输载体，为身体的局部病变的治疗提供新的方法，为药物开发开辟了新的方向。
9、纳米计算机
纳米计算机指将纳米技术运用于计算机领域所研制出的一种新型计算机。“纳米”本是一个计量单位，采用纳米技术生产芯片成本十分低廉，因为它既不需要建设超洁净生产车间，也不需要昂贵的实验设备和庞大的生产队伍。只要在实验室里将设计好的分子合在一起，就可以造出芯片。大大降低了生产成本。
10、纳米碳管
纳米碳管(CNT)，管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管，每层的C是SP2杂化，形成六边形平面的圆柱面。碳纳米管同样也有天然产出的碳晶特性。使纳米碳管成为人们认知的碳原子材料。
11、家电
用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用，可用为作电冰箱、空调外壳里的抗菌除味塑料。
12、环境保护
环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染。
13、纺织工业
在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料，经抽丝、织布，可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装，可用于制造抗菌内衣、用品，可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。
14、机械工业
采用纳米材料技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命。
需要理解的是，纳米材料在合适的表面活性剂分散于各种润滑液中可形成一种稳定的分散液，每升中含有数百万个超细粉末颗粒，它们与固态表面结合，形成一个保护层，同时填塞微凹坑，从而降低摩擦与磨损，尤其在重载、高速、高温和振动等条件下作用显著。纳米材料与传统的添加剂有不同的抗磨、减摩机理，纳米粒子近似为球形，它们起类似微型“球轴承”的作用，从而提高摩擦副表面的润滑性能。不同粒径的纳米粒子加入到润滑液中，其改善的抗磨减摩性能和极压性能也不一样，粒径较小的纳米粒子能使切削液具有更好的抗磨减摩性能；粒径较大的纳米粒子使切削液具有更好的极压性能。纳米粒子的质量分数对切削液的抗磨减摩性能和极压性能也有一定的影响。总之，纳米切削液充分利用纳米级压分散技术，降低了磨损与摩擦，提高了润滑性能，也在一定程度上提高了高速运转设备的使用寿命。
优选的，所述纳米材料为纳米铜粒子、纳米碳酸钙、纳米氧化钼、纳米稀土粒子中的一种或几种。
优选的，所述润滑剂为油酸、油酸三乙醇胺、油酸二乙醇胺硼酸酯、环氧脂肪酸甲酯、三聚甘油单油酸酯、三醋酸甘油酯中的一种或几种。
优选的，所述缓蚀剂为铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、正磷酸盐、硼酸盐中的一种或几种。
优选的，所述表面活性剂为Tween-80、TX-10、聚乙二醇、聚乙二醇硼酸酯、聚醚中的一种或几种。
优选的，所述防锈剂为三乙醇胺、三乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺油酸皂、苯并三氮唑、咪唑啉酰胺中的一种或几种。
优选的，所述极压剂为二烷基二硫代磷酸锌。
优选的，所述水为碱性电解水。
需要理解的是，切削液是一种用在金属切削、磨加工过程中，用来冷却刀具和加工件的工业用液体，具备良好的冷却、润滑、防锈、清洗、防腐、易稀释等特点。一般分为油基切削液和水基切削液两大类。
需要理解的是，水基的切削液可分为乳化液、半合成切削液和全合成切削液。乳化液是仅以矿物油作为基础油的水溶性切削液；半合成切削液是既含有矿物油又含有化学合成基础油的水溶性切削液；全合成切削液则是仅使用化学合成基础油(即不含矿物油)的水溶性切削液。每一种类型的切削液都会含有除基础油以外的各种添加剂：防锈剂、有色金属腐蚀钝化剂、消泡剂等。本申请是以植物基化学合成油为基础，不含任何矿物油，并加入纳米材料与碱性电解水的全合成型的可降解的纳米切削液，具有环保无污染无公害的优点；另外，本申请所提供的纳米切削液中各种主要成分价格低廉，从而大大降低切削液的整体成本，提高经济效益。
需要理解的是，酯类油是有机酸和醇的酯化反应产物，酯类油的分子中都含有酯基官能团，自然界存在的动物脂肪或植物油多为饱和一元羧酯或不饱和一元羧酯与丙三醇生成的酯。在合成润滑剂中的酯类油可分为双酯、多元醇酯和复酯。
上述，极压剂也称为极压添加剂，是在高温高压的边界润滑条件下能与金属表面形成高溶点化学反应膜的添加剂，是油性剂失效条件下能起润滑作用的添加剂。极压剂可分为有机硫化物，有机磷化物，氯化物和有机金属盐几大类。它是一种多用途化工产品，广泛用于润滑油极压抗磨，金属加工极压润滑等领域,因其结构不同，组成不同,其应用范围也不同。极压添加剂分为水溶性和油溶性两种：
