一种铝合金专用环保切削液及其制备工艺的制作方法

本发明涉及金属切削技术领域，且特别涉及一种铝合金专用环保切削液及其制备工艺。

背景技术：

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，可塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗腐蚀性，是工业应用中最广泛的一类有色金属材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。而铝合金切削作为其加工过程中必不可少的一道工序，对于铝合金工业的发展进程发挥着不可替代的作用。

铝合金具有以下几个特性：(1)化学性质相对比较活泼，容易下酸碱条件下发生反应；(2)塑性大，切削时易粘刀，高速切削时更可能在刀刃上产生熔焊现象；(3)具有高度的延展性，可能条状裂纹，导致切削过程变得困难，切下的碎屑难以被切削液带走；(4)铝合金容易形成表面变色和孔蚀，表面变色是由褐色变为黑色，孔蚀是小而深的侵蚀。现有市面的上铝合金切削液很难满足铝合金的加工需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铝合金专用环保切削液，此切削液符合环保需求，且防锈蚀和抗菌能力优良。

本发明的另一目的在于提供一种铝合金专用环保切削液的制作工艺，步骤简单，适用于大规模工业化生产。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种铝合金专用环保切削液，按照重量份计，包括如下组分：润滑剂4～10份、表面活性剂9～18份、防锈剂6～12份、杀菌剂1～2份、消泡剂0.1～0.3份、脂肪醇聚氧乙烯醚3～6份、琥珀酸衍生物1～3份、三元酸3～6份、三乙醇胺10～15份、基础油30～40份以及水30～40份。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述润滑剂包括四聚蓖麻油酸酯2～5份和嵌段聚醚2～5份。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述表面活性剂份选自烷基eo/po聚合物、异构十三醇聚氧乙烯醚、司盘80、十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述表面活性剂份包括烷基eo/po聚合物2～4份、异构十三醇聚氧乙烯醚4～8份以及司盘803～6份。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述防锈剂包括改性脂肪酸单乙醇胺酰胺2～4份和硼酸二乙醇胺酰胺4～8份。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述杀菌剂包括吗啉衍生物0.5～1份和苯并异噻唑啉酮0.5～1份。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述琥珀酸衍生物选自琥珀酸酯、琥珀酸盐、琥珀酸铵、琥珀酰卤、琥珀酸酐中的一种或多种。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述消泡剂为有机硅氧烷。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述铝合金专用环保切削液的ph为8.0～9.0。

本发明提出一种上述的铝合金专用环保切削液的制备工艺，包括以下步骤：

将所述三元酸和三乙醇胺混合加热至40～65℃，保温搅拌25～40min，得到第一混合物；

在所述第一混合物中加入所述防锈剂和所述琥珀酸衍生物搅拌15～25min，然后加入所述脂肪醇聚氧乙烯醚和所述表面活性剂搅拌15～25min，得到第二混合物；

在所述第二混合物中加入所述基础油，搅拌15～25min后，再依次加入所述水、所述杀菌剂和所述消泡剂搅拌25～40min，得到所述铝合金专用环保切削液。

本发明实施例的铝合金专用环保切削液及其制备工艺的有益效果是：

在切削液中加入一定的润滑剂，使得切削液要具备优异的润滑和减摩特性，提高光洁度和精度，延长刀具使用寿命。并能够有效改善切削时的粘刀问题。通过添加适量的表面活性剂等，提高了铝合金切削液的清洗能力。同时利用脂肪醇聚氧乙烯醚和琥珀酸衍生物复配使用，能够快速渗入工件，并进一步提高切削液带走切屑的能力。

此外，三元酸和三乙醇胺协同作用，既能够有效维持切削液的ph值，避免铝合金受酸碱影响，利用三乙醇胺表面的多羟基，在工件的表面形成具有防锈功能的保护膜层，保证在长时间的持续工作下同样能保持良好的防锈性能。且基础油和水的用量大致相等，赋予切削液优异的冷却性，保证工件的形状、尺寸和加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的1提供的铝合金专用环保切削液的磨斑直径照片；

图2为本发明对比例的1提供的铝合金专用环保切削液的磨斑直径照片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的铝合金专用环保切削液及其制备工艺进行具体说明。

