一种水基全合成切削液及其制备方法和应用与流程

本发明属于切削液，具体涉及一种水基全合成切削液及其制备方法和应用，尤其涉及一种绿色环保的水基全合成切削液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、切削液，由于具有较好的冷却、润滑、清洗与排屑、防锈作用，长期以来一直被人们当作是提高刀具寿命和生产效率、保证加工质量的重要工艺因素。但切削液也具有一定的负面效应，特别是近年来随着cnc机床、加工中心等先进设备在生产中的大量应用，切削速度越来越高，切削液的用量也越来越大，负面效应也就越来越明显，已难以适应环境保护的要求。现有钛合金金属加工大部分使用油基型切削液或微乳切削液，此类切削液润滑性好，但因其以大量的基础油作主剂，容易滋生细菌，易发臭，寿命短，对生态环境、作业环境不够友好，甚至会对人体健康产生危害。

2、cn105670758a公开了一种高润滑性和生态安全的水基切削液及其制备方法，属金属加工工作液领域，该发明包括椰子油、改性植物油、非离子表面活性剂烷基糖苷、阴离子表面活性剂脂肪酸甲酯磺酸钠、防锈剂硼砂、硼酸酯极压剂、消泡剂和螯合剂，将植物油和改性植物油混合得到的第一混合物与非离子和阴离子表面活性剂及水混合得到的第二混合物进行再混合，得到第三混合物，并向其中依次加入其余组份，得到高润滑性和生态安全的水基切削液；该发明选用了具有抗菌性的椰子油、烷基糖苷、硼酸酯，及其他匹配组分，不仅保证了水基切削液优异润滑性、防锈性和稳定性，而且使切削液无需额外添加抗菌剂就能具备良好的防腐抗菌效果，赋予该水基切削液全面的生态安全性。但其中大量采用了油性成分，容易导致细菌滋生，影响使用。

3、由于目前的切削液存在着一系列诸如容易滋生细菌、易发臭、寿命短、对生态环境、作业环境不够友好、影响人体安全的问题。因此，如何提供一种不易滋生细菌、使用寿命长、对环境友好、安全的切削液，成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水基全合成切削液及其制备方法和应用，尤其提供一种绿色环保的水基全合成切削液及其制备方法和应用。本发明提供的水基全合成切削液对环境友好，绿色环保，并且在使用过程中无烟雾、不发臭，具有低挥发性和低毒性等特点，对操作人员和周围环境的无危害。同时，本发明的全合成切削液兼备半合成切削液的优良润滑性能及全合成切削液的优良的冷却性能的特点，使用性能更加稳定，使用寿命也有显著提升。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种水基全合成切削液，所述水基全合成切削液以重量份数计包括有机酸4-26份、除锈剂4-10份、ph稳定剂4-10份、润滑剂15-30份、重载荷添加剂5-12份、乳化剂1-5份、泡沫抑制剂0.1-1份、缓蚀剂0.1-1份、杀菌剂0.1-1份和水。

4、其中，有机酸的份数可以是4份、6份、8份、10份、12份、14份、16份、18份、20份、22份、24份或26份等，除锈剂的份数可以是4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等，ph稳定剂的份数可以是4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等，润滑剂的份数可以是15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份等，重载荷添加剂的份数可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份或12份等，乳化剂的份数可以是1份、2份、3份、4份或5份等，泡沫抑制剂的份数可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等，缓蚀剂的份数可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等，杀菌剂的份数可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

5、上述特定组成的水基全合成切削液通过采用除锈剂与有机酸复配，能够提高切削液的防锈、清洗和润滑效果，同时采用特定的成分能够使得水基全合成切削液具有对环境友好、绿色环保、在使用过程中无烟雾、不发臭、低挥发性和低毒性等特点，对操作人员和周围环境的无危害；同时，本发明的全合成切削液兼备半合成切削液的优良润滑性能及全合成切削液的优良的冷却性能的特点，使用性能更加稳定，使用寿命也有显著提升。

6、优选地，所述有机酸包括油酸、正辛酸、癸二酸、新癸酸、柠檬酸、新戊酸、三元聚羧酸、异壬酸或十二烷基二酸中任意一种或至少两种的组合，优选三元聚羧酸和癸二酸的组合。

7、上述特定有机酸组合能够与除锈剂复配，相比其他有机酸能够进一步提高产品的防锈、清洗和润滑效果。

8、优选地，所述除锈剂包括单乙醇胺、二乙醇胺、乙二胺、苯胺、二异丙胺、n,n-二甲基乙醇胺或溴化四丁基铵中任意一种或至少两种的组合，优选单乙醇胺、乙二胺和苯胺的组合。

9、上述特定除锈剂组合能够与有机酸复配，相比其他除锈剂能够进一步提高产品的防锈、清洗和润滑效果。

10、优选地，所述ph稳定剂包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、四硼酸钠、三乙醇胺或硼酸盐中任意一种或至少两种的组合，优选硼酸盐和三乙醇胺的组合。

