一种铝合金用水基切削液及其制备方法与流程

本发明属于金属加工，具体涉及一种铝合金用水基切削液及其制备方法。

背景技术：

1、切削是机械制造中最主要的加工方法，在切削加工的过程中需要在刀具和工件之间加入适量的切削液，起到冷却、润滑、防锈、清洗等功能。尤其是用在金属切削加工上的切削液，其冷却性能和润滑性能决定了刀具的使用寿命和工件表面的切削效果。

2、金属切削加工液(切削液)用于金属及其合金的切、削、磨等加工过程，起冷却和润滑刀具的作用。切削液按其主要组分可分为油基切削液和水基切削液两大类。油基切削液主要由矿物油、油性剂和添加剂组成，具有优良的润滑性和防锈性，但其冷却性能较差，不易清洗和稀释，对环境污染大且在某些有火灾、爆炸危险和需要快速散热的领域，油基切削液因其闪点低、易燃、导热系数小等缺陷而被限制使用。水基切削液主要由醇胺或醇酯和去离子水混合，并加入各种添加剂，如润湿剂、润滑剂、稳定剂、耐极压剂、抛光剂等，具有良好的导热性和冷却性，但其润滑性较差、组分复杂、添加剂对环境污染严重且因组分较多造成成本升高。切削加工过程中为了快速地将切削液中的有效成分迁移至加工处，切削液中需要添加特定的表面活性剂用以提高切削液的渗透性能。表面活性剂的加入往往会降低体系的表面张力，继而在切削加工过程中产生大量的气泡问题，从而损害加工质量，因此还需要在配方中添加消泡剂与抑泡剂。由于金属表面容易生锈，尤其是新加工生成的表面，在空气中暴露很快就会产生锈斑。切削液中还需要添加一定比例的防锈剂，用以防止加工的金属件表面的锈蚀。由于切削液需要多次反复长时间使用，这就要求切削液具有长期的稳定性。油基切削液为油性体系，自身的防腐性能良好。水性切削液由于主体成分为水，容易腐败变质，需要在配方中添加杀菌剂组分。目前普遍使用的杀菌剂为异噻唑啉酮类有机杀菌剂。

3、现有铝合金金属加工大部分使用油基型切削液或水基半合成切削液，此类切削液润滑性好，但因其以大量的矿物油作主剂，生物降解性差，同时加工过程中易产生烟雾，对生态环境及加工作业环境有一定的危害性。

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铝合金用水基切削液及其制备方法。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种铝合金用水基切削液，所述铝合金用水基切削液的制备原料包括有机胺类化合物、有机酸、极压剂、表面活性剂、消泡剂、缓蚀剂、杀菌剂、润滑剂和水；

4、所述有机酸包括一元有机酸和多元有机酸的组合。

5、本发明所述铝合金用水基切削液，不同于传统的油性切削液，对环境友好，绿色环保，并且在使用过程中无烟雾，不发臭，能有效改善现场工作环境，保证员工作业环境的健康安全。同时，该铝合金用水基切削液兼备半合成切削液的优良润滑性及全合成切削液的冷却性的特点，使用性能稳定，能明显提升刀具使用寿命。

6、多元有机酸和一元有机酸联合作为防锈剂的制备原料使用，相比仅使用多元有机酸或者仅使用一元有机酸，本发明所述方案具有更好的防腐蚀和防锈效果。

7、优选地，所述铝合金用水基切削液的制备原料以重量份数计包括有机胺类化合物2-15份、有机酸3-30份、极压剂2-15份、表面活性剂1-15份、消泡剂0.1-1份、缓蚀剂0.1-1份、杀菌剂0.1-1份、润滑剂10-30份和水40-50份。

8、所述有机胺类化合物的份数可以为2份、3份、5份、7份、8份、10份、12份、14份、15份等。

9、所述有机酸份数可以为3份、5份、6份、9份、13份、15份、18份、20份、23份、26份、30份等。

10、所述极压剂的份数可以为2份、3份、5份、7份、8份、10份、12份、14份、15份等。

11、所述表面活性剂的份数可以为1份、3份、5份、7份、8份、10份、12份、14份、15份等。

12、所述消泡剂、缓蚀剂和杀菌剂的份数独立地为0.1份、0.2份、0.3份、0.5份、0.7份、0.8份、0.9份、1份等。

13、所述润滑剂的份数可以为10份、13份、15份、17份、20份、22份、24份、26份、30份等。

14、所述水的的份数可以为40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份等。

15、上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

16、优选地，所述有机胺类化合物选自二甘醇胺、乙二胺、聚丙烯酰胺、三乙醇胺、n,n-二甲基乙醇胺、三异丙醇胺、单乙醇胺或二乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选二甘醇胺、三乙醇胺、n,n-二甲基乙醇胺、三异丙醇胺、单乙醇胺或二乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合。

