微乳切削液配方成分
作者：百檢網(wǎng) 時(shí)間：2021-12-06 來源：互聯(lián)網(wǎng)
一.切削液背景切削液是一種用在金屬切、削、磨加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業(yè)用液體,切削液由多種超強(qiáng)功能助劑經(jīng)科學(xué)復(fù)合配伍而成，同時(shí)具備良好的冷卻性能、潤滑性能、防銹性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀釋特點(diǎn)。克服了傳統(tǒng)皂基乳化液夏天易臭、冬天難稀釋、防銹效果差的的毛病，對(duì)車床漆也無不良影響，適用于黑色金屬的切削及磨加工，屬當(dāng)前***的磨削產(chǎn)品。 切削液各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于皂化油，它具有良好的冷卻、清洗、防銹等特點(diǎn)，并且具備無毒、無味、對(duì)人體無侵蝕、對(duì)設(shè)備不腐蝕、對(duì)環(huán)境不污染等特點(diǎn)。水基潤滑劑的優(yōu)點(diǎn)是冷卻性好, 價(jià)廉易得, 加工件易清洗, 主要用于高速切削加工工序中。由于水基潤滑劑的組分的改進(jìn), 大大提高了它的潤滑性能和防腐蝕能力, 因而需求量日漸增大, 尤其在對(duì)鋁和銅材加工方面。水基潤滑添加劑可分為油溶性和水溶性兩種。油溶性添加劑的使用性能同礦物油中的一樣。為使油溶性添加劑分散到水中需加入表面活性劑。水溶性添加劑可在油溶性添加劑分子中引入水溶性基團(tuán)而制得。水溶性切削液可以分成乳化液, 化學(xué)合成液和半合成液三類, 都可用于輕中高負(fù)荷的切削加工。1.1切削液的分類及區(qū)別 1.1.1切削液的分類切削液按油品化學(xué)組成分為非水溶性(油基)液和水溶性(水基)液兩大類。 水基的切削液可分為乳化液、半合成切削液和合成切削液。 乳化液型切削液的成分：礦物油50~80%，脂肪酸0~30％，乳化劑15~25％，防銹劑0~5％，防腐劑<2％，消泡劑＜1％ 半合成型切削液：礦物油0~30％，脂肪酸5~30％，*壓劑0~20％，表面活性劑0~5％，防銹劑0~10％ 全合成型切削液：表面活性劑0~5％，胺基醇10~40％，防銹劑0~40％1.1.2油基切削液和水基切削液的區(qū)別油基切削液的潤滑性能較好，冷卻效果較差。水基切削液與油基切削液相比潤滑性能相對(duì)較差，冷卻效果較好。慢速切削要求切削液的潤滑性要強(qiáng)，一般來說，切削速度低于30m/min時(shí)使用切削油。含有*壓添加劑的切削油，不論對(duì)任何材料的切削加工，當(dāng)切削速度不超過60m/min時(shí)都是有效的。在高速切削時(shí)，由于發(fā)熱量大，油基切削液的傳熱效果差，會(huì)使切削區(qū)的溫度過高，導(dǎo)致切削油產(chǎn)生煙霧、起火等現(xiàn)象，并且由于工件溫度過高產(chǎn)生熱變形，影響工件加工精度，故多用水基切削液。 乳化液把油的潤滑性和防銹性與水的*好冷卻性結(jié)合起來，同時(shí)具備較好的潤滑冷卻性，因而對(duì)于大量熱生成的高速低壓力的金屬切削加工很有效。與油基切削液相比，乳化液的優(yōu)點(diǎn)在于較大的散熱性，清洗性，用水稀釋使用而帶來的經(jīng)濟(jì)性以及有利于操作者的衛(wèi)生和安全而使他們樂于使用。實(shí)際上除特別難加工的材料外，乳化液幾乎可以用于所有的輕、中等負(fù)荷的切削加工及大部分重負(fù)荷加工，乳化液還可用于除螺紋磨削、槽溝麻削等復(fù)雜磨削外的所有磨削加工，乳化液的缺點(diǎn)是空易使細(xì)菌、霉菌繁殖，使乳化液中的有效成分產(chǎn)生化學(xué)分解而發(fā)臭、變質(zhì)，所以一般都應(yīng)加入毒性小的有機(jī)殺菌劑。 化學(xué)合成切削液的優(yōu)點(diǎn)在于經(jīng)濟(jì)、散熱快、清洗性強(qiáng)和*好的工件可見性，易于控制加工尺寸，其穩(wěn)定性和抗腐敗能力比乳化液強(qiáng)。