探讨微乳化切削液研制

王石平，王向军（江门市蓬江区文森装饰材料有限公司，广东　江门　529000）



探讨微乳化切削液研制

王石平，王向军（江门市蓬江区文森装饰材料有限公司，广东江门529000）

金属切削液是指金属以及一般的合金材料在工业车削、切削以及镗孔和研磨、冷锻、热锻过程中通过挤压技术处理将其制备成的我国工业生产中所需要的一种新型的润滑技术材料。通常情况下，这种新型的润滑技术材料按照合成介质又可分为水基型材料与油基型技术材料两种不同的材料类型。

微乳化切削液；研制；应用

本文通过正交试验和优化制备配方从而研制出一种具有自主生产品牌的通用性金属切削液材料，其主要的特征就是适用范围较广，可以应用于多种金属材料的加工中，例如不锈钢金属材料以及铝合金、铜、钛合金和铝等金属材料，可以为这一类金属材料的钻孔以及切削和抹削、以及机床数控加工提供性能优良的微乳化切削液。从制备效果分析结果看。其应用性能可以与国内以及国外同类型技术产品相媲美，特别是由于其对人体、生态无公害，对数控加工机床以及工件不会产生锈蚀作用，从而在实践过程中呈现出很好的极压性与防锈性，被我国工业技术领域广泛应用。

1　前言

顾名思义，微乳化切削液［1］是将油以及水和表面活性剂、助表面活性剂等物质按照一定的配方比例进行融合，从而混合成为一种半透明或完全透明的热力学稳定体系的化学工业原料。与我国传统的合成乳化物质相比，新型的微乳化切削液不需要经过超声均化以及激烈的搅拌等强乳化过程就可以自发形成一种工业生产中所需的性能良好的技术材料。这种微乳化切削液在应用生产过程中能耗较低，而且所需用的制备设备较少，因此可以为生产商节省更多的技术成本。基于微乳化技术材料在实际应用中的重要性，本文接下来将重点对微乳化金属切削液的制备生产过程进行分析。

2　微乳化切削液制备中添加剂的选择

2.1选择乳化、润滑剂

乳化剂是由亲油基团以及亲水基团所组成，在乳化剂界面中，乳化剂分子的亲油基团吸附于油相，而乳化剂的亲水基团则吸附于水相，二者共同排列成一种优质的界面膜，进而有效避免了乳化剂中乳化粒子的聚合。所以，在选择乳化剂的过程中。技术人员应该注意乳化剂在微乳化切削液中所发挥的降低乳化界面张力的重要作用，从而可以确保油滴表层具有很好的稳定性。一般情况下，非离子型的乳化剂与离子型的乳化剂相比，其具有很好的抗硬水功效，因此其不会受到溶液酸碱性平衡试验的巨大影响；而脂肪醇类离子型的乳化剂物质稳定性较好，特别是其具有良好的水溶性与生物降解性。对此，本文针对不同乳化剂的不同性能以及应用优缺点进行了实验和分析如表1，最终综合考量添加因素以及基础油的影响，并考虑到切削液在使用中的稳定性能，选择采用脂肪醇类的类离子型乳化剂以及水溶性的阴离子表面活性剂，本文选择了表1中的5号配方作为本文科学研制微乳化切削液的重要乳化材料。本文所选的乳化剂为油酸三乙醇胺，而助乳化剂为正丁醇，在此配方下，得到了稳定性好、透明度高的单相微型乳液体系，该体系是非常小的液珠以OW或WO形式形成的一种分散体，经检测该液珠的半径在10mm的量级范围内，可以确定这种透明的体系是微乳状液体。

除此之外，本文考虑到微乳化切削液中的乳化油含量远远高于基础油的含量，再加上其润滑性能较差的特点，因此可以通过选择添加一种润滑剂来进一步弥补微乳化切削液的润滑性不足这一缺点。本文所选用的润滑添加剂主要包括有机硼酸脂以及含氯的有机化合物、磷化物以及硫系化合物等。有机硼酸酯是一种具有多功能的绿色添加剂，不仅抗磨性较好，而且抗菌性显著，经常应用于我国工业生产过程中的防锈以及润滑。通过实践研究发现，硼酸酯通过添加其他的反应物以及经过水解作用可以生成新的沉淀物质，从而附着于切削加工工件的表层，从而形成一种良好的保护膜，进一步提高微乳化切削液的康摩擦性能。因此，本文在综合其他物质优点的基础上，采用三乙醇胺以及有机酸、硼酸三种物质的合成物作为集润滑性以及防锈性、表面活性为一体的多功能绿色添加剂。

表1　微乳化切削液制备中乳化剂的选择参数考察试验结果

2.2合理选择基础油

与其他的物质成分相比，基础油是微乳化切削液研制过程中的重要物质成分，通常而言，其含量的最佳配合比为10～30%，由于在实际研制微乳化切削液的过程中需要添加防锈剂以及乳化剂和其他的添加物质，因此本文考虑到微乳化液在加工切削以及存储过程中的安全性，最终决定采用粘度较低以及闪点较高的基础油，其主要的原料为白油，该油在40℃时的凝点以及粘度和闪点分别为－15℃、7.12mm2/s和138℃。

