一种金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法与流程

1.本发明涉及金属板切削液，具体地说，涉及一种金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法。

背景技术：

2.金属切削加工是金属加工中最常见、应用最广泛的一种。金属材料按预定规格进行切削(或磨削)加工时，为了减轻工具与工件之间的摩擦，增加润滑性，带走因摩擦而产生的热量和提高生产率，在工具与被切削的金属材料之间注入的液体，成为切削液。切削液在金属切削加工过程中起到润滑并冷却加工工具和部件的作用，其性能指标直接影响切削加工的质量、效率和成本。
3.现有技术中切削液通常分为油基切削液与水基切削液，一般油基切削液润滑性能好，但冷却性能差，而水基切削液又存在润滑性和防锈效果差的问题，从而造成大量的设备在运行过程中因生锈、腐蚀而报废，缩短了设备的使用寿命，从而加大成本。其次，钝化能使金属变得稳定，从本质上讲这是由于金属表面上覆盖了一层氧化膜，提高了金属的抗腐蚀性能，因此，在不影响切削液使用性能的前提下，研发具有优异防锈性能的水基钝化切削液就显得很重要。
4.鉴于此，急需一种具有高润滑性和高防锈性能的金属板切割表面钝化切削液来改善现有技术的不足。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，包括以下步骤：
7.s1、采用带有搅拌装置的反应釜，加入机械油和聚山梨酯-80，搅拌均匀制得油相，聚山梨酯-80为亲水性的表面活性剂，加入至机械油中可提高润滑性和水溶性能；
8.s2、采用带有搅拌装置的反应釜，加入油酸和三乙醇胺，搅拌均匀制得水相，通过油酸与三乙醇胺制得的油酸三乙醇胺酯，具有较好的润滑性和清洗效果；
9.s3、将制备的油相加入至水相中混合，制得基础油，之后依次加入金属钝化剂、防锈剂和极压抗磨剂至基础油中，搅拌均匀制得混合液。
10.s4、加入乳化剂至制备的混合液中，搅拌均匀的到乳化液，步骤(2)中，油酸与三乙醇胺反应生成的水相，还具有较好的乳化性，该水相还可作为表面活性剂，与本发明乳化剂复配使的乳化效果进一步提高，同时节省了成本，接着加入去离子水至乳化液中继续搅拌，加入消泡剂处理后，制得切削液。
11.作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，机械油与聚山梨酯-80摩尔比为2:1。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述s2中，油酸和三乙醇胺摩尔比为1:1。
13.作为本技术方案的进一步改进，所述s3中，油相与水相摩尔比为1:5-10。
14.作为本技术方案的进一步改进，所述s3中，加入金属钝化剂、防锈剂和极压抗磨剂至基础油中搅拌速率为200-300r/min。
15.作为本技术方案的进一步改进，所述s4中，搅拌速率为300-400r/min。
16.作为本技术方案的进一步改进，所述切削液按以下重量份配比：基础油50-80份、乳化剂1-5份、金属钝化剂1-5份、防锈剂2-7份和极压抗磨剂1-5份。
17.作为本技术方案的进一步改进，所述金属钝化剂优选采用乙二胺四乙酸二钠和n，n
’‑
二水杨叉-1，2-丙二胺中的至少一种，通过加入的金属钝化剂，使切削液可在金属表面形成一种非常薄、致密的、覆盖性能好和吸附性好的钝化膜，用于隔绝金属与腐蚀介质之间的接触，从而起到防腐的作用。
18.作为本技术方案的进一步改进，所述防锈剂优选采用硼酸酯、碳酸钠、苯甲酸钠、和氢氧化钠中的一种或多种，油酸与三乙醇胺生成的水相不仅具有较好的润滑性，还具有较好的防锈性，而水相与防锈剂之间进行复配，使得复配后的防锈剂具有较好的防锈性能和水溶性能。
19.作为本技术方案的进一步改进，所述极压减摩剂优选采用硫化脂肪酸皂和氯化脂肪聚醚中的至少一种。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果：
21.该金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法中，所制备的油相具有较好的润滑性能，同时水溶性能较好，与制备的水相之间混合，生成具有较好的润滑性和亲水性的基础油，该基础油具有传统油基切削液的润滑性和水基切削液的冷却性能，同时加入的防锈剂还可以水相之间进行复配，使得防锈剂不仅具有防锈性还有较好的水溶性能，增加了防锈剂的流平性，使得制备的切削液膜层覆盖率高，致密性强，防锈性能大大提高。
附图说明
