[發明專利]基于超臨界二氧化碳的金屬加工潤滑制劑

有效

• 申請號: 200680022912.2
• 申請日: 2006-04-28
• 公開（公告）號: CN101208415A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: S·J·斯科洛斯;K·F·哈耶斯;A·克拉倫斯
• 申請（專利權）人: 密執安大學評議會
• 主分類號: C10M169/04
• 分類號: C10M169/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉冬;林森

相關申請的交叉引用

本申請要求2005年4月29日提交的美國臨時專利申請系列第60/676,531號的權益。

關于聯邦資助的研究或開發的聲明

本發明在來自National?Science?Foundation(NSF)、基金編號DMII0093514的基金和來自National?Science?Foundation(NSF)/Environmental?Protection?Agency(EPA)、基金編號RD?83134701的基金支持的研究期間產生。美國政府擁有本發明中的某些權力。

技術背景

本公開涉及金屬加工，并且更具體地涉及用于金屬加工的潤滑劑。

金屬加工液(MWF)在多種金屬加工過程(金屬加工過程的一些非限制性實例包括切削過程、成型過程等)期間潤滑和冷卻金屬并且對適當的加工功能有用。具體地，MWF增加工具壽命，大大確保適當的表面光潔度，允許更快的制造率并降低機械加工期間的能量消耗。金屬加工液通常是水包油乳狀液，其中油潤滑切削帶，而水冷卻切削帶。然而，油與水的混合物有可能使MWF造成環境問題和職業健康問題。這可能歸咎于(至少部分如此)可以在這些流體內聚集的金屬、有機成分和微生物，和在機械加工過程中極過量地噴射這些液體時可能形成的氣溶膠。可以由這些油溶液形成的氣溶膠降低車間內的空氣質量并且在某些情況下可能潛在地對工人造成急性和/或慢性皮膚影響及肺影響。水包油乳狀液容易因微生物侵襲和硬水離子聚集而隨時間出現質量下降，這可能造成廢棄物處理問題，尤其當混合物含有有毒添加劑時。因此當MEF達到最終使用壽命時，它們可以變成有害廢棄物。如果可以使用除水以外的其它溶劑提供最小量的潤滑作用，則可以基本消除與MWF有關的諸多環境問題及健康問題。

因此，理想的是使用非水溶劑提供最小必需量的金屬加工潤滑作用。這樣的替代性溶劑可以有利地減少或消除與水基MWF有關的問題，并且因此減少或消除對傳統MWF維護系統或處理系統如泵和分離系統的需要。另外，送遞最小量的潤滑可以保護資源，維持更一致的高質量加工操作，并減少使用壽命周期排放，與此同時大大有助于消除潛在的與傳統水基MWF有關的健康風險和變質問題。

發明簡述

用于在金屬加工過程期間潤滑金屬工件的方法包括在金屬加工過程期間送遞超臨界二氧化碳至工件。超臨界二氧化碳作為潤滑劑、冷卻劑、碎屑排空劑和/或用于另一種潤滑劑或緩蝕劑的載體。

附圖簡述

本公開的實施方案的目的、特征和益處通過參考如下詳述的說明和附圖將顯而易見，在其中：

圖1是顯示實驗設置的示意圖，所述實驗設置包含本公開的實施方案；

圖2A是使用水基MWF的攻絲扭矩的試驗照片；

圖2B是根據本公開中實施方案的使用超臨界CO₂基MWF的攻絲扭矩試驗的照片；

圖3是描繪對如下水基MWF和超臨界CO₂基MWF的攻絲扭矩效率的圖：僅用超臨界CO₂(3A)；石油MWF微乳狀液(3B)；大豆油MWF微乳狀液(3C)；僅用大豆油(3D)和超臨界CO₂內的大豆油(3E)；

圖4a是掃描電子顯微圖(SEM)，該顯微圖顯示僅用超臨界CO₂切削的一塊1018冷軋鋼的碎屑表面的放大圖；

圖4b是SEM，該SEM顯示在用石油MWF微乳狀液切削的一塊1018冷軋鋼的碎屑表面的放大圖；

圖4c是SEM，該SEM顯示在用大豆油MWF微乳狀液切削的一塊1018冷軋鋼的碎屑表面的放大圖；

圖4d是SEM，該SEM顯示僅用大豆油切削的一塊1018冷軋鋼的碎屑表面的放大圖；并且

圖4e是SEM，該SEM顯示用超臨界CO₂內的大豆油切削的一塊1018冷軋鋼的碎屑表面的放大圖。

實施方案的詳細描述