1、油溶性的主要是氯化石蜡、硫化烯烃、硫化猪油、磷酸酯、磷酸盐、ZDDP等。
2、水溶性极压添加剂，广泛用于金属切削、研磨、冲压、深拉等领域，具有水溶性、极压性、润滑性、防锈性、稳定性的特点。
进一步的，本申请中采用极压剂为二烷基二硫代磷酸锌，即为ZDDP。
需要理解的是，碱性电解水具备优秀的冷却性与清洗性，针对本申请的切削液，能更好的分散纳米材料等组分，使切削液更稳定。在机件加工中能附带清洗掉机件上的油污，从而保证加工效率。
本申请提供一种纳米切削液的制备方法：
将纳米材料、润滑剂、缓蚀剂、消泡剂、表面活性剂、防锈剂、极压剂加入水中搅拌均匀，得到纳米切削液。
进一步的，纳米切削液的制备步骤为：
1、将纳米材料分散在水中，搅拌中按顺序加入润滑剂、缓蚀剂、部分消泡剂，搅拌均匀。
2、持续搅拌中，按顺序加入表面活性剂、防锈剂、剩余消泡剂。
为了便于理解本申请，下面结合实施例来进一步说明本申请的技术方案。申请人声明，本申请通过上述实施例来说明本申请的详细工艺设备和工艺流程，但本申请并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本申请应依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本申请的任何改进，对本申请产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本申请的保护范围和公开范围之内。
实施例1
一种纳米切削液，组分及各组分的质量百分比如下：纳米材料0.1％、润滑剂5％、缓蚀剂3％、表面活性剂15％、防锈剂11％、消泡剂0.35％、极压剂5.5％、水60.05％。
制备方法，包括如下步骤：
(1)纳米材料分散在水中，搅拌中按顺序加入润滑剂、缓蚀剂、部分
消泡剂，搅拌均匀。
(2)持续搅拌中，按顺序加入表面活性剂、防锈剂、剩余消泡剂。
附加说明：
搅拌过程中，需要保证呈均一相后，方能加入下一物料。出料结果以取样观察为标准，均相透明方为制备完成。
物料与物料之间有产生排斥的可能，需充分搅拌并严格安装顺序入料。
实施例2
一种纳米切削液，组分及各组分的质量百分比如下：纳米材料0.2％、润滑剂10％、缓蚀剂4.5％、表面活性剂17.5％、防锈剂14％、消泡剂0.4％、极压剂7.5％、水45.9％。
制备方法，包括如下步骤：
(1)纳米材料分散在水中，搅拌中按顺序加入润滑剂、缓蚀剂、部分消泡剂，搅拌均匀。
(2)持续搅拌中，按顺序加入表面活性剂、防锈剂、极压剂、剩余消泡剂。
附加说明：
搅拌过程中，需要保证呈均一相后，方能加入下一物料。出料结果以取样观察为标准，均相透明方为制备完成。
物料与物料之间有产生排斥的可能，需充分搅拌并严格安装顺序入料。
实施例3
一种纳米切削液，组分及各组分的质量百分比如下：纳米材料0.3％、润滑剂17％、缓蚀剂9％、表面活性剂19.5％、防锈剂16％、消泡剂0.5％、极压剂9％、水29％。
制备方法，包括如下步骤：
(1)纳米材料分散在水中，搅拌中按顺序加入润滑剂、缓蚀剂、部分消泡剂，搅拌均匀。
(2)持续搅拌中，按顺序加入表面活性剂、防锈剂、极压剂、剩余消泡剂。
附加说明：
搅拌过程中，需要保证呈均一相后，方能加入下一物料。出料结果以取样观察为标准，均相透明方为制备完成。
物料与物料之间有产生排斥的可能，需充分搅拌并严格安装顺序入料。
实施例4
一种纳米切削液，组分及各组分的质量百分比如下：纳米材料0.35％、润滑剂22％、缓蚀剂12％、表面活性剂13.5％、防锈剂9.7％、消泡剂0.3％、极压剂5.5％、水36.65％。
制备方法，包括如下步骤：
(1)纳米材料分散在水中，搅拌中按顺序加入润滑剂、缓蚀剂、部分消泡剂，搅拌均匀。
(2)持续搅拌中，按顺序加入表面活性剂、防锈剂、极压剂、剩余消泡剂。
附加说明：
搅拌过程中，需要保证呈均一相后，方能加入下一物料。出料结果以取样观察为标准，均相透明方为制备完成。
物料与物料之间有产生排斥的可能，需充分搅拌并严格安装顺序入料。
实施例5
一种纳米切削液，组分及各组分的质量百分比如下：纳米材料0.15％、润滑剂4.5％、缓蚀剂1.5％、表面活性剂13.5％、防锈剂18％、消泡剂0.8％、极压剂12％、水49.55％。
制备方法，包括如下步骤：
(1)纳米材料分散在水中，搅拌中按顺序加入润滑剂、缓蚀剂、部分消泡剂，搅拌均匀。
(2)持续搅拌中，按顺序加入表面活性剂、防锈剂、极压剂、剩余消泡剂。
附加说明：
搅拌过程中，需要保证呈均一相后，方能加入下一物料。出料结果以取样观察为标准，均相透明方为制备完成。
物料与物料之间有产生排斥的可能，需充分搅拌并严格安装顺序入料。