22.图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.根据图1所示，本发明实施例提供一种金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，包括以下步骤：
25.(1)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入机械油和聚山梨酯-80，按摩尔比2:1，搅拌均匀制得油相，聚山梨酯-80为亲水性的表面活性剂，加入至机械油中可提高润滑性和水溶性能；
26.(2)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入油酸和三乙醇胺，按摩尔比1:1，搅拌均匀制得水相，通过油酸与三乙醇胺制得的油酸三乙醇胺酯，具有较好的润滑性和清洗效果；
27.(3)、将制备的油相加入至水相中，按摩尔比为1:5-10混合，制得基础油，之后依次
加入金属钝化剂、防锈剂和极压抗磨剂至基础油中，在搅拌速率为200-300r/min的条件下，搅拌均匀制得混合液。
28.(4)、加入乳化剂至制备的混合液中，在搅拌速率为300-400r/min的条件下，搅拌均匀的到乳化液，步骤(2)中，油酸与三乙醇胺反应生成的水相，还具有较好的乳化性，该水相还可作为表面活性剂，与本发明乳化剂复配使的乳化效果进一步提高，同时节省了成本，接着加入去离子水至乳化液中继续搅拌，加入消泡剂处理后，制得切削液。
29.在上述基础上：
30.各原料按以下重量份配比：基础油50-80份、乳化剂1-5份、金属钝化剂1-5份、防锈剂2-7份和极压抗磨剂1-5份。
31.金属钝化剂优选采用乙二胺四乙酸二钠和n，n
’‑
二水杨叉-1，2-丙二胺中的至少一种，通过加入的金属钝化剂，使切削液可在金属表面形成一种非常薄、致密的、覆盖性能好和吸附性好的钝化膜，用于隔绝金属与腐蚀介质之间的接触，从而起到防腐的作用。
32.防锈剂优选采用硼酸酯、碳酸钠、苯甲酸钠、和氢氧化钠中的一种或多种，油酸与三乙醇胺生成的水相不仅具有较好的润滑性，还具有较好的防锈性，而水相与防锈剂之间进行复配，使得复配后的防锈剂具有较好的防锈性能和水溶性能。
33.极压减摩剂优选采用硫化脂肪酸皂和氯化脂肪聚醚中的至少一种，用于减摩提升切削液的润滑性。
34.本发明中，所制备的油相具有较好的润滑性能，同时水溶性能较好，与制备的水相之间混合，生成具有较好的润滑性和亲水性的基础油，该基础油具有传统油基切削液的润滑性和水基切削液的冷却性能，同时加入的防锈剂还可以水相之间进行复配，使得防锈剂不仅具有防锈性还有较好的水溶性能，增加了防锈剂的流平性，使得制备的切削液膜层覆盖率高，致密性强，防锈性能大大提高。
35.根据不同的原料用量，通过以下具体的实施例来对本发明提供的金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法进一步说明。
36.实施例1
37.(1)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入机械油和聚山梨酯-80，按摩尔比2:1，搅拌均匀制得油相；
38.(2)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入油酸和三乙醇胺，按摩尔比1:1，搅拌均匀制得水相；
39.(3)、将制备的油相加入至水相中，按摩尔比为1:5混合，制得基础油，之后依次加入金属钝化剂1份、防锈剂2份和极压抗磨剂1份至基础油50份中，在搅拌速率为200r/min的条件下，搅拌均匀制得混合液。
40.(4)、加入乳化剂1份至制备的混合液中，在搅拌速率为300r/min的条件下，搅拌均匀的到乳化液，接着加入去离子水至乳化液中继续搅拌，加入消泡剂处理后，制得切削液。
41.实施例2
42.(1)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入机械油和聚山梨酯-80，按摩尔比2:1，搅拌均匀制得油相；
43.(2)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入油酸和三乙醇胺，按摩尔比1:1，搅拌均匀制得水相；
44.(3)、将制备的油相加入至水相中，按摩尔比为1:8混合，制得基础油，之后依次加入金属钝化剂3份、防锈剂5份和极压抗磨剂3份至基础油60份中，在搅拌速率为250r/min的条件下，搅拌均匀制得混合液。
45.(4)、加入乳化剂3份至制备的混合液中，在搅拌速率为350r/min的条件下，搅拌均匀的到乳化液，接着加入去离子水至乳化液中继续搅拌，加入消泡剂处理后，制得切削液。
46.实施例3
