阅读说明：本技术 一种钢铝兼用水基金属加工切削液及其制备方法 (Water-based metal machining cutting fluid for steel and aluminum and preparation method thereof ) 是由 陈春怀 林加惠 伏杏燕 曾天亮 于 2020-07-21 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种钢铝兼用水基金属加工切削液及其制备方法,该切削液按重量百分比计,包括以下组分：矿物油；乳化剂；有机碱；质子酸；防锈剂；铝腐蚀抑制剂；杀菌剂；消泡剂以及水。其中,质子酸和防锈剂复合在金属工件表面形成保护膜,抑制金属工件的锈蚀,使得切削液在应用于钢件的切削工艺时,保证钢件不被腐蚀；铝腐蚀抑制剂能够抑制铝制工件加工的腐蚀,使得切削液在应用于铝制工件的切削工艺时,保证铝制工件不被腐蚀。因此,本申请提供的切削液能够满足钢件和/或铝制工件的加工需求。另外,在将本申请提供的切削液同时切削钢件和铝制工件时,切削液中无泡沫和不溶油皂,切削设备管道无堵塞和腐蚀情况。(The application provides a steel-aluminum dual-purpose water-based metal machining cutting fluid and a preparation method thereof, wherein the cutting fluid comprises the following components in percentage by weight: mineral oil; an emulsifier; an organic base; a protic acid; a rust inhibitor; an aluminum corrosion inhibitor; a bactericide; defoaming agents and water. The protonic acid and the antirust agent are compounded on the surface of the metal workpiece to form a protective film, so that the corrosion of the metal workpiece is inhibited, and the steel workpiece is prevented from being corroded when the cutting fluid is applied to a cutting process of the steel workpiece; the aluminum corrosion inhibitor can inhibit the corrosion of the aluminum workpiece during machining, so that the aluminum workpiece is prevented from being corroded when the cutting fluid is applied to the cutting process of the aluminum workpiece. Therefore, the cutting fluid provided by the application can meet the processing requirements of steel and/or aluminum workpieces. In addition, when the cutting fluid provided by the application is used for simultaneously cutting steel pieces and aluminum workpieces, no foam and insoluble oil soap exist in the cutting fluid, and the pipelines of cutting equipment are free from blockage and corrosion.)

一种钢铝兼用水基金属加工切削液及其制备方法

技术领域

本申请涉及切削液技术领域，具体涉及一种钢铝兼用水基金属加工切削液及其制备方法。

背景技术

切削液是由多种化学助剂复合，用于金属切削的重要工业用液。和切削油相比，切削液使用时用水稀释成5％左右浓度，冷却性能好，消除烟雾，环保安全。其优异的冷却、润滑、清洗等性能倍受工业青睐，克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释，防锈效果差的弊端。

对于不同加工性能的材料，由于其腐蚀机制不同，通常需要使用不同的切削液。例如，钢件和铝合金的加工性能截然不同，钢件特别是合金元素含量较高的合金钢硬度高，形***化趋势大，切削困难，需要采用润滑性高的组分，通常都是采用承载能力高的含硫添加剂；而铝是面心立方，变形容易，切削加工力较低，但铝是两性金属，容易腐蚀变色，故不能使用腐蚀性强的含硫添加剂。

但是，目前很多用户的生产现状是不得不用同一种加工液同时加工钢件和铝合金。如果选择适用于钢件的切削液，难以保证铝合金不被腐蚀；如果选择适用于铝合金的切削液，难以保证钢件不被腐蚀。因此，目前亟需开发一种能同时满足钢件和铝合金的加工需求的切削液。

