专利名称：硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及机械加工用润滑冷却液及其使用方法，特别涉及一种用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液及其制备方法。
背景技术：
晶体材料如蓝宝石、石英、硅、锗、砷化镓或氮化镓等，已经成为现代工业，尤其是微电子及光电子产业极为重要的衬底材料；该类晶体材料具有硬度高、脆性大等特点，机械加工极为困难，且加工效率低，成品率不高。伴随着半导体、光伏材料技术的发展，对其前端晶片的规格和质量也提出了更高的要求。目前仅硅材料的切片加工可采用线切割工艺，其它晶体材料切片加工均主要使用内圆切割和外圆切割。其切片加工用切削液目前主要采用柴油、白矿物油和脂肪油等纯油性切削油，其润滑性好，渗透性强，但冷却性和沉降性很差，易产生环境污染和火灾危险，同时对后续清洗晶片时需要烷烃类溶剂，后续处理困难。为解决上述问题，晶体材料的切片加工开始采用水基切削液来替代。现有技术中，全合成水基切割液因润滑性差、防锈性差和渗透性不足，不适合内圆切片和外圆切片加工此类硬脆性晶体材料；少数正在推广使用的半合成水基切削液对于晶体材料切片加工来说不具有针对性，而是应用于铁、铝、铜等金属材料的切削加工用通用性产品，用于硬脆性晶体材料切片加工存在清洗性差、碎屑粉末不沉降、且使用寿命短，容易造成晶体材料崩裂甚至碎裂，加工效率和成品率低。因此，需要一种适用于硬脆性晶体材料切片加工的半合成水基切削液，对硬脆性材料具有通用性，具有良好的润滑、防锈、清洗、冷却和沉降效果，能够解决目前硬脆性晶体材料在切片加工中水基切削液润滑、防锈性差和渗透性不足的问题，以及使用油性切削油加工过程中存在的冷却性差、后续工艺清洗复杂、加工效率低下以及加工环境恶劣、存在着火隐患等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种适用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，属半合成水基切削液类型。其能够通用于硬脆性晶体材料的切片加工工艺中，具有良好的润滑、防锈、清洗、冷却和沉降效果，解决了目前硬脆性晶体材料在内圆切片和外圆切片加工过程中所用切削油或切削液存在的切屑粉末易粘附和悬浮、加工刀具磨损严重、加工产品易崩裂且精度不高、加工效率低下和后期清洗复杂等诸多问题，且保护了机台，改善了加工环境和卫生状况，降低了成本。
本发明的硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，按重量份包括下列组分基础油15-20、有机胺10-20、有机酸5-10、合成酯5-10、乳化剂10-15、防锈缓蚀剂5_10、分散絮凝及抗硬水剂0. 01-2、防腐杀菌剂0. 5-3、消泡剂0. 05-1、耦合剂2-10、助剂1_5和适量的水。
进一步，按重量份包括下列组分基础油18、有机胺17、有机酸8、合成酯8、乳化剂13、防锈缓蚀剂8、分散絮凝及抗硬水剂I. 2、防腐杀菌剂I. 2、消泡剂0. I、耦合剂5、助剂3和适量的水；
进一步，半合成水基切削液的pH值为8-9 ；进一步，所述助剂为苯甲酸钠、硅酸钠、硫酸铝和碳酸钠中的一种或一种以上的混合物；进一步，基础油为精制矿物油；进一步，所述有机胺为一乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-I-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺中的一种或一种以上的混合物；进一步，所述有机酸为油酸、妥尔油酸、己二酸、i^一酸、十二酸、癸二酸、二聚酸、新癸酸、正辛酸和异辛酸中的一种或一种以上的混合物；进一步，合成酯为三羟甲基丙烷椰子油酸酯、羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯、单甘酯、烷基磷酸酯和硼酸酯中的一种或一种以上的混合物；进一步，所述乳化剂为石油磺酸钠、司盘-80、吐温-80、太古油、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸二乙醇酰胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和马来松香二乙醇酰胺中的一种或一种以上的混合物；防锈缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑、芳基磺酰撑氨基酸、烷基膦酸、有机钥酸盐、硼砂和硼酸中的一种或一种以上的混合物；分散絮凝及抗硬水剂为聚乙烯醇，聚天冬胺酸钠盐、聚环氧琥珀酸钠盐、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四甲叉磷酸盐、聚丙烯酸铵、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和羟基乙酸盐中的一种或一种以上的混合物；防腐杀菌剂为5-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基_4_异噻唑啉_3_酮、三丹油和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯中的一种或一种以上的混合物；消泡剂为乳化硅油；耦合剂为乙二醇、二乙二醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚和十二醇中的一种或一种以上的混合物。本发明还公开了一种用于硬脆性晶体材料切片加工的切削液的制备方法，包括以下步骤a.将有机酸和防锈缓蚀剂加入有机胺中，搅拌混合均匀后，加入水，搅拌至全部溶解；b.依次加入分散絮凝及抗硬水剂、防锈缓蚀剂以及助剂，搅拌至全部溶解；c.