潤滑性欠佳，這將引起機(jī)床活動(dòng)部件的粘著和磨損，而且，化學(xué)合成留下的粘稠狀殘留物會(huì)影響機(jī)器零件的運(yùn)動(dòng)，還會(huì)使這些零件的重疊面產(chǎn)生銹蝕。一般在下列的情況下應(yīng)選用水基切削液： 1）對(duì)油基切削液潛在發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所； 2）高速和大進(jìn)給量的切削，使切削區(qū)超于高溫，冒煙激烈，有火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)合。 3）從前后工序的流程上考慮，要求使用水基切削液的場(chǎng)合。 4）希望減輕由于油的飛濺護(hù)油霧和擴(kuò)散而引起機(jī)床周圍污染和骯臟，從而保持操作環(huán)境清潔的場(chǎng)合。 5）從價(jià)格上考慮，對(duì)一些易加工材料護(hù)工件表面質(zhì)量要求不高的切削加工，采用一般水基切削液已能滿足使用要求，又可大幅度降低切削液成本的場(chǎng)合。 6）當(dāng)?shù)毒叩哪陀枚葘?duì)切削的經(jīng)濟(jì)性占有較大比重時(shí)(如刀具價(jià)格昂貴，刃磨刀具困難，裝卸輔助時(shí)間長(zhǎng)等)；機(jī)床精密度高，**不允許有水混入(以免造成腐蝕)的場(chǎng)合；機(jī)床的潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)容易串通的場(chǎng)合以及不具備廢液處理設(shè)備和條件的場(chǎng)合。均應(yīng)考慮選用油基切削液。1.2切削液的作用機(jī)理1）潤滑作用切削液在切削過程中的潤滑作用，可以減小前刀面與切屑，后刀面與已加工表面間的摩擦，形成部分潤滑膜，從而減小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具與工件坯料摩擦部位的表面溫度和刀具磨損，改善工件材料的切削加工性能。 在磨削過程中，加入磨削液后，磨削液滲入砂輪磨粒－工件及磨粒－磨屑之間形成潤滑膜，使界面間的摩擦減小，防止磨粒切削刃磨損和粘附切屑，從而減小磨削力和摩擦熱，提高砂輪耐用度以及工件表面質(zhì)量。 2）冷卻作用切削液的冷卻作用是通過它和因切削而發(fā)熱的刀具（或砂輪）、切屑和工件間的對(duì)流和汽化作用把切削熱從刀具和工件處帶走，從而有效地降低切削溫度，減少工件和刀具的熱變形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷卻性能和其導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱以及粘度（或流動(dòng)性）有關(guān)。水的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱均高于油，因此水的冷卻性能要優(yōu)于油。 3）清洗作用在金屬切削過程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及鐵粉、油污和砂粒，防止機(jī)床和工件、刀具的沾污，使刀具或砂輪的切削刃口保持鋒利，不致影響切削效果。對(duì)于油基切削油，粘度越低，清洗能力越強(qiáng)，尤其是含有煤油、柴油等輕組份的切削油，滲透性和清洗性能就越好。含有表面活性劑的水基切削液，清洗效果較好，因?yàn)樗茉诒砻嫔闲纬晌侥ぃ柚沽Ｗ雍陀湍嗟日掣皆诠ぜ⒌毒呒吧拜喩希瑫r(shí)它能滲入到粒子和油泥粘附的界面上，把它從界面上分離，隨切削液帶走，保持切削液清潔。 4）防銹作用在金屬切削過程中，工件要與環(huán)境介質(zhì)及切削液組分分解或氧化變質(zhì)而產(chǎn)生的油泥等腐蝕性介質(zhì)接觸而腐蝕，與切削液接觸的機(jī)床部件表面也會(huì)因此而腐蝕。