发明内容

本申请提供一种钢铝兼用水基金属加工切削液及其制备方法，以解决现有切削液难以同时满足钢件和铝合金的加工需求的问题。

本申请的第一方面，提供一种钢铝兼用水基金属加工切削液，按重量百分比计，包括以下组分：

可选的，所述矿物油选自石蜡基矿物油和加氢矿物油的一种或多种。

可选的，所述乳化剂选自妥尔油、磺酸盐类阴离子表面活性剂、醚类非离子表面活性剂中的一种或多种。

可选的，所述有机碱选自脂肪胺、醇胺和脂环胺中的一种或多种。

可选的，所述质子酸选自一元弱酸、二元羧酸中的一种或多种。

可选的，所述防锈剂选自三元有机膦酸盐和氮唑环化物中的一种或多种。

可选的，所述铝腐蚀抑制剂选自磷酸酯盐和硅氧烷酮中的一种或多种。

可选的，所述杀菌剂选自均三嗪类杀菌剂、吗啉类杀菌剂中的一种或多种。

可选的，所述消泡剂选自有机硅和醇胺消泡剂中的一种或多种。

本申请的第二方面，提供一种第一方面任意一种可能的实现方式所提供的钢铝兼用水基金属加工切削液的制备方法，包括：

将有机碱、质子酸、防锈剂和水混合，得到第一混合液；

将所述第一混合液依次与矿物油、铝腐蚀抑制剂和乳化剂进行混合，得到第二混合液；

将第二混合液与杀菌剂和消泡剂进行混和，搅拌均匀，得到澄清透明的钢铝兼用水基金属加工切削液。

由以上技术方案可知，本申请提供一种钢铝兼用水基金属加工切削液，按重量百分比计，包括以下组分：矿物油15％～20wt％；乳化剂8％～16wt％；有机碱6％～10wt％；质子酸2％～5wt％；防锈剂0.5％～2wt％；铝腐蚀抑制剂0.5％～2wt％；杀菌剂1％～4wt％；消泡剂0.01％～1wt％；余量为水。其中，质子酸和防锈剂复合在金属工件表面形成保护膜，抑制金属工件的锈蚀，使得切削液在应用于钢件的切削工艺时，保证钢件不被腐蚀；铝腐蚀抑制剂能够抑制铝制工件加工的腐蚀，使得切削液在应用于铝制工件的切削工艺时，保证铝制工件不被腐蚀。因此，本申请提供的切削液能够满足钢件和/或铝制工件的加工需求。另外，在将本申请提供的切削液同时切削钢件和铝制工件时，切削液中无泡沫和不溶油皂，切削设备管道无堵塞和腐蚀情况。进一步地，本申请提供的切削液是以水作为溶剂，应用范围广，价格低廉，易清洗；不含有氯、苯、重金属等有毒物质，具有良好的经济效益和环境效益，更适合市场应用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。

图1为本申请实施例提供的一种钢铝兼用水基金属加工切削液的制备方法的工作流程图；

图2为本申请实施例提供的试验例1的测试结果；

图3为本申请实施例提供的试验例3的测试结果。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为了解决现有切削液难以同时满足钢件和铝合金的加工需求的问题，本申请提供一种钢铝兼用水基金属加工切削液，按重量百分比计，包括以下组分：矿物油15％～20wt％；乳化剂8％～16wt％；有机碱6％～10wt％；质子酸2％～5wt％；防锈剂0.5％～2wt％；铝腐蚀抑制剂0.5％～2wt％；杀菌剂1％～4wt％；消泡剂0.01％～1wt％；余量为水。

本申请所述矿物油选自石蜡基矿物油和加氢矿物油的一种或多种。所述矿物油可以提供切削过程中的润滑性能，保证切削面的光滑平整。所述矿物油在配方中的含量为15％～20wt％，具体可以为15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％。

本申请所述乳化剂选自妥尔油、磺酸盐类阴离子表面活性剂、醚类非离子表面活性剂中的一种或多种。所述乳化剂可以避免切削液在循环过程中油污的产生，同时也维持原液自身的稳定性。所述磺酸盐类阴离子表面活性剂优选碳链C₁₂-C₁₄,所述醚类非离子表面活性剂优选碳链C₉-C₁₁，所述乳化剂在配方中的含量为8％-16wt％，具体可以为8wt％、10wt％、12wt％、14wt％或16wt％。

本申请所述有机碱选自脂肪胺、醇胺和脂环胺中的一种或多种。所述有机碱为切削液提供碱性环境，避免切削加工时切削设备的腐蚀，同时还能一定程度抑制切削液中细菌的滋生，延长切削液的使用寿命。所述有机碱在配方中的含量为6％-10wt％，具体可以为6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％。

本申请所述质子酸选自一元弱酸、二元羧酸中的一种或多种。所述质子酸在配方中的含量为2％-5wt％，具体可以为2wt％、3wt％、4wt％、5wt％。

本申请所述防锈剂选自三元有机膦酸盐和氮唑环化物中的一种或多种。所述防锈剂在配方中的含量为0.5％-2.0wt％，具体可以为0.5wt％、1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％。

本申请中，质子酸和防锈剂复合在金属工件表面形成保护膜，抑制金属工件的锈蚀。

本申请所述铝腐蚀抑制剂选自磷酸酯盐和硅氧烷酮中的一种或多种。所述铝腐蚀抑制剂能够抑制铝制工件加工的腐蚀。所述铝腐蚀抑制剂优选磷酸酯盐，在一种可实现的方式中，该磷酸酯盐由古田化工提供。所述铝腐蚀抑制剂在配方中的含量为0.5％-2.0wt％，具体可以为0.5wt％、1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％。