依次加入乳化剂、基础油、合成酯和耦合剂，搅拌至透明；d.加入防腐杀菌剂和消泡剂搅拌均匀至透明即得半合成水基切削液。本发明的有益效果是本发明的硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，利用环保型润滑剂、防锈缓蚀剂、合成酯等配合基础油，保证了切削液的良好的润滑性和防锈性等性能；利用精选的有机碱和有机酸以及特殊助剂的合理搭配，大大减弱了切削液对晶体和加工刀具的腐蚀，保证了晶片的加工精度，并提高了刀具的使用寿命；利用分散剂、沉降剂和絮凝剂等多种表面活性剂来降低溶液的表面张力，从而增强了切削液的渗透性、清洗性和沉降性能；本发明专门针对硬脆性晶体材料的内圆切片和外圆切片加工工艺，具有较好的通用性，润滑性好，防锈性强，使用寿命长；本发明原液和工作液均清晰透明，易于观察加工状况，不含亚硝酸盐、苯酚、甲醛等危害环境物质，对操作人员无毒害，系环境友好产品；本发明冷却性好，清洗性和渗透性强，切屑粉末易于沉降，避免了刀具堵塞和磨损等而造成加工误差和崩裂等加工问题；能够解决目前硬脆性晶体材料在内圆切片和外圆切片加工过程中所用切削油或切削液存在的切屑粉末易粘附和悬浮、加工刀具磨损严重、加工产品易崩裂且精度不高、加工效率低下和后期清洗复杂等诸多问题
具体实施例方式以下实施例中，成分在试验称取时均按照重量份X IOg进行称取。实施例一本实施例的用于硬脆性晶体材料切片加工的切削液，按重量份包括下列组分基础油18、有机胺17、有机酸8、合成酯8、乳化剂13、防锈缓蚀剂8、分散絮凝及抗硬水剂I. 2、防腐杀菌剂I. 2、消泡剂0. I、耦合剂5、助剂3和适量的水；经调整，本实施例半合成水基切削液的PH值为8 ;适量水指的是通过加水得到适用于切削加工的切削液态，本实施例以及下述实施例中，水均为去离子水；本实施例的用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液的制备方法，包括以下步骤 a.将有机酸和防锈缓蚀剂加入有机胺中，搅拌混合均匀后，加入水，搅拌至全部溶解；b.依次加入分散絮凝及抗硬水剂、防锈缓蚀剂以及助剂，搅拌至全部溶解；c.依次加入乳化剂、基础油、合成酯和耦合剂，搅拌至透明；d.加入防腐杀菌剂和消泡剂搅拌均匀至透明即得半合成水基切削液。本实施例中，所述助剂为苯甲酸钠，用于与有机碱和有机酸的合理配合；本实施例中，将苯甲酸钠按照同等重量份替换为硅酸钠、硫酸铝和碳酸钠中的一种；或者按照同等重量份替换为苯甲酸钠与硅酸钠、硫酸铝和碳酸钠的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，基础油为精制矿物油；精制矿物油直接外购获得；本实施例中，所述有机胺为一乙醇胺；本实施例中，将一乙醇胺按照同等重量份替换为三乙醇胺、二乙烯三胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-I-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺中的一种；或者按照同等重量份替换为一乙醇胺与三乙醇胺、二乙烯三胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-I-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，所述有机酸为油酸；本实施例中，将油酸按照同等重量份替换为妥尔油酸、己二酸、i^一酸、十二酸、癸二酸、二聚酸、新癸酸、正辛酸和异辛酸中的一种；或者按照同等重量份替换为油酸与妥尔油酸、己二酸、i^一酸、十二酸、癸二酸、二聚酸、新癸酸、正辛酸和异辛酸中的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；
本实施例 中，合成酯为三羟甲基丙烷椰子油酸酯；本实施例中，将三羟甲基丙烷椰子油酸酯按照同等重量份替换为羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯、单甘酯、烷基磷酸酯和硼酸酯中的一种；或者按照同等重量份替换为三羟甲基丙烷椰子油酸酯与羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯、单甘酯、烷基磷酸酯和硼酸酯的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，乳化剂为石油磺酸钠；本实施例中,将石油磺酸钠按照同等重量份替换为司盘-80、吐温-80、太古油、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸二乙醇酰胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和马来松香二乙醇酰胺中的一种；或者按照同等重量份替换为石油磺酸钠与司盘-80、吐温-80、太古油、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸二乙醇酰胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和马来松香二乙醇酰胺的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，防锈缓蚀剂为苯并三氮唑；本实施例中，将苯并三氮唑按照同等重量份替换为甲基苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑、芳基磺酰撑氨基酸、烷基膦酸、有机钥酸盐、硼砂和硼酸中的一种；或者按照同等重量份替换为苯并三氮唑与甲基苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑、芳基磺酰撑氨基酸、烷基膦酸、有机钥酸盐、硼砂和硼酸的