微乳化切削液的研制与应用.pdf

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SSN1000-3762轴承2012年12期
CN41-1148/TH Bearing 2012, No 12
微乳化切削液的研制与应用
买楠楠,魏佳平,侯万果,王灿辉
洛阳轴研科技股份有限公司化工材料开发部,河南洛阳471039)
摘要:研制了一种由低黏度矿物油、水及无毒或低毒性添加剂组成的微乳化切削液,该切削液貝有良好的润滑、
冷却、防锈及清洗作用,完全能满足相关标准的要求,可用于轴承零件的切削加工。
关键词:滚动轴承;套;磨削加工;切削液
中图分类号:TH133.33;TG174.4211
文献标志码:B
文章编号:1000-3762(2012)12-0021-03
Development and Application of Micro-emulsion Cutting Fluid
Mai Nan-nan, Wei Jia-ping, Hou Wan-guo, Wang Can-hui
( Luoyang Bearing Science & Technology Co., Ltd. Luoyang 471039, China)
Abstract: A kind of micro-emulsion cutting fluid is developed, which consists of mineral oil with low viscosity, water
and nontoxic or low-toxic additives. The fluid has excellent lubricating, cooling, anti-rusting and cleaning ability
completely meeting the requirement of relative standards, and is able to be used to machining bearing parts
Key words: rolling bearing; ring; grinding; cutting fluid
在金属切削加工中,合适的切削液具有良好采用无毒或低毒添加剂,研制了一种绿色微乳化
的润滑、冷却、清洗和防锈等作用,可以延长刀具切削液,并对其综合性能进行评价。
使用寿命,保证产品加工质量,降低生产成本。微
乳化切削液具有乳化油的润滑性能,兼有合成如1微乳化切削液的制备
削液的清洗性能。我国从20世纪90年代开始重1.1基础油的选择
视微乳化切削液的研制和应用,并已逐步发展
基础油是配制切削液的重要组分,微乳化切
为乳化油和合成液的替代产品。微乳化切削液是削液中基础油的含量一般为10%~30%。文献
由水、油、表面活性剂和助表面活性剂在适当的比[2-4]研制的微乳化切削液中基础油含量分别为
例下自发形成的透明或半透明、各向同性的热力30%,10%~25%和20%-25%。由于调配微乳
学稳定体系。与普通乳化液相比,微乳化切削液化切削液需加入添加剂,如乳化剂、防锈剂等,会
中分散相液滴直径小于10nm,呈透明或半透明在一定程度上增加其黏度。考虑到微乳化切削液
状,而乳化液液滴直径为100~500mm,呈浑浊状。在运输、储存过程中的安全性,选用的基础油黏度
在切削加工中,切削液不可避免地会由于不不宜高,闪点不宜低。本案选择生物降解率较高
适当的排放而污染环境。随着人类环保意识的増的白油作为基础油,该油40℃时的貓度为712
强和环保立法的不断完善,研发对人类和环境友mm/s,闪点为138℃,凝点为-15℃。
好的高性能微乳化切削液是一个重要的课题和发1.2乳化剂的选择
展方向。文中结合现代切削液技术的性能要求,
乳化剂系由亲水和亲油基团结合构成,在界
面上,乳化剂分子的亲水和亲油基团分别吸附于
收稿日期:2012-07-04;修回日期:2012-08-27
水相和油相,排列成界面膜,防止乳化粒子聚合。
作者简介:买楠楠(1986-),女,助理工程师,主要从事防因此,乳化剂在微乳化切削液中起降低界面张力,
锈、润滑材料及金属加工液的研究与开发工作。
保持油滴表面稳定的作用?。非离子型乳化剂抗
E-mail:zys_mnn@163.com
硬水能力好,不受溶液酸碱性的影响,脂肪醇类非
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《轴承》2012.N.12
离子型乳化剂稳定性较高,生物降解性和水溶性黄色透明合成剂;在合成剂中加人除乳化剂以外
较好。综合考虑基础油和添加剂因素的影响,本的水溶性组分,然后与油溶性组分混合;将乳化剂
案选用水溶性阴离子表面活性剂和脂肪醇类非离加入到上述混合物中,搅拌均匀得到棕红色透明
子型乳化剂结合作为微乳化切削液的乳化剂。
液体。
润滑剂的选择
确定配方使用的各类添加剂后,对各类添
由于微乳化切削液中基础油含量远低于乳化剂进行了优化平衡,使微乳化切削液的综合性能
油,其润滑性能稍差,故一般通过添加润滑剂来弥达到最佳。研制的微乳化切削液各组分及添加量
补。用于微乳化切削液的润滑添加剂主要有含氯见表1。
有机化合物、硫系有机化合物、磷化物及有机硼酸
表1微乳化切削液的组成
酯。有机硼酸酯是一种多功能绿色添加剂,具有
组分
质量分数/%
良好的减磨、抗磨性能,同时它抗菌和杀菌性能显
基础油
乳化剂
著,可作为润滑剂、防锈剂等应用于金属加工液
润滑剂
中?。研究表明,硼酸酯水解或者与其他添加剂
防锈剂
反应产生H1BO3,B203等沉淀?,可在摩擦表面
辅助添加剂
水
余量
形成吸附膜,借助几种膜的协同作用,切削液的摩
擦学性能得以有效提高。研究表明在苛刻切屑条2性能试验
件下,仅使用硼酸酯其润滑性能不能满足现代切
2.1红外光谱
削工艺要求。为使切削液具有优良的综合性能,
取少量研制的微乳化切削液涂于KBr晶片
通常采用几种物质复配的方法来实现。本案选用
上,用滤纸刮成薄膜,在红外光谱仪上于4000
由有机酸、三乙醇胶和硼酸为原料合成一种具有200cm'间扫描,根据谱图中特征吸收峰来判断
防锈性、润滑性和表面活性的绿色多功能添加剂。
合成剂结构。由图1可以看出:3500~3100cm
1.4防锈剂的选择
为醇胺的缔合羟基吸收峰;2936cm-1,2865cm
微乳化切削液中加入的防锈添加剂主要有两
为-CH3和-CH2中C-H伸缩振动吸收峰;
类,一类是油溶性防锈剂,另一类是水溶性防1661cm为C00-中C=0的伸缩振动;1562
剂。油溶性防锈剂是有机极性化合物,通常以胶
m1为醇胺中胺的变形振动;1451cm,1404
团或胶東的形式存在于矿物油中,在油和金属的
界面上形成保抑膜,阻挡腐蚀介质。微乳化切削
cm为CH3中C-H的弯曲振动;1365cm
液中常用的防锈剂有石汕磺酸盐羧酸及其盐、杂
1261cm'为B-0键伸缩振动吸收峰,而875
环化合物及苯并三氮唑等。水溶性防锈剂主要有
cm'处为其变形振动吸收峰;1067~900cm-为
有机胺、苯甲酸钠、钼酸盐磷酸盐、硅酸钠及亚硝
C0O-中C-0-C的伸缩振动;730cm为长链
酸钠等。研究表明,有机羧酸与醇胺类物质通过酸酯的特征吸收峰,表明硼酸、有机酸、三乙