本申请所述杀菌剂选自均三嗪类杀菌剂、吗啉类杀菌剂中的一种或多种。所述杀菌剂为切削液营造无菌环境，避免切削液生菌发臭。所述杀菌剂在配方中的含量为1％-4wt％，具体可以为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％。

本申请所述消泡剂选自有机硅和醇胺消泡剂中的一种或多种。所述消泡剂可以起到长期消泡、抑泡作用。所述消泡剂的含量为0.01％-1.00wt％，具体可以为0.01wt％、0.05wt％、0.10wt％、0.50wt％、1.00wt％。

由以上技术方案可知，本申请提供一种钢铝兼用水基金属加工切削液，按重量百分比计，包括以下组分：矿物油15％～20wt％；乳化剂8％～16wt％；有机碱6％～10wt％；质子酸2％～5wt％；防锈剂0.5％～2wt％；铝腐蚀抑制剂0.5％～2wt％；杀菌剂1％～4wt％；消泡剂0.01％～1wt％；余量为水。其中，质子酸和防锈剂复合在金属工件表面形成保护膜，抑制金属工件的锈蚀，使得切削液在应用于钢件的切削工艺时，保证钢件不被腐蚀；铝腐蚀抑制剂能够抑制铝制工件加工的腐蚀，使得切削液在应用于铝制工件的切削工艺时，保证铝制工件不被腐蚀。因此，本申请提供的切削液能够满足钢件和/或铝制工件的加工需求。另外，在将本申请提供的切削液同时切削钢件和铝制工件时，切削液中无泡沫和不溶油皂，切削设备管道无堵塞和腐蚀情况。进一步地，本申请提供的切削液是以水作为溶剂，应用范围广，价格低廉，易清洗；不含有氯、苯、重金属等有毒物质，具有良好的经济效益和环境效益，更适合市场应用。

参照图1所示的工作流程图，本申请提供一种铝兼用水基金属加工切削液的制备方法，包括以下步骤：

步骤101，将有机碱、质子酸、防锈剂和水混合，得到第一混合液；

步骤102，将所述第一混合液依次与矿物油、铝腐蚀抑制剂和乳化剂进行混合，得到第二混合液；

步骤103，将第二混合液与杀菌剂和消泡剂进行混和，搅拌均匀，得到澄清透明的钢铝兼用水基金属加工切削液。

上述切削液制备过程中，步骤中的混合优选在搅拌条件下进行，所述混合温度为室温即可，步骤101中固体原料完全溶解方可进行步骤102的操作，步骤102溶液呈澄清透明现象方可进行步骤103的操作。

以下通过具体实施例对本申请进一步详细说明。

实施例1

切削液的制备：按照表1中各组分信息将有机碱、质子酸、防锈剂和水混合，得到第一混合液；将所述第一混合液依次与矿物油、铝腐蚀抑制剂和乳化剂进行混合，得到第二混合液；将第二混合液与杀菌剂和消泡剂进行混和，搅拌均匀，得到澄清透明的钢铝兼用水基金属加工切削液。

表1实施例1各组分信息

实施例2

切削液的制备：按照表2中各组分信息将有机碱、质子酸、防锈剂和水混合，得到第一混合液；将所述第一混合液依次与矿物油、铝腐蚀抑制剂和乳化剂进行混合，得到第二混合液；将第二混合液与杀菌剂和消泡剂进行混和，搅拌均匀，得到澄清透明的钢铝兼用水基金属加工切削液。

表2实施例2各组分信息

名称	重量	具体信息	类型
				加氢矿物油	16kg	市售	矿物油
三元有机膦酸盐	1kg	市售	防锈剂
				醇胺	6kg	市售	有机碱
脂环胺	2kg	市售	有机碱
				醚类非离子表面活性剂	4kg	市售	乳化剂
磺酸盐类阴离子表面活性剂	4kg	市售	乳化剂
				妥尔油	4kg	市售	乳化剂
一元弱酸	3kg	市售	质子酸
				均三嗪类杀菌剂	2kg	市售	杀菌剂
有机硅消泡剂	0.05kg	市售	消泡剂
				磷酸酯盐	1kg	古田化工	铝腐蚀抑制剂
水	56.95kg		溶剂