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，分散絮凝及抗硬水剂为聚乙烯醇，达到较低的表面张力；本实施例中，将聚乙烯醇按照同等重量份替换为聚天冬胺酸钠盐、聚环氧琥珀酸钠盐、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四甲叉磷酸盐、聚丙烯酸铵、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和羟基乙酸盐中的一种；或者按照同等重量份替换为聚乙烯醇与聚天冬胺酸钠盐、聚环氧琥珀酸钠盐、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四甲叉磷酸盐、聚丙烯酸铵、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和羟基乙酸盐的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，防腐杀菌剂为5-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮；本实施例中，将5_2_甲基-4-异噻唑啉-3-酮按照同等重量份替换为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、三丹油和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯中的一种；或者按照同等重量份替换为5-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、三丹油和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，消泡剂为乳化硅油，本实施例选择二甲基硅油；本实施例中，耦合剂为乙二醇；本实施例中，将乙二醇按照同等重量份替换为二乙二醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚和十二醇中的一种；或者按照同等重量份替换为乙二醇与二乙二醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚和十二醇中的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例制得的切削液根据晶体材质，适当用水进行调节使用，具有优异的润滑性能、防锈性能、清洗性能和渗透性能，切削粉末易于沉降，避免了刀具堵塞和磨损等而造成加工误差和崩裂等加工问题；本实施例切削液使用寿命长，可以集中供液，集中油池换油周期为达到3年左右(根据不同的具体成分配比试验，会有细微差别)，单机油池换油周期超过10个月左右(根据不同的具体成分配比试验，会有细微差别)，节约了成本，减少了排放，且废液中不含亚硝酸盐等有害物质，对保护环境非常有益。
实施例二本实施例的用于硬脆性晶体材料切片加工的切削液，按重量份包括下列组分基础油15、有机胺10、有机酸5、合成酯5、乳化剂10、防锈缓蚀剂10、分散絮凝及抗硬水剂2、防腐杀菌剂3、消泡剂I、耦合剂10、助剂5和适量的水；经调整，本实施例半合成水基切削液的PH值为9 ;适量水指的是通过加水得到适用于切削加工的切削液态，水为去离子水；本实施例的用 于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液的制备方法，包括以下步骤a.将有机酸和防锈缓蚀剂加入有机胺中，搅拌混合均匀后，加入水，搅拌至全部溶解；b.依次加入分散絮凝及抗硬水剂、防锈缓蚀剂以及助剂，搅拌至全部溶解；c.依次加入乳化剂、基础油、合成酯和耦合剂，搅拌至透明；d.加入防腐杀菌剂和消泡剂搅拌均匀至透明即得半合成水基切削液。本实施例中，所述助剂为硅酸钠，用于与有机碱和有机酸的合理配合；本实施例中，将硅酸钠按照同等重量份替换为苯甲酸钠、硫酸铝和碳酸钠中的一种；或者按照同等重量份替换为硅酸钠与苯甲酸钠、硫酸铝和碳酸钠的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，基础油为精制矿物油；精制矿物油直接外购获得；本实施例中，所述有机胺为三乙醇胺；本实施例中，将三乙醇胺按照同等重量份替换为一乙醇胺、二乙烯三胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-I-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺中的一种；或者按照同等重量份替换为三乙醇胺与一乙醇胺、二乙烯三胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-I-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，所述有机酸为己二酸；本实施例中，将己二酸按照同等重量份替换为妥尔油酸、油酸、i^一酸、十二酸、癸二酸、二聚酸、新癸酸、正辛酸和异辛酸中的一种；或者按照同等重量份替换为油酸、妥尔油酸、己二酸、i^一酸、十二酸、癸二酸、二聚酸、新癸酸、正辛酸和异辛酸中的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差另1J ；本实施例中，合成酯为羟甲基丙烷油酸酯；本实施例中，将羟甲基丙烷油酸酯按照同等重量份替换为三羟甲基丙烷椰子油酸酯、季戊四醇油酸酯、单甘酯、烷基磷酸酯和硼酸酯中的一种；或者按照同等重量份替换为三羟甲基丙烷椰子油酸酯、羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯、单甘酯、烷基磷酸酯和硼酸酯的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，乳化剂为吐温-80 ;本实施例中，将吐温-80按照同等重量份替换为司盘-80、石油磺酸钠、太古油、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸二乙醇酰胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和马来松香二乙醇酰胺中的一种；或者按照同等重量份替换为石油磺酸钠、司盘-80、吐温-80、太古油、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸二乙醇酰胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和马来松香二乙醇酰胺的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；
本实施例中，防锈缓蚀剂为甲基苯并三氮唑；本实施例中，将甲基苯并三氮唑按照同等重量份替换为苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑、芳基磺酰撑氨基酸、烷基膦酸、有机钥酸盐、硼砂和硼酸中的一种；或者按照同等重量份替换为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑、芳基磺酰撑氨基酸、烷基膦酸、有机钥酸盐、硼砂和硼酸的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，分散絮凝及抗硬水剂为聚丙烯酸铵，达到较低的表面张力；本实施例中，将聚丙烯酸铵按照同等重量份替换为聚天冬胺酸钠盐、聚环氧琥珀酸钠盐、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四甲叉磷酸盐、聚乙烯醇、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和羟基乙酸盐中的一种；或者按照同等重量份替换为聚乙烯醇、聚天冬胺酸钠盐、聚环氧琥珀酸钠盐、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四甲叉磷酸盐、聚丙烯酸铵、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和羟基乙酸盐的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；
本实施例中，防腐杀菌剂为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮；本实施例中，将2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮按照同等重量份替换为5-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、三丹油和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯中的一种；或者按照同等重量份替换为5-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、三丹油和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，消泡剂为乳化硅油，本实施例选择二甲基硅油；本实施例中，耦合剂为乙二醇丁醚；本实施例中，将乙二醇丁醚按照同等重量份替换为二乙二醇、乙二醇、二乙二醇丁醚和十二醇中的一种；或者按照同等重量份替换为乙二醇、二乙二醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚和十二醇中的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例制得的切削液根据晶体材质，适当用水进行调节使用，具有优异的润滑性能、防锈性能、清洗性能和渗透性能，切削粉末易于沉降，避免了刀具堵塞和磨损等而造成加工误差和崩裂等加工问题；本实施例切削液使用寿命长，可以集中供液，集中油池换油周期为达到2年左右(根据不同的具体成分配比试验，会有细微差别)，单机油池换油周期超过7个月左右(根据不同的具体成分配比试验，会有细微差别)，节约了成本，减少了排放，且废液中不含亚硝酸盐等有害物质，对保护环境非常有益。实施例三本实施例的用于硬脆性晶体材料切片加工的切削液，按重量份包括下列组分基础油20、有机胺20、有机酸10、合成酯10、乳化剂15、防锈缓蚀剂5、分散絮凝及抗硬水剂0. 01、防腐杀菌剂0. 5、消泡剂0. 05、耦合剂2、助剂I和适量的水；经调整，本实施例半合成水基切削液的PH值为8. 5 ;适量水指的是通过加水得到适用于切削加工的切削液态，水为去离子水；本实施例的用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液的制备方法，包括以下步骤a.将有机酸和防锈缓蚀剂加入有机胺中，搅拌混合均匀后，加入水，搅拌至全部溶解；b.依次加入分散絮凝及抗硬水剂、防锈缓蚀剂以及助剂，搅拌至全部溶解；
c.依次加入乳化剂、基础油、合成酯和耦合剂，搅拌至透明；d.加入防腐杀菌剂和消泡剂搅拌均匀至透明即得半合成水基切削液。
