一种超润滑水基切削润滑液及其制备方法和应用

本发明属于金属加工，具体涉及一种超润滑水基切削润滑液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、切削液指用于金属切割、铣削和磨销等工艺的加工液，是机械加工过程中不可或缺的配套材料，其通过改进刀具与加工件间的摩擦学性能，有效延长刀具使用寿命，保护材料不受热损伤和腐蚀，并提高工件加工质量，降低能耗，主要起润滑、防锈、清洗、冷却的作用。传统油基切削液使用矿物油作为基础油，在加工过程中存在容易冒烟、易燃，表面存在残留油脂难清洗等问题，且矿物油高消耗、不可再生和生物降解率低等特性也不利于绿色制造。水基切削液具有冷却效果好、易于清洗、绿色环保等优点，但是水润滑剂承载能力差，润滑性能不足，存在一定腐蚀性。因此需要开发性能优异的水基切削润滑液，提高水基切削液的润滑性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超润滑水基切削润滑液及其制备方法和应用，本发明提供的超润滑水基切削润滑液承载能力强，润滑性能优异。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种超润滑水基切削润滑液，包括以下质量份数的组分：离子液体0.5～5份、防锈剂1～5份、杀菌剂0.1～3份、消泡剂0.01～1份、纳米填料0.001～0.1份和水80～98份。

4、优选的，所述离子液体包括阴离子和阳离子；

5、所述阴离子为磷酸二丁酯阴离子、烷基羧酸阴离子、烷基磺酸阴离子和烷基苯磺酸阴离子中的一种或几种；

6、所述阳离子为烷基咪唑阳离子、烷基吡啶阳离子、烷基胺阳离子、醇胺阳离子、四丁基膦阳离子和四丁基铵阳离子中的一种或几种。

7、优选的，所述阴离子和阳离子的摩尔比为1：1。

8、优选的，所述离子液体的制备方法包括以下步骤：

9、将阴离子前体和乙腈混合后，加入阳离子前体，进行酸碱中和反应，得到所述离子液体。

10、优选的，所述防锈剂包括石油磺酸钠、2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪、对叔丁基苯甲酸、十二烯基丁二酸、十二碳二元酸、亚硝酸钠、三乙醇胺油酸皂和三乙醇胺硼酸酯中的一种或几种。

11、优选的，所述杀菌剂包括bk杀菌剂、mbm杀菌剂、bit杀菌剂、卡松杀菌剂、ipbc杀真菌剂、复合杀菌剂mbs和复合杀菌剂lf-3008中的一种或几种。

12、优选的，所述消泡剂包括有机硅消泡剂、矿物油消泡剂、聚醚消泡剂和聚醚改性消泡剂中的一种或几种。

13、优选的，所述纳米填料包括纳米氮化硼、纳米二氧化硅、纳米金刚石、纳米mxene片和纳米氧化石墨烯中的一种或几种。

14、本发明还提供了上述技术方案所述的超润滑水基切削润滑液的制备方法，包括以下步骤：

15、将离子液体、防锈剂、杀菌剂、消泡剂和水第一混合，得到混合液；

16、将所述混合液和含有纳米填料的分散液第二混合，得到所述超润滑水基切削润滑液。

17、本发明还提供了上述技术方案所述的超润滑水基切削润滑液或上述技术方案所述制备方法制备得到的超润滑水基切削润滑液在金属加工中的应用。

18、本发明提供了一种超润滑水基切削润滑液，包括以下质量份数的组分：离子液体0.5～5份、防锈剂1～5份、杀菌剂0.1～3份、消泡剂0.01～1份、纳米填料0.001～0.1份和水80～98份。在本发明中，所述离子液体起主要润滑作用，通过极性阴阳离子在金属表面吸附形成吸附层降低摩擦磨损，同时离子液体与水分子通过氢键作用形成氢键网络层和低剪切层，提高润滑剂承载能力并维持超低摩擦系数；所述防锈剂能够避免切削液对切削设备和加工件的腐蚀；所述杀菌剂能够抑制切削液中细菌的繁殖，防止切削液发臭，延长切削液使用寿命；所述消泡剂起长效消泡、抑泡作用；所述纳米填料不仅能够提高润滑剂的承载能力，而且在切削过程中能够抛光和自修复工件表面，提高工件表面光洁度；所述水作为溶剂，起清洗、冷却作用，可降低切削设备管道堵塞的风险。在各组分的协同作用下，进一步提高了超润滑水基切削润滑液的承载能力和润滑性能。

技术特征：

1.一种超润滑水基切削润滑液，其特征在于，包括以下质量份数的组分：离子液体0.5～5份、防锈剂1～5份、杀菌剂0.1～3份、消泡剂0.01～1份、纳米填料0.001～0.1份和水80～98份。

2.根据权利要求1所述的超润滑水基切削润滑液，其特征在于，所述离子液体包括阴离子和阳离子；

3.根据权利要求2所述的超润滑水基切削润滑液，其特征在于，所述阴离子和阳离子的摩尔比为1：1。

4.根据权利要求1所述的超润滑水基切削润滑液，其特征在于，所述离子液体的制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的超润滑水基切削润滑液，其特征在于，所述防锈剂包括石油磺酸钠、2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪、对叔丁基苯甲酸、十二烯基丁二酸、十二碳二元酸、亚硝酸钠、三乙醇胺油酸皂和三乙醇胺硼酸酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的超润滑水基切削润滑液，其特征在于，所述杀菌剂包括bk杀菌剂、mbm杀菌剂、bit杀菌剂、卡松杀菌剂、ipbc杀真菌剂、复合杀菌剂mbs和复合杀菌剂lf-3008中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的超润滑水基切削润滑液，其特征在于，所述消泡剂包括有机硅消泡剂、矿物油消泡剂、聚醚消泡剂和聚醚改性消泡剂中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的超润滑水基切削润滑液，其特征在于，所述纳米填料包括纳米氮化硼、纳米二氧化硅、纳米金刚石、纳米mxene片和纳米氧化石墨烯中的一种或几种。

9.权利要求1～8任一项所述的超润滑水基切削润滑液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.权利要求1～8任一项所述的超润滑水基切削润滑液或权利要求9所述制备方法制备得到的超润滑水基切削润滑液在金属加工中的应用。

技术总结
本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种超润滑水基切削润滑液及其制备方法和应用。本发明提供的润滑液包括离子液体0.5～5份、防锈剂1～5份、杀菌剂0.1～3份、消泡剂0.01～1份、纳米填料0.001～0.1份和水80～98份。本发明中离子液体起主要润滑作用，通过极性阴阳离子在金属表面吸附形成吸附层降低摩擦磨损，同时离子液体与水分子通过氢键作用形成氢键网络层和低剪切层，提高润滑液承载能力并维持超低摩擦系数；纳米填料不仅能够提高润滑剂的承载能力，而且在切削过程中能够抛光和自修复工件表面，提高工件表面光洁度。在各组分的协同作用下，提高了超润滑水基切削润滑液的承载能力和润滑性能。

技术研发人员：郑治文,刘小龙,乔旦,冯大鹏
受保护的技术使用者：中国科学院兰州化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16