本发明实施例提供的一种铝合金专用环保切削液，按照重量份计，包括如下组分：润滑剂4～10份、表面活性剂9～18份、防锈剂6～12份、杀菌剂1～2份、消泡剂0.1～0.3份、脂肪醇聚氧乙烯醚3～6份、琥珀酸衍生物1～3份、三元酸3～6份、三乙醇胺10～15份、基础油30～40份以及水30～40份。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述润滑剂包括四聚蓖麻油酸酯2～5份和嵌段聚醚2～5份。优选地，四聚蓖麻油酸酯和嵌段聚醚的用量比为1:1～2。更为优选地，所述四聚蓖麻油酸酯和所述嵌段聚醚的质量比为1:1。采用四聚蓖麻油酸酯和嵌段聚醚作为润滑剂，能够赋予产品良好的润滑性能和减摩性能，可以有效解决铝加工时的粘刀问题。同时对产品的整体稳定性具有一定的辅助作用。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述表面活性剂份选自烷基eo/po聚合物、异构十三醇聚氧乙烯醚、司盘80、十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述表面活性剂份包括烷基eo/po聚合物2～4份、异构十三醇聚氧乙烯醚4～8份以及司盘803～6份。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述防锈剂包括改性脂肪酸单乙醇胺酰胺2～4份和硼酸二乙醇胺酰胺4～8份。更为优选地，改性脂肪酸单乙醇胺酰胺和硼酸二乙醇胺酰胺的用量比为1:2。采用改性脂肪酸单乙醇胺酰胺和硼酸二乙醇胺酰胺复配使用，能够增强产品的润湿性能和脱脂能力，有助于迅速渗入工件表面，形成防锈膜层，对铝合金具有良好的缓蚀效果和改善切削碎屑的沉降性，避免刀具上积屑瘤的形成。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述杀菌剂选自吗啉衍生物、苯并异噻唑啉酮、丙炔基丁基氨基甲酸酯和异噻唑啉酮中的一种或多种。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述杀菌剂包括吗啉衍生物0.5～1份和苯并异噻唑啉酮0.5～1份。通过采用合适的杀菌剂，能够赋予产品良好的抗菌效果。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述琥珀酸衍生物选自琥珀酸酯、琥珀酸盐、琥珀酸铵、琥珀酰卤、琥珀酸酐中的一种或多种。可以理解的是，琥珀酸衍生物均可以从市售产品中获得。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述消泡剂为有机硅氧烷。更为优选地，消泡剂为质量比为1:0.2的聚二甲基硅氧烷和二氧化硅。二氧化硅粒子能够进入气泡液膜，由于其疏水性作用，与表面活性剂产生的发泡液滴的接触角大，使得液滴从疏水的二氧化硅粒子表面排开，引起液滴快速破裂。二氧化硅和聚二甲基硅氧烷协同作用，形成快速的消泡效果。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述铝合金专用环保切削液的ph为8.0～9.0。避免性质活泼的铝合金在酸碱环境中发生反应。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述基础油为矿物油。

本发明实施例还提供了上述的铝合金专用环保切削液的制备工艺，包括以下步骤：

将所述三元酸和三乙醇胺混合加热至40～65℃，保温搅拌25～40min，得到第一混合物；

在所述第一混合物中加入所述防锈剂和所述琥珀酸衍生物搅拌15～25min，然后加入所述脂肪醇聚氧乙烯醚和所述表面活性剂搅拌15～25min，得到第二混合物；

在所述第二混合物中加入所述基础油，搅拌15～25min后，再依次加入所述水、所述杀菌剂和所述消泡剂搅拌25～40min，得到所述铝合金专用环保切削液。

在制备过程中，先对三元酸和三乙醇胺进行混合，能够在切削加工时候，在工件的表面形成防锈膜层，避免铝合金出现孔蚀现象和表面变色，同时有效防止刀刃上熔焊现象的发生，使得工件表面光滑。然后再依次加入防锈剂、琥珀酸衍生物、表面活性剂、基础油、水、杀菌剂和消泡剂进行混合，根据各组分的特性不同，以保证各组分的均匀分散。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供的一种铝合金专用环保切削液，按照重量份数计，包括：四聚蓖麻油酸酯4份、嵌段聚醚4份、烷基eo/po聚合物3份、异构十三醇聚氧乙烯醚6份、司盘805份、改性脂肪酸单乙醇胺酰胺3份、硼酸二乙醇胺酰胺6份、吗啉衍生物0.8份、苯并异噻唑啉酮0.7份、消泡剂0.2份、脂肪醇聚氧乙烯醚5份、琥珀酸衍生物2份、三元酸5份、三乙醇胺12份、矿物油35份以及水35份。

实施例2

本实施例提供的一种铝合金专用环保切削液，按照重量份数计，包括：四聚蓖麻油酸酯2份、嵌段聚醚5份、烷基eo/po聚合物2份、异构十三醇聚氧乙烯醚8份、司盘803份、改性脂肪酸单乙醇胺酰胺4份、硼酸二乙醇胺酰胺8份、吗啉衍生物0.5份、苯并异噻唑啉酮1份、消泡剂0.1份、脂肪醇聚氧乙烯醚6份、琥珀酸衍生物1份、三元酸6份、三乙醇胺10份、矿物油40份以及水30份。