实施例3

切削液的制备：按照表3中各组分信息将有机碱、质子酸、防锈剂和水混合，得到第一混合液；将所述第一混合液依次与矿物油、铝腐蚀抑制剂和乳化剂进行混合，得到第二混合液；将第二混合液与杀菌剂和消泡剂进行混和，搅拌均匀，得到澄清透明的钢铝兼用水基金属加工切削液。

表3实施例3各组分信息

名称	重量	具体信息	类型
				加氢矿物油	19kg	市售	矿物油
氮唑环化物	1kg	市售	防锈剂
				醇胺	6kg	市售	有机碱
脂肪胺	1kg	市售	有机碱
				一元弱酸	3kg	市售	质子酸
醚类非离子表面活性剂	4kg	市售	乳化剂
				二元羧酸	1kg	市售	质子酸
磺酸盐类阴离子表面活性剂	4kg	市售	乳化剂
				均三嗪杀菌剂	2kg	市售	杀菌剂
妥尔油	4kg	市售	乳化剂
				有机硅消泡剂	0.05kg	市售	消泡剂
磷酸酯盐	1kg	古田化工	铝腐蚀抑制剂
				水	53.95kg		溶剂

实施例4

切削液的制备：按照表4中各组分信息将有机碱、质子酸、防锈剂和水混合，得到第一混合液；将所述第一混合液依次与矿物油、铝腐蚀抑制剂和乳化剂进行混合，得到第二混合液；将第二混合液与杀菌剂和消泡剂进行混和，搅拌均匀，得到澄清透明的钢铝兼用水基金属加工切削液。

表4实施例4各组分信息

名称	重量	具体信息	类型
				加氢矿物油	16kg	市售	矿物油
三元有机膦酸盐	1kg	市售	防锈剂
				醇胺	6kg	市售	有机碱
脂肪胺	1kg	市售	有机碱
				脂环胺	1kg	市售	有机碱
醚类非离子表面活性剂	5kg	市售	乳化剂
				磺酸盐类阴离子表面活性剂	2kg	市售	乳化剂
妥尔油	1kg	市售	乳化剂
				一元弱酸	2kg	市售	质子酸
吗啉类杀菌剂	4kg	市售	杀菌剂
				有机硅消泡剂	0.05kg	市售	消泡剂
磷酸酯盐	1kg	古田化工	铝腐蚀抑制剂
				水	59.95kg		溶剂

为了对实施例1～4制备的切削液进行验证，本申请进行了以下试验例。

试验例1

根据JB/T 7453-2013方法测试铝腐蚀和1000ppm抗硬水；根据IP-287方法测试铸铁屑锈蚀，其中，铝腐蚀和铸铁屑锈蚀的测试结果如图2所示，根据图2所示的测试结果得到表5。

表5试验例1测试结果

表5中显示了5种不同型号的铝板在不同切削液环境下进行铝腐蚀测试的测试结果，该5种铝板的型号分别为：LY-12、2024、5051、6082和7075。由表5可以看出，不同型号的铝板在实施例1～4制备的切削液以及市售铝加工切削液中均表现为无腐蚀，而在市售钢加工切削液中表现为重度锈蚀，说明本申请提供的切削液能够满足铝制工件的切削加工需求。根据表5中显示的铸铁屑锈蚀测试结果，可以看出，铸铁屑在实施例1～4制备的切削液以及市售钢加工切削液中困表面为无锈，而在市售铝加工切削液中表现为重度锈蚀，说明本申请提供的切削液能够满足钢制工件的切削加工需求。

试验例2

根据GB/T 3142-2019方法进行润滑测试，本方法适用于在四球极压试验机上评定润滑剂的承载能力，包括最大无卡咬负荷P_B，以及烧结负荷P_D，测试结果如表6所示。

表6试验例2测试结果

	P<sub>B</sub>(kg)	P<sub>D</sub>(kg)
			实施例1	28	160
实施例2	28	160
			实施例3	28	160
实施例4	28	160
			市售铝加工切削液	25	126
市售钢加工切削液	<10	100

由表6可以看出，本申请实施例1～4对应的最大无卡咬负荷以及烧结负荷均大于市售铝加工切削液和市售钢加工切削液，说明本申请实施例提供的切削液性能良好。

试验例3

以测菌片的形式于28℃恒温箱中放置24h测试切削液的生物稳定性，测试结果如图3所示。从图3显示的结果可以看出，实施例1～4的生物稳定性与市售钢加工切削液的生物稳定性没有明显区别，且均优于市售铝加工切削液的生物稳定性。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。