47.(1)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入机械油和聚山梨酯-80，按摩尔比2:1，搅拌均匀制得油相；
48.(2)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入油酸和三乙醇胺，按摩尔比1:1，搅拌均匀制得水相；
49.(3)、将制备的油相加入至水相中，按摩尔比为1:10混合，制得基础油，之后依次加入金属钝化剂5份、防锈剂7份和极压抗磨剂5份至基础油80份中，在搅拌速率为300r/min的条件下，搅拌均匀制得混合液。
50.(4)、加入乳化剂5份至制备的混合液中，在搅拌速率为400r/min的条件下，搅拌均匀的到乳化液，接着加入去离子水至乳化液中继续搅拌，加入消泡剂处理后，制得切削液。
51.实施例4
52.(1)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入机械油和聚山梨酯-80，按摩尔比2:1，搅拌均匀制得油相；
53.(2)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入油酸和三乙醇胺，按摩尔比1:1，搅拌均匀制得水相；
54.(3)、将制备的油相加入至水相中，按摩尔比为1:8混合，制得基础油，之后依次加入金属钝化剂3份、防锈剂3份和极压抗磨剂3份至基础油80份中，在搅拌速率为300r/min的条件下，搅拌均匀制得混合液。
55.(4)、加入乳化剂5份至制备的混合液中，在搅拌速率为400r/min的条件下，搅拌均匀的到乳化液，接着加入去离子水至乳化液中继续搅拌，加入消泡剂处理后，制得切削液。
56.实施例5
57.(1)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入机械油和聚山梨酯-80，按摩尔比2:1，搅拌均匀制得油相；
58.(2)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入油酸和三乙醇胺，按摩尔比1:1，搅拌均匀制得水相；
59.(3)、将制备的油相加入至水相中，按摩尔比为1:5混合，制得基础油，之后依次加入金属钝化剂1份、防锈剂2份和极压抗磨剂1份至基础油70份中，在搅拌速率为300r/min的条件下，搅拌均匀制得混合液。
60.(4)、加入乳化剂4份至制备的混合液中，在搅拌速率为400r/min的条件下，搅拌均匀的到乳化液，接着加入去离子水至乳化液中继续搅拌，加入消泡剂处理后，制得切削液。
61.表1实施例1-5各原料用量
[0062][0063]
为了验证本发明实施例制备的钝化切削液具有较好的防锈性，通过以下对比例来对本发明实施例提供的金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法进行比较说明。
[0064]
对比例1
[0065]
本对比例采用实施例1的制备方法，去除油相的制备和添加，单独采用水相作为基础油使用，其余原料和方法不变，具体步骤如下：
[0066]
(1)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入油酸和三乙醇胺，按摩尔比1:1，搅拌均匀制得水相；
[0067]
(2)、依次加入金属钝化剂1份、防锈剂2份和极压抗磨剂1份至水相50份中，在搅拌速率为200r/min的条件下，搅拌均匀制得混合液。
[0068]
(3)、加入乳化剂1份至制备的混合液中，在搅拌速率为300r/min的条件下，搅拌均匀的到乳化液，接着加入去离子水至乳化液中继续搅拌，加入消泡剂处理后，制得切削液。
[0069]
对比例2
[0070]
本对比例采用实施例2的制备方法，去除油相的制备和添加，单独采用水相作为基础油使用，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例1相似，本对比例不再赘述。
[0071]
对比例3
[0072]
本对比例采用实施例3的制备方法，去除油相的制备和添加，单独采用水相作为基础油使用，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例1相似，本对比例不再赘述。
[0073]
对比例4
[0074]
本对比例采用实施例4的制备方法，去除油相的制备和添加，单独采用水相作为基础油使用，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例1相似，本对比例不再赘述。
[0075]
对比例5
[0076]