此外，在工件加工后或工序之間流轉(zhuǎn)過程中暫時(shí)存放時(shí)，也要求切削液有一定的防銹能力，防止環(huán)境介質(zhì)及殘存切削液中的油泥等腐蝕性物質(zhì)對(duì)金屬產(chǎn)生侵蝕。特別是在我國南方地區(qū)潮濕多雨季節(jié)，更應(yīng)注意工序間防銹措施。 5）其它作用除了以上4種作用外，所使用的切削液應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性，在貯存和使用中不產(chǎn)生沉淀或分層、析油、析皂和老化等現(xiàn)象。對(duì)細(xì)菌和霉菌有一定抵抗能力，不易長(zhǎng)霉及生物降解而導(dǎo)致發(fā)臭、變質(zhì)。不損壞涂漆零件，對(duì)人體無危害，無刺激性氣味。在使用過程中無煙、霧或少煙霧。便于回收，低污染，排放的廢液處理簡(jiǎn)便，經(jīng)處理后能達(dá)到國家規(guī)定的工業(yè)污水排放標(biāo)準(zhǔn)等。二.典型切削液介紹（微乳切削液）金屬切削液一般含有潤滑劑、*壓劑、表面活性劑、防銹劑、防腐劑、消泡劑等添加劑。2.1微乳型切削液現(xiàn)代半合成切削液 ,俗稱微乳 ,即按一定的比例稀釋到水中 ,廣泛用于金屬切削等加工工藝上 ,消除了乳化型及合成型切削液的缺點(diǎn) ,同時(shí)把該兩種切削液的優(yōu)點(diǎn)集于一體 ,它廣泛作為機(jī)械加工潤滑、冷卻用，具有良好的潤滑、 冷卻、 防銹、 清洗等功能。其主要成分是水和表面活性劑, 礦物油、 脂肪油和*壓劑含量均低于乳化油。微乳化油中包括了油、 水、 表面活性劑、 防銹緩蝕劑、 油性劑、 *壓劑、 防霉殺菌劑等成分。(1)油相和水相: 微乳化油含量一般為 10 %～30 % ,油不僅有潤滑作用 ,而且是油溶性添加劑的載體。微乳化油中的水分*高含量為 45 % ,大量水的存在是有別于乳化油的一個(gè)主要特征。這不僅是偶和表面活性劑的需要 ,也為各類水溶性添加劑的使用提供了必要條件。從環(huán)境和健康出發(fā) ,要求油中芳烴的含量小于 10 %;從與添加劑的配伍性出發(fā)。石蠟基與環(huán)烷基的c礎(chǔ)油較好。常選用；機(jī)械油、植物油、白油、15號(hào)石臘基油。油不僅有潤滑作用 ,而且是油溶性添加劑的載體。從環(huán)境和健康出發(fā) ,要求油中芳烴的含量小于 10 %;從與添加劑的配伍性出發(fā) ,石蠟基與環(huán)烷基的基礎(chǔ)油較好。(2)表面活性劑: 微乳化液中分散相的高度細(xì)化和體系的穩(wěn)定性是依靠表面活性劑的潤濕、分散、乳化、增溶等作用實(shí)現(xiàn)的。在乳化油中 ,表面活性劑的用量為 20 %～25 % ,而在微乳化油中，其用量可高于40 % ,以保證分散相油滴細(xì)化 ,使體系保持高度穩(wěn)定性。表面活性劑是使油和水乳化的關(guān)鍵性物質(zhì) ,一般分為3種類型:陽離子型表面活性劑、 陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑。陽離子型表面活性劑通常使乳液顯酸性 ,使乳液容易腐敗變質(zhì) ,故*少用。陰離子型表面活性劑的特點(diǎn)是乳化性能好，并有一定的清洗和潤滑性能 ,但抗硬水能力差 ,并易起泡。常與非離子型表面活性劑配對(duì)使用。非離子型表面活性劑在水中不電離 ,其親水基主要是由具有一定數(shù)量的含氧基團(tuán)(一般為醚基和羥基)構(gòu)成 ,不宜受強(qiáng)電解質(zhì)無機(jī)鹽類存在的影響 ,也不易受酸堿的影響 ,與其它類型的表面活性劑相溶性好 ,能很好地混合使用 ,但由于在溶液中不電離 ,故在一般的固體表面上不易發(fā)生強(qiáng)烈的吸附 ,另外 ,隨溫度的升高 ,很多非離子型表面活性劑溶解度降低甚至不溶 ,這樣會(huì)造成乳液渾濁。所以 ,通常通過調(diào)整陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑的配比 ,使H LB值與分散相匹配 ,以獲取*佳的分散、 乳化效果 ,這是能否獲得一個(gè)均一、 穩(wěn)定的體系的關(guān)鍵。