本实施例中，所述助剂为碳酸钠，用于与有机碱和有机酸的合理配合；本实施例中，将碳酸钠按照同等重量份替换为苯甲酸钠、硫酸铝和硅酸钠中的一种；或者按照同等重量份替换为硅酸钠、苯甲酸钠、硫酸铝和碳酸钠的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，基础油为精制矿物油；精制矿物油直接外购获得；本实施例中，所述有机胺为二乙烯三胺；本实施例中，将二乙烯三胺按照同等重量份替换为一乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-I-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺中的一种；或者按照同等重量份替换为三乙醇胺、一乙醇胺、二乙烯三胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-I-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，所述有机酸为异辛酸；本实施例中，将异辛酸按照同等重量份替换为妥尔油酸、油酸、i^一酸、十二酸、癸二酸、二聚酸、新癸酸、正辛酸和己二酸中的一种；或者按照同等重量份替换为油酸、妥尔油酸、己二酸、i^一酸、十二酸、癸二酸、二聚酸、新癸酸、正辛酸和异辛酸中的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差另1J ；本实施例中，合成酯为硼酸酯；本实施例中，将硼酸酯按照同等重量份替换为三羟甲基丙烷椰子油酸酯、季戊四醇油酸酯、单甘酯、烷基磷酸酯和羟甲基丙烷油酸酯中的一种；或者按照同等重量份替换为三羟甲基丙烷椰子油酸酯、羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯、单甘酯、烷基磷酸酯和硼酸酯的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚；本实施例中，将壬基酚聚氧乙烯醚按照同等重量份替换为司盘-80、石油磺酸钠、太古油、吐温-80、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸二乙醇酰胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和马来松香二乙醇酰胺中的一种；或者按照同等重量份替换为石油磺酸钠、司盘-80、吐温-80、太古油、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸二乙醇酰胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和马来松香二乙醇酰胺的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，防锈缓蚀剂为2-巯基苯并噻唑；本实施例中，将2-巯基苯并噻唑按照同等重量份替换为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、芳基磺酰撑氨基酸、烷基膦酸、有机钥酸盐、硼砂和硼酸中的一种；或者按照同等重量份替换为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、
2-巯基苯并噻唑、芳基磺酰撑氨基酸、烷基膦酸、有机钥酸盐、硼砂和硼酸的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，分散絮凝及抗硬水剂为柠檬酸钠，达到较低的表面张力；本实施例中，将柠檬酸钠按照同等重量份替换为聚天冬胺酸钠盐、聚环氧琥珀酸钠盐、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四甲叉磷酸盐、聚乙烯醇、葡萄糖酸钠、聚丙烯酸铵和羟基乙酸盐中的一种；或者按照同等重量份替换为聚乙烯醇、聚天冬胺酸钠盐、聚环氧琥珀酸钠盐、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四甲叉磷酸盐、聚丙烯酸铵、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和羟基乙酸盐的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例中，防腐杀菌剂为三丹油；本实施例中，将三丹油按照同等重量份替换为5-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯中的一种；或者按照同等重量份替换为5-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、三丹油和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别； 本实施例中，消泡剂为乳化硅油，本实施例选择二甲基硅油；本实施例中，耦合剂为二乙二醇丁醚；本实施例中，将二乙二醇丁醚按照同等重量份替换为二乙二醇、乙二醇、乙二醇丁醚和十二醇中的一种；或者按照同等重量份替换为乙二醇、二乙二醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚和十二醇中的混合物，均得到合格的半合成水基切削液；所得的产品性质并无明显差别；本实施例制得的切削液根据晶体材质，适当用水进行调节使用，具有优异的润滑性能、防锈性能、清洗性能和渗透性能，切削粉末易于沉降，避免了刀具堵塞和磨损等而造成加工误差和崩裂等加工问题；本实施例切削液使用寿命长，可以集中供液，集中油池换油周期为达到I. 5年左右(根据不同的具体成分配比试验，会有细微差别)，单机油池换油周期超过6个月左右(根据不同的具体成分配比试验，会有细微差别)，节约了成本，减少了排放，且废液中不含亚硝酸盐等有害物质，对保护环境非常有益。由此可见，本发明制得的切削液能够解决目前硬脆性晶体材料在切片加工中全合成水基切削液润滑性差、防锈性差和渗透性不足的问题，以及能够解决使用油性切削油加工过程中存在的冷却性差、后续工艺清洗复杂、加工效率低下以及加工环境恶劣、存在着火隐患等问题；使用寿命长，集中油池换油周期为I. 5-3年以上，单机油池换油周期为6-10个月，减少了排放，且废液中不含亚硝酸盐等有害物质，对保护环境非常有益；而对于以上技术效果，实施例一的配比以及工艺参数，使用效果最好，明显优于其它实施例，为最佳。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，其特征在于按重量份包括下列组分基础油15-20、有机胺10-20、有机酸5-10、合成酯5_10、乳化剂10-15、防锈缓蚀剂5-10、分散絮凝及抗硬水剂O. 01-2、防腐杀菌剂O. 5-3、消泡剂O. 05_1、耦合剂2_10、助剂 1-5和适量的水。