本对比例采用实施例5的制备方法，去除油相的制备和添加，单独采用水相作为基础油使用，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例1相似，本对比例不再赘述。
[0077]
表2对比例1-5各原料用量
[0078][0079]
对比例6
[0080]
本对比例采用实施例1的制备方法，去除水相的制备和添加，单独采用油相作为基础油使用，其余原料和方法不变，具体步骤如下：
[0081]
(1)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入机械油和聚山梨酯-80，按摩尔比2:1，搅拌均匀制得油相；
[0082]
(2)、依次加入金属钝化剂1份、防锈剂2份和极压抗磨剂1份至油相50份中，在搅拌速率为200r/min的条件下，搅拌均匀制得混合液。
[0083]
(3)、加入乳化剂1份至制备的混合液中，在搅拌速率为300r/min的条件下，搅拌均匀的到乳化液，接着加入去离子水至乳化液中继续搅拌，加入消泡剂处理后，制得切削液。
[0084]
对比例7
[0085]
本对比例采用实施例2的制备方法，去除水相的制备和添加，单独采用油相作为基础油使用，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例6相似，本对比例不再赘述。
[0086]
对比例8
[0087]
本对比例采用实施例3的制备方法，去除水相的制备和添加，单独采用油相作为基础油使用，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例6相似，本对比例不再赘述。
[0088]
对比例9
[0089]
本对比例采用实施例4的制备方法，去除水相的制备和添加，单独采用油相作为基础油使用，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例6相似，本对比例不再赘述。
[0090]
对比例10
[0091]
本对比例采用实施例5的制备方法，去除水相的制备和添加，单独采用油相作为基础油使用，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例6相似，本对比例不再赘述。
[0092]
表3对比例6-10各原料用量
[0093][0094][0095]
对比例11
[0096]
本对比例采用实施例1的制备方法，去除防锈剂的添加，其余原料和方法不变，具体步骤如下：
[0097]
(1)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入机械油和聚山梨酯-80，按摩尔比2:1，搅拌均匀制得油相；
[0098]
(2)、采用带有搅拌装置的反应釜，加入油酸和三乙醇胺，按摩尔比1:1，搅拌均匀制得水相；
[0099]
(3)、将制备的油相加入至水相中，按摩尔比为1:5混合，制得基础油，之后依次加入金属钝化剂1份和极压抗磨剂1份至基础油50份中，在搅拌速率为200r/min的条件下，搅拌均匀制得混合液。
[0100]
(4)、加入乳化剂1份至制备的混合液中，在搅拌速率为300r/min的条件下，搅拌均匀的到乳化液，接着加入去离子水至乳化液中继续搅拌，加入消泡剂处理后，制得切削液。
[0101]
对比例12
[0102]
本对比例采用实施例2的制备方法，去除防锈剂的添加，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例11相似，本对比例不再赘述。
[0103]
对比例13
[0104]
本对比例采用实施例3的制备方法，去除防锈剂的添加，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例11相似，本对比例不再赘述。
[0105]
对比例14
[0106]
本对比例采用实施例4的制备方法，去除防锈剂的添加，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例11相似，本对比例不再赘述。
[0107]
对比例15
[0108]
本对比例采用实施例5的制备方法，去除防锈剂的添加，其余原料和方法不变，具体步骤与对比例11相似，本对比例不再赘述。
[0109]
表4对比例11-15各原料用量
[0110][0111]
试验例
[0112]
本试验例将上述实施例1-5和对比例1-15提供的切割液，按gb/t6144-85进行单片防锈性能试验；将各保护液分别水稀释配制成浓度为15％，然后采用攻丝扭矩仪测试润滑性，具体检测指标件表5-表8。
[0113]
表5实施例1-5各样品检测指标