大量表面活性劑的參與使微乳化液的滲透、 清洗能力比乳化液大大增強(qiáng) ,有利于保持刀具刃面和砂輪的鋒利以及切削加工面的清凈度 ,從而提高了切削效率和加工精度。常用陰離子和非離子表面活性劑復(fù)配使用效果較好。常用表面活性劑：脂肪酸皂, 石油磺酸鹽脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、吐溫、脂肪酸烷基酰胺、山梨糖醇酯, 聚醚等 (3)防銹緩蝕劑: 為了保護(hù)機(jī)床、刀具及工件不受乳液的侵蝕 ,要在切削液中加入防銹緩蝕劑 ,以期在金屬表面形成保護(hù)膜 ,或者形成鈍化膜。防銹添加劑主要由水溶性防銹劑和油溶性防銹劑兩大類。水溶性添加劑有亞硝酸鈉、 苯并三氮唑、硼酸、 三乙醇胺、 磷酸鹽、 鉻酸鹽、 植酸、 苯甲酸鈉、 鉬酸鈉和無水碳酸鈉等。他們與金屬發(fā)生作用 ,并在金屬表面生成不溶性的致密的氧化膜 ,阻止金屬的電化學(xué)腐蝕。這類防銹劑多是電解質(zhì) ,用于乳液時(shí)，用量不易過大 ,以免發(fā)生電解現(xiàn)象而破壞乳液。油溶性防銹劑主要有磺酸鹽、 高分子羧酸及其金屬皂鹽類、 酯醇類、 胺類、 磷酸酯等。他們是*性很強(qiáng)的化合物 ,能優(yōu)先吸附在金屬表面或與表面化學(xué)反應(yīng)生成保護(hù)膜 ,抑制氧及水對(duì)金屬的接觸 ,因此 ,它會(huì)與*壓劑在金屬表面的吸附發(fā)生競(jìng)爭(zhēng) ,使乳液的*壓性下降。亞硝酸鈉有致癌作用 ,在西方發(fā)達(dá)國家 ,和一些發(fā)展中國家已為禁用產(chǎn)品。二乙醇胺的含量也不應(yīng)超過1 % ,因其在空氣中容易氧化成致癌物質(zhì)。常用的環(huán)境友好緩蝕劑如脂肪酸衍生物、 胺類、 咪唑啉類及三唑類。(4)油性劑: 為了保護(hù)刀具 ,提高加工質(zhì)量 ,此類添加劑是微乳化油中不可缺少的組分。這類添加劑主要有動(dòng)植物油脂 ,聚合脂肪酸及其皂 ,脂肪醇及多元醇 ,硫化油脂 ,酮類 ,胺類等有機(jī)物。它們是具有*性基的分子,能在金屬表面形成定向吸附膜。在金屬加工中 ,此膜能減少工件、 切削、 刀具之間金屬的直接摩擦 ,降低工件表面粗糙度 ,提高工件精度并延長(zhǎng)刀具使用壽命。(5)*壓劑: *壓劑是含硫、磷、氯等元素的化合物 ,這些化合物在高溫下與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ,生成化學(xué)吸附膜。化學(xué)吸附膜與物理吸附膜相比,耐較高的溫度,故可用于*壓潤滑摩擦狀態(tài)。國內(nèi)廣泛采用氯化石蠟、硫化脂肪油、硫氯化棉子油、亞磷酸二丁酯、 磷酸三乙酯、ZDDP 等作為*壓劑。在磷類*壓劑中引入 N、S、B 等元素形成的*壓劑效果不錯(cuò)。P - N 具有較高的承載能力S - P - N型磷元素在低速高扭矩條件下效果*好 ,在高速?zèng)_擊負(fù)荷下效果很差 ,但硫元素在高沖擊下對(duì)提高*壓性能卻*為有效 ,此外 ,由于胺的存在抑制了酸性磷酸酯的化學(xué)腐蝕磨損 ,所以該類*壓抗磨添加劑具有較好的*壓性、 防銹性和抗氧化性，B - P - N 型則具有良好的抗銅腐蝕性和優(yōu)良的*壓抗磨性能。有機(jī)硼酸酯分子中引入活性元素硫和磷則具有多種性能 ,除了增強(qiáng)抗氧化和減摩作用外 ,其抗磨性和摩擦改性均變好;若引入氮元素 ,可明顯提高承載能力和抗磨性能。有機(jī)鉬化合物作為*壓抗磨添加劑,不僅具有優(yōu)良的抗磨、減摩、抗*壓性能 ,而且還有防腐蝕性能。二聚酸及其衍生物是水基金屬加工液良好的添加劑,與水相溶而生成透明的水溶性潤滑液。其油性基團(tuán)具備良好的減摩抗磨作用 ,在*壓條件下 ,二聚酸與摩擦表面反應(yīng)生成二聚酸金屬鹽皂膜起*壓抗磨作用 ,此外 ,還能提供防銹性。其可用于多種金屬材料加工 , 包括含鐵和非鐵金屬 ,如鈦、 鎂、 黃銅、 銅、 青銅或其它相類似的易于被污染的金屬的加工。由于油基產(chǎn)品向水基產(chǎn)品發(fā)展 ,水溶性*壓劑的研究也越來越受到人們的重視。