2.根据权利要求I所述的用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，其特征在于 按重量份包括下列组分基础油18、有机胺17、有机酸8、合成酯8、乳化剂13、防锈缓蚀剂 8、分散絮凝及抗硬水剂I. 2、防腐杀菌剂I. 2、消泡剂O. I、耦合剂5、助剂3和适量的水。
3.根据权利要求I或2所述的用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，其特征在于水基切削液的PH值为8-9。
4.根据权利要求3所述的用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，其特征在于 所述助剂为苯甲酸钠、硅酸钠、硫酸铝和碳酸钠中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求4所述的用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，其特征在于 基础油为精制矿物油。
6.根据权利要求5所述的用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，其特征在于 所述有机胺为一乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-I-丙醇胺、四甲基氢氧化铵和乙二胺中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求6所述的用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，其特征在于 所述有机酸为油酸、妥尔油酸、己二酸、i^一酸、十二酸、癸二酸、二聚酸、新癸酸、正辛酸和异辛酸中的一种或一种以上的混合物。
8.根据权利要求7所述的用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，其特征在于 合成酯为三羟甲基丙烷椰子油酸酯、羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯、单甘酯、烷基磷酸酯和硼酸酯中的一种或一种以上的混合物。
9.根据权利要求8所述的用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，其特征在于 所述乳化剂为石油磺酸钠、司盘-80、吐温-80、太古油、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸二乙醇酰胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和马来松香二乙醇酰胺中的一种或一种以上的混合物；防锈缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑、芳基磺酰撑氨基酸、烷基膦酸、有机钥酸盐、硼砂和硼酸中的一种或一种以上的混合物；分散絮凝及抗硬水剂为聚乙烯醇，聚天冬胺酸钠盐、聚环氧琥珀酸钠盐、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四甲叉磷酸盐、聚丙烯酸铵、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和羟基乙酸盐中的一种或一种以上的混合物；防腐杀菌剂为5-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、三丹油和甲基-N-苯并咪唑-2-氨基甲酸酯中的一种或一种以上的混合物；消泡剂为乳化硅油；耦合剂为乙二醇、二乙二醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚和十二醇中的一种或一种以上的混合物。
10.一种权利要求I所述的用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液的制备方法， 其特征在于包括以下步骤a.将有机酸和防锈缓蚀剂加入有机胺中，搅拌混合均匀后，加入水，搅拌至全部溶解；b.依次加入分散絮凝及抗硬水剂、防锈缓蚀剂以及助剂，搅拌至全部溶解；c.依次加入乳化剂、基础油、合成酯和耦合剂，搅拌至透明； d.加入防腐杀菌剂和消泡剂搅拌均匀至透明即得半合成水基切削液。
全文摘要
本发明公开了一种用于硬脆性晶体材料切片加工的水基切削液，包括下列组分基础油、有机胺、有机酸、合成酯、乳化剂、防锈缓蚀剂、分散絮凝及抗硬水剂、防腐杀菌剂、消泡剂、耦合剂、助剂和适量的水；本发明针对硬脆性晶体材料的内圆切片和外圆切片加工工艺，具有较好的通用性，润滑性好，防锈性强，使用寿命长；使用时易于观察加工状况，且冷却性好，清洗性和渗透性强，切屑粉末易于沉降，避免了刀具堵塞和磨损等而造成加工误差和崩裂等加工问题；本发明解决了目前硬脆性晶体材料在切片加工过程中所存在的切屑粉末易粘附和悬浮、加工刀具磨损严重、加工产品易崩裂且精度不高、加工效率低下和后期清洗复杂等诸多问题，且保护了机台，降低了成本。
文档编号C10N30/18GK102618374SQ20121005918
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者张葵涛, 汪小龙 申请人:东莞市安美润滑科技有限公司