11、ph值的高低影响切削液的使用效果，太低容易滋生细菌，导致切削液腐败，太高容易腐蚀产品，降低产品润滑性，而且还对操作者的皮肤有伤害；上述ph稳定剂能够保持ph处于一个合适范围，并能够防止出现切削液使用时由于ph值变化而导致其它添加剂析出或沉淀的问题。

12、优选地，所述润滑剂包括丙二醇嵌段聚醚、反式嵌段聚醚、聚乙二醇、无规聚醚、脂肪酸皂、丙三醇或蓖麻油聚氧乙烯醚中任意一种或至少两种的组合，优选无规聚醚和丙三醇的组合。

13、上述特定润滑剂能够有效减少摩擦和功率消耗，并采用特定润滑剂组合，能够利用聚醚在水溶液中逆溶性的特点，提高金属加工液的润滑性能。在较低温度下，聚醚组分会都溶于水中，当液体被带到磨削或者切削区域等加工区域的热表面时，由于切削温度迅速升高，超过了聚醚的浊点，就会形成许多浸润金属表面的聚醚液滴，从而为切削提供了良好的流体动力润滑效果；丙三醇无色无味，与水、聚醚类醇类以任何比例混溶，且对金属无腐蚀性，在切削液中是非常好的润滑剂。

14、优选地，所述重载荷添加剂包括硼酸酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯、异构十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯、二烷基二硫代磷酸胺或磷酰胺中任意一种或至少两种的组合，优选硼酸酯和磷酰胺的组合。

15、重载荷添加剂在高温高压的边界润滑条件下能与金属表面形成高溶点化学反应膜，减少刀具和产品之间的摩擦力，减缓刀具磨损，达到延长刀具寿命目的；上述特定重载荷添加剂组合能达到高润滑极压性能，在高温高压状态下能够形成一层化学保护膜覆盖于工件表面，保护工件和刀具，进一步提高工件加工度和表面光洁度。

16、优选地，所述乳化剂包括脂肪酸聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基氯化铵、硬脂酸、脂肪醇聚氧乙烯醚或十二烷基苯磺酸钠中任意一种或至少两种的组合，优选脂肪酸聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基氯化铵和十二烷基苯磺酸钠的组合。

17、上述特定乳化剂选择能够有效提高乳化效率，有助于减少乳化剂的用量，并能够有效提高产品的稳定性。

18、优选地，所述泡沫抑制剂包括水溶性聚醚、有机硅、硅聚醚或改性聚硅氧烷中任意一种或至少两种的组合，优选硅聚醚和水溶性聚醚的组合。

19、全合成切削液中含有大量的表面活性剂，容易产生泡沫。在金属加工过程中，泡沫具有很大的破坏性，不仅妨碍观察工作液的状态、也会影响切削液的润滑和冷却效果、增加使用量、造成溢出地面污染环境，从而会导致产品不良。因此在设计中添加适量的泡沫抑制剂有利于维持切削液的各种性能。本发明通过选择特定泡沫抑制剂，仅需添加较少的用量就可以实现长效抑泡效果，而且还具有长期储存的稳定性，相容性较好。

20、优选地，所述缓蚀剂包括苯甲酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑或石油磺酸钠中任意一种或至少两种的组合，优选苯甲酸钠和钼酸钠的组合。

21、缓蚀剂可以与金属表面形成一层保护膜，阻断氧、水或其他腐蚀剂与金属表面的接触。这种保护膜可以防止腐蚀剂的侵入，减少金属表面的腐蚀反应，也可以通过改变金属表面的电化学性质来减缓腐蚀反应的进行。上述特定缓蚀剂组合能够进一步提高缓蚀效果，能有效抑制点蚀的发生。

22、优选地，所述杀菌剂包括bk杀菌剂、mbm杀菌防霉剂、bit20、杀菌剂tb、spt40吡啶硫酮钠、卡松中的一种或多种。

23、第二方面，本发明提供了如上所述的水基全合成切削液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

24、将ph稳定剂、缓蚀剂和水混合加热，之后与有机酸、除锈剂、润滑剂、乳化剂、重载荷添加剂、泡沫抑制剂、杀菌剂混合，得到所述水基全合成切削液。

25、第三方面，本发明还提供了如上所述的水基全合成切削液在钛合金加工中的应用。

26、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

27、本发明提供了一种水基全合成切削液，通过采用除锈剂与有机酸复配，能够提高切削液的防锈、清洗和润滑效果，同时采用特定的成分能够使得水基全合成切削液具有对环境友好、绿色环保、在使用过程中无烟雾、不发臭、低挥发性和低毒性等特点，对操作人员和周围环境的无危害；同时，本发明的全合成切削液兼备半合成切削液的优良润滑性能及全合成切削液的优良的冷却性能的特点，使用性能更加稳定，使用寿命也有显著提升。