实施例3

本实施例提供的一种铝合金专用环保切削液，按照重量份数计，包括：四聚蓖麻油酸酯5份、嵌段聚醚2份、烷基eo/po聚合物4份、异构十三醇聚氧乙烯醚4份、司盘806份、改性脂肪酸单乙醇胺酰胺2份、硼酸二乙醇胺酰胺8份、吗啉衍生物1份、苯并异噻唑啉酮0.5份、消泡剂0.3份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、琥珀酸衍生物3份、三元酸3份、三乙醇胺15份、矿物油30份以及水40份。

对比例1

本对比例提供的一种铝合金专用环保切削液，按照重量份数计，包括：四聚蓖麻油酸酯4份、嵌段聚醚4份、烷基eo/po聚合物3份、异构十三醇聚氧乙烯醚6份、司盘805份、改性脂肪酸单乙醇胺酰胺3份、硼酸二乙醇胺酰胺6份、吗啉衍生物0.8份、苯并异噻唑啉酮0.7份、消泡剂0.2份、脂肪醇聚氧乙烯醚5份、琥珀酸衍生物2份、三元酸5份、矿物油41份以及水41份。

对比例2

本对比例提供的一种铝合金专用环保切削液，按照重量份数计，包括：四聚蓖麻油酸酯4份、嵌段聚醚4份、烷基eo/po聚合物3份、异构十三醇聚氧乙烯醚6份、司盘805份、改性脂肪酸单乙醇胺酰胺3份、硼酸二乙醇胺酰胺6份、吗啉衍生物0.8份、苯并异噻唑啉酮0.7份、消泡剂0.2份、脂肪醇聚氧乙烯醚5份、三元酸5份、三乙醇胺12份、矿物油36份以及水36份。

对比例3

本对比例提供的一种铝合金专用环保切削液，按照重量份数计，包括：嵌段聚醚4份、烷基eo/po聚合物3份、异构十三醇聚氧乙烯醚6份、司盘805份、改性脂肪酸单乙醇胺酰胺3份、硼酸二乙醇胺酰胺6份、吗啉衍生物0.8份、苯并异噻唑啉酮0.7份、消泡剂0.2份、脂肪醇聚氧乙烯醚5份、琥珀酸衍生物2份、三元酸5份、三乙醇胺12份、矿物油37份以及水37份。

试验例1

1.摩擦性能试验

采用mrs-10a四球摩擦磨损试验机进行切削液的摩擦性能对比试验，该试验机可实现60～10000n的无级调速，测试误差为±3％，主轴转速为1000r/min，测试载荷为400n时的摩擦力和磨斑直径。计算机实时读取力传感器的数值，然后在电子显微镜下观察四球的磨斑直径。

2.防锈蚀性能试验

对样品的防锈蚀性能分别进行单片试验，试验相对湿度约为95％，温度为(60±2)℃。试片尺寸50mm×50mm，厚度3～5mm，试片经打磨抛光处理后用汽油、酒精洗净后吹干待用，在已经处理好的试片上分别滴5滴2种切削液，各液滴之间保持一定的距离，然后把试片放入润湿槽中的瓷板上，盖好盖子，在保持其他试验条件不变的情况下，24h后观察试片的防锈缓蚀率；然后以24h为起点进行连续试验，分别在24，28，36，48，60，72h时观察试片锈蚀情况。

3.防腐杀菌性能试验

利用mikrocountcombi细菌测试片分别蘸取切削液样品，放置于30～35℃环境下进行菌丝培养，培养时间为72h，然后取1环菌台放入10ml双蒸水中通过振荡处理后制片，菌丝显微检测采用ctr5000显微镜，用20倍目镜和100倍物镜放大2000倍后观察比较样品的菌丝显微情况。

表1

a防锈试验：a级：5滴全无锈；b级：1滴有轻微锈迹；c级：2～3滴有轻微锈迹；d级：4～5滴有明显锈迹。

b：ⅰ级：几乎无菌丝；ⅱ级：少量菌丝；ⅲ级：菌丝面积达到半数；ⅳ级：几乎全部覆盖菌丝。

本实施例提供的环保型铝合金专用切削液采用特殊工艺调和，磨削过程中切削液在工件和砂轮表面形成物理(或化学)吸附膜，且渗入到砂轮与轴承表面形成沉积膜，在金属表面附着并展开，在高压、高温与激烈的摩擦状态下2种膜共同作用，减摩效果明显，并显示出极好的极压润滑性能，有利于防止或减少金属表面的直接接触，达到减少粘结的目的。同时具有良好的防锈和抗菌作用，，对铝合金表面有很好的抗氧化保护作用，确保加工面的光洁度好，清洗性能好，确保工件表面和设备清洁，降低使用成本，在废液处理、使用周期及职业健康安全方面正朝着绿色方向发展。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。