17、其中有机醇胺与有机酸复配可用作切削液防锈剂使用，相比其他有机胺类物质具备更佳的防锈性能。

18、优选地，所述多元有机酸和一元有机酸的质量比为(1-8):(2-15)。

19、多元有机酸和一元有机酸的质量比在满足上述比例时可使本发明所述铝合金水基切削液的防锈效果更佳。

20、所述1-8的具体点值例如1、2、3、4、5、6、7、8等；

21、所述2-15的具体点值例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15等。上述数值范围内具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

22、优选地，所述多元酸选自癸二酸、三元聚羧酸、壬二酸或十一烷基二酸中的任意一种或至少两种的组合。

23、优选地，所述一元酸选自油酸、正辛酸、新癸酸、月桂酸或壬酸中的任意一种或至少两种的组合。

24、优选地，所述极压剂选自三乙醇胺硼酸酯、磷酸酯、聚醚酯、磷酸三乙酯、二月桂基磷酸酯、二烷基二硫代磷酸胺或磷酰胺中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选磷酸酯和三乙醇胺硼酸酯的组合。

25、极压剂是指在高温、高压等极端苛刻条件下与摩擦副表面形成极压润滑膜的重载荷添加剂，用于难加工材料的切削、成形加工，本发明优选磷酸酯和三乙醇胺硼酸酯协同使用制备成极压剂，具备更佳的切削、成形加工功能。

26、优选地，所述表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚、椰油胺聚氧乙烯醚或蓖麻油酸聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合。

27、优选地，所述消泡剂选自聚丙二醇、油酸、二甲硅油、有机硅或改性聚硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选聚丙二醇和有机硅的组合。

28、本发明优选聚丙二醇和有机硅协同使用作为消泡剂，相比仅用一种成分具备更佳的消泡性能。

29、优选地，所述缓蚀剂选自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑或2-巯基-5-邻取代苯基-1,3,4噻二唑中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和2-巯基-5-邻取代苯基-1,3,4噻二唑的组合。

30、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和2-巯基-5-邻取代苯基-1,3,4噻二唑协同作为缓蚀剂使用，可以显著降低铝合金腐蚀速率。

31、优选地，所述杀菌剂选自异噻唑啉酮、十二烷基二甲基苄基氯化铵或苯并异噻唑啉酮中的任意一种或至少两种的组合。

32、优选地，所述润滑剂选自癸二酸嵌段聚醚、反式嵌段聚醚、聚乙二醇、聚丙二醇、甘油或聚乙二醇双油酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

33、第二方面，本技术提供一种第一方面所述铝合金用水基切削液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

34、有机酸与有机胺类化合物进行第一次混合，再与杀菌剂、极压剂、表面活性剂、缓蚀剂、润滑剂、消泡剂和水进行第二次混合即得所述铝合金用水基切削液。

35、优选地，所述第一次混合在温度为70-90℃(例如70℃、73℃、75℃、77℃、79℃、81℃、83℃、85℃、88℃、90℃等)下，混合1-2h(例如1h、1.2h、1.3h、1.5h、1.7h、1.8h、2h等)。

36、优选地，所述第二次混合在温度为20-30℃(例如20℃、23℃、25℃、27℃、29℃、30℃等)下，混合0.2-1h(例如0.2h、0.3h、0.5h、0.7h、0.8h、1h等)。

37、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

38、本发明所述铝合金用水基切削液，不同于传统的油性切削液，对环境友好，绿色环保，并且在使用过程中无烟雾，不发臭，能有效改善现场工作环境，保证员工作业环境的健康安全。同时，该铝合金用水基切削液兼备半合成切削液的优良润滑性及全合成切削液的冷却性的特点，使用性能稳定，能明显提升刀具使用寿命。