這類產(chǎn)品有脂肪酸的有機(jī)硫磷酸鹽、 壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯 ,烷基氧乙烯醚有機(jī)磷酸胺鹽等。*近發(fā)現(xiàn) ,高堿值磺酸鹽在重金屬加工中用作惰性*壓劑(PEP) ,能在金屬表面形成物理覆蓋的碳酸鹽保護(hù)膜 ,具有低剪切強(qiáng)度 ,在金屬加工中具有優(yōu)異的*壓潤滑性能 ,與含硫*壓劑復(fù)合使用有顯著的協(xié)同效應(yīng) ,對(duì)多數(shù)金屬?zèng)]有腐蝕 ,且具有防銹作用 ,對(duì)人和環(huán)境基本無害 ,符合工業(yè)衛(wèi)生和環(huán)保要求。還能改善表面光潔度 ,有*好的防銹能力 ,對(duì)大多數(shù)金屬不腐蝕 ,安全并無環(huán)境污染。(6)防霉殺菌劑：微乳液容易滋長(zhǎng)微生物 ,使加工液變質(zhì) ,使用壽命變短。常用的殺菌劑有甲醛釋放劑、酚類化合物、水楊酸類、雜環(huán)化合物等。目前 ,我國常用的為三丹油。鄰苯基苯酚, 四氯代酚。對(duì)氯間二甲基酚, 六氫化三吖嗪, 三溴水楊酰胺和二溴水楊酰胺的混合物等(7)其他助劑; 微乳化液中使用的輔助添加劑還有消泡劑(硅油乳劑, **醇)、穩(wěn)定劑（十二醇）偶和劑、 pH調(diào)整劑、金屬離子掩蔽劑等。消泡劑常用的為硅油類 ,其不溶于水 ,分散于水中 ,不能加多 ,否則 ,體系易渾濁。偶和劑用來增加體系的穩(wěn)定性 ,其性能取決于自身的親水 - 親油之間的平衡。體系pH值應(yīng)保持在8～10之間 ,pH值過低 ,易滋生細(xì)菌霉變;pH值過高 ,鋁腐蝕嚴(yán)重。金屬離子掩蔽劑能絡(luò)合水中的鈣鎂離子。這些添加劑如何使用 ,應(yīng)根據(jù)具體情況而定。2.2常見微乳切削液的配方表 組分投料量（g/L）15號(hào)基礎(chǔ)油200~220蓖麻油三乙醇胺200~220妥爾油30~80硼酸150~200殺菌劑10~30消泡劑10~30表面活性劑（tx-10）25~50聚乙二醇25~50石油磺酸鈉100~130磷酸鈉100~130水余量三.市面常見切削液 油基切削液、水基切削液、環(huán)保長(zhǎng)效切削液、加工中心專用切削液、微乳化切削液、*壓切削油、拉絲油、金屬磨削液、玻璃磨削液、油基磨削液、水基磨削液、切削油、線切割液、切割冷卻液、線切割工作液、單硅片切割液、多晶硅切割液、藍(lán)寶石切割液乳化液、沖壓油、淬火劑、高溫油、*壓切削液、、防銹油、發(fā)黑劑、拉深油 蘇州禾川化工新材料科技有限公司（簡(jiǎn)稱：禾川技術(shù)），為企業(yè)，科研的生產(chǎn)研發(fā)提供專業(yè)化解決方案。禾川技術(shù)以蘇州大學(xué)為產(chǎn)學(xué)研基地，融合了中科院有機(jī)所、應(yīng)化所、浙江大學(xué)、南京大學(xué)、蘇州大學(xué)、華東理工大學(xué)等多家科研機(jī)構(gòu)與高校的外圍專家博士團(tuán)隊(duì)，依托生物納米科技園、蘇州大學(xué)、中科院納米所強(qiáng)大的儀器測(cè)試平臺(tái)，憑借強(qiáng)大的科研實(shí)力，多年豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，共同建立化工材料分析中心，新材料研發(fā)中心。禾川技術(shù)致力于化工行業(yè)材料檢測(cè)、材料分析、配方還原、新領(lǐng)域新材料的開發(fā)；推進(jìn)新項(xiàng)目整體研發(fā)進(jìn)度，縮短研發(fā)周期，推動(dòng)化工產(chǎn)業(yè)自主研發(fā)的進(jìn)程。 公司：蘇州禾川化工新材料科技有限公司地址：江蘇省蘇州市工業(yè)園區(qū)星湖街218號(hào)聯(lián)系人：胡工手機(jī);152 0173 3840電話：400-101-7153郵箱：service@baijiantest.com網(wǎng)址：http://www.szlhsb.com