3　切削液制备方法与性能测试

3.1制备方法

通过将上述选好的微乳化切削液按照一定配方比例将硼酸以及有机酸这两种物质进行混合，再与过量三乙醇胺进行加热反应，经过一段时间的化学反应，最终将生成新的黄色透明合成剂，在此过程中需要在黄色透明合成剂中加入适量的水溶性组分以及乳化合成剂，通过将配置好的混合物与油溶性组分进行混合，最终再将选取的乳化剂加入到上述混合物质中，通过匀速均匀搅拌，从而得到本文所需要研制的棕红色透明液体。

本文在研制过程中通过科学确定不同配方下添加剂的使用量，为了保证制备工艺的科学性，又一次对制备工艺中所添加的各类添加剂进行了优化平衡试验，从而确保微乳化切削液的综合使用性能达到最好的状态。如表2数据表是本文在制备微乳化切削液过程中的具体组分［2］构成。

表2　微乳化切削液的组成

3.2性能测试

（1）本研制过程中对微乳化切削液的制备工艺进行了腐蚀性测试。工艺流程中通过将紫铜片以及铸铁片和铝合金试片按照我国工艺技术标准H/T0218中的相关制备技术要求进行了严格的打磨与清洁，并将打磨好的工艺试片置入5%的微乳化切削溶液中，为其进行玻璃盖加罩技术处理，再放入恒温为（55±2）℃的容器中，对其进行科学的试验观察，达到相关的试验标准时间后，将试验物质取出进行观测分析。

（2）在此过程中本文又对其进行了防锈试验，本试验过程采用我国微乳化切削液的GB/T6144-2010制备技术标准［3］进行测试分析，按照其中的要求将叠片以及铸铁单片放置于一定的容器中进行试验，对于单片防锈试验要采用吸管吸取一定量的试液置于试片中，然后再将试片放置于干燥的容器中，经过恒温为 （35±2）℃的恒温箱保存试验24h后将试片取出进行科学观测。而对于叠片的防锈试验要采用吸管吸取少量的试液置于试片中，然后再采用其他的试片将其表面打磨光滑与叠片置于一起一同放置于干燥的容器中，经过恒温为（35 ±2）℃的恒温箱保存4h，然后取出对其进行观察分析。

（3）本研究过程中对切削液的润滑性能进行了试验，通过在MS-800型四球式试验机上采用硬度为59～61HRC以及直径为12.7mm的二级GCr15轴承钢球进行润滑试验，将具体的运行参数设置为转速：1450r/min下试验10s，然后在显微镜下科学读取底球的磨斑直径［4］。

4　切削液的使用效果评价

本文经过试验之后再将所研制的新型微乳化液送往广西某切削数控轴承加工车间进行性能效果测试。试验结果表明，新型微乳化液切削同进口产品类似，不仅可以满足该车间数控切削加工技术工艺的生产要求，而且工件表面的质量较好，对技术工艺的生产人员不会造成任何的损伤，最主要的优点是其不会对数控切削机床产生溶蚀作用，因此工作的废液较少，更有利于技术人员的加工处理。

如表3是微乳化切削液性能技术指标及对比情况。

表3　微乳化切削液性能技术指标及对比情况

5　结束语

综上所述，微乳化切削液是一种新型的水基型金属加工液，这种润滑技术材料不仅有效弥补了传统润滑液材料应用过程中的不足之处，又有效融合了新型合成切削液与乳化液这两种技术材料的优点，因此在应用实际中具有诸多应用优点。例如其具有良好的渗透性以及润滑性、清洗性、防锈性以及使用周期长等特点，所以在我国工业技术领域已经成为一种合成切削液与乳化油的最佳替代产品。

［1］陈郁明，周建辉，周玉成，孙雪飞.可生物降解的环保型镁合金微乳化切削液的制备［J］.电镀与涂饰，2015，04：181～188.

［2］蒋淦相，熊红旗，贾继欣，高 燕.多功能长效极压乳化切削液的研制［J］.润滑与密封，2015，06：104～110+132.

［3］张 俊，孟 瑶.缓蚀剂在微乳化切削液中对铝合金防腐蚀性能的研究［J］.轻金属，2011，04：55～59.

［4］王浩庆，陈波水，方建华.镁合金微乳化切削液的研制［J］.合成润滑材料，2011，38.

王向军（1965-），男，工程师，本科，主要从事新化学产品开发和研究等方面的工作。

TG501.5

A

2095-2066（2016）12-0240-02

2016-3-25

王石平（1970-），男，工程师，硕士，主要从事化学工程和工艺设计、新化学产品开发和研究等方面的工作。