[0114][0115][0116]
根据表5所示，本发明实施例1-5提供的切削液样品均具有较好的防锈性能和润滑性；
[0117]
表6对比例1-5各样品检测指标
[0118][0119]
根据表6所示，本发明对比例1-5提供的切削液样品，在除去油相后，相较于实施例
1-5提供的切削液样品，防锈性能下降不明显，但润滑性大幅度下降，说明本发明切削液制备时加入油相是影响润滑性的重要因素。
[0120]
表7对比例6-10各样品检测指标
[0121][0122]
根据表7所示，本发明对比例6-10提供的切削液样品，在除去水相后，相较于实施例1-5提供的切削液样品，防锈性能下降明显，润滑性下降明显，说明本发明切削液制备时加入水相是影响防锈性和润滑性的重要因素。
[0123]
表8对比例11-15各样品检测指标
[0124][0125]
根据表8所示，本发明对比例11-15提供的切削液样品，在除去防锈剂后，相较于实施例1-5提供的切削液样品，防锈性能大幅度下降，润滑性没有明显下降，说明本发明切削液制备时加入防锈剂是影响防锈性的重要因素。
[0126]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、采用带有搅拌装置的反应釜，加入机械油和聚山梨酯-80，搅拌均匀制得油相；s2、采用带有搅拌装置的反应釜，加入油酸和三乙醇胺，搅拌均匀制得水相；s3、将制备的油相加入至水相中混合，制得基础油，之后依次加入金属钝化剂、防锈剂和极压抗磨剂至基础油中，搅拌均匀制得混合液。s4、加入乳化剂至制备的混合液中，搅拌均匀的到乳化液，接着加入去离子水至乳化液中继续搅拌，加入消泡剂处理后，制得切削液。2.根据权利要求1所述的金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，其特征在于：所述s1中，机械油与聚山梨酯-80摩尔比为2:1。3.根据权利要求1所述的金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，其特征在于：所述s2中，油酸和三乙醇胺摩尔比为1:1。4.根据权利要求1所述的金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，其特征在于：所述s3中，油相与水相摩尔比为1:5-10。5.根据权利要求1所述的金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，其特征在于：所述s3中，加入金属钝化剂、防锈剂和极压抗磨剂至基础油中搅拌速率为200-300r/min。6.根据权利要求1所述的金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，其特征在于：所述s4中，搅拌速率为300-400r/min。7.根据权利要求1所述的金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，其特征在于：所述切削液按以下重量份配比：基础油50-80份、乳化剂1-5份、金属钝化剂1-5份、防锈剂2-7份和极压抗磨剂1-5份。8.根据权利要求1所述的金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，其特征在于：所述金属钝化剂优选采用乙二胺四乙酸二钠和n，n
’‑
二水杨叉-1，2-丙二胺中的至少一种。9.根据权利要求1所述的金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，其特征在于：所述防锈剂优选采用硼酸酯、碳酸钠、苯甲酸钠、和氢氧化钠中的一种或多种。10.根据权利要求1所述的金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法，其特征在于：所述极压减摩剂优选采用硫化脂肪酸皂和氯化脂肪聚醚中的至少一种。

技术总结

本发明涉及金属板切削液，具体地说，涉及一种金属板切割表面保护钝化切削液的制备方法。其包括以下步骤：加入机械油和聚山梨酯-80，搅拌均匀制得油相；加入油酸和三乙醇胺，搅拌均匀制得水相；将制备的油相加入至水相中混合，制得基础油，之后依次加入金属钝化剂、防锈剂和极压抗磨剂至基础油中，搅拌均匀制得混合液；加入乳化剂至制备的混合液中，消泡剂处理后，制得切削液；本发明中所制备的油相具有较好的润滑性能，同时水溶性能较好，与制备的水相之间混合，生成具有较好的润滑性和亲水性的基础油，同时加入的防锈剂还可以水相之间进行复配，使得防锈剂性能大大提高。使得防锈剂性能大大提高。使得防锈剂性能大大提高。