[發明專利]水基金屬切削液組合物及制備方法

無效

• 申請號: 200710078094.4
• 申請日: 2007-12-25
• 公開（公告）號: CN101469289A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 王曉波;王建華;張明;趙改青;夏延秋
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C10M173/02
• 分類號: C10M173/02;C10N40/22
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司
• 代理人: 方曉佳

技術領域

本發明涉及金屬加工潤滑技術，特別涉及一種含納米潤滑添加劑的環境友好水基金屬切削液及其制備方法。

背景技術

眾所周知，在金屬切削加工中切削液是必不可少的。隨著機械加工業的發展，人們開始大力發展先進的制造技術，同時不斷涌現出新工藝來適應新材料的加工，這都需要新型的高性能切削液來滿足加工要求。更重要的是，隨著人們環保意識的增強，清潔生產、綠色制造已成為發展先進制造技術的主題之一。由于切削液在使用、處理、排放過程中占有和消耗大量的能源和資源，與此發生的相關的費用約占生產加工總費用的30％。所以，研究和開發新型切削液來滿足越來越高的加工要求，同時節能降耗，改善和減少切削液等因素給環境帶來的污染，實現制造過程中的清潔化生產，是我們面臨的新課題。隨著切削速度的提高和切削熱的大大增加，油基切削液因油的導熱性和比熱較水小得多，因此用油作為切削液已不能滿足要求。目前，冷卻性能較好的水基切削液得到了很大的發展。

對于水基切削液的性能通常具有如下的要求：(1)優異的極壓抗磨性；(2)優良的防銹性；(3)較好的抗硬水性；(4)對環境無污染；(5)與其他添加劑物質有良好的配伍性；(6)化學穩定性及抗微生物特性；(7)對多種切削方式及工件材料的廣泛通用性。在上述性能中，極壓抗磨性能對切削液的使用性能至關重要，極壓抗磨性能差的切削液會導致、切削刀具的損壞，被加工工件表面質量不過關等。切削液極壓抗磨性能的提升是通過加入潤滑添加劑而獲得的，因此，切削液發展的關鍵是優異潤滑添加劑的獲得。

當前，用于水基切削液的潤滑添加劑主要為一些含S、P、Cl等元素的有機化合物，它們雖有一定的極壓抗磨性能，但會對環境造成嚴重污染。隨著人們對工作、生活環境要求的提高，這些添加劑的使用將受到越來越嚴格的控制。從而，使用環境友好的潤滑添加劑發展新型切削液的配方具有重要的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種環境友好水基金屬切削液組合物，其具有良好潤滑性能的和環境友好的特征。

本發明的另一目的在于提供一種環境友好水基金屬切削液組合物的制備方法。

本發明通過下述技術方案實現：

一種水基金屬切削液組合物，包括如下組分和含量，其中，含量以重量百分數計：

膠溶納米二氧化硅：??0.1～20％

聚乙二醇：??????????0.1～20％

硼化二乙醇胺：??????0.2～1.0％

苯三唑：????????????0.1～0.3％

去離子水：??????????余量。

所述的膠溶納米二氧化硅，是指可形成穩定膠體分散體系的、粒徑在5～500納米間的無定形二氧化硅顆粒。

所述的聚乙二醇分子量范圍在50～8000之間。

水基金屬切削液組合物的制備方法，其特征為該方法由以下步驟組成：(a)配制正硅酸乙酯的無水乙醇溶液，(b)在攪拌下加入一定量的氨水，于攪拌下反應0.5～24小時，(c)加入聚乙二醇組份，(d)蒸去溶劑及氨水，然后加熱至100～200℃反應0.5～1小時得到膠溶納米二氧化硅(e)加入去離子水、硼化二乙醇胺以及苯三唑進行混合。

在上述制備方法中，正硅酸乙酯的無水乙醇溶液摩爾濃度為0.01～0.5摩爾/升。

在上述制備方法中，加入氨水的量為正硅酸乙酯無水乙醇溶液重量的2～20％。

采用上述方法制備的水基金屬切削液組合物，其中含有0.1～20％的納米氧化硅，氧化硅的粒徑根據反應條件可以在5～500納米間調控，氧化硅與其它組份形成了穩定的膠體分散液，使所制備水基金屬切削液組合物呈透明或乳白色半透明清液，即使長期靜置也不會發生氧化硅顆粒的析出或沉淀。

所說的氧化硅的粒徑根據反應條件可以在5～500納米間調控，是指通過加氨水的量來實現。

眾所周知，氧化硅是一種無毒害物質。同時，氧化硅的納米顆粒具有獨特的光、電、磁、熱、超導及力學特性。如，添加納米二氧化硅的塑料產品其防水性能、透明度和韌性大大提高；添加納米二氧化硅的橡膠，其彈性、耐磨性都會明顯優于常規的炭黑作填料的橡膠；添加納米二氧化硅，可改善溶劑基涂料的懸浮穩定性差、觸變性差、耐候性差、耐洗刷性差等缺點，涂膜與墻體結合強度、涂膜硬度、表面自潔能力等也顯著增加。

本發明的研究發現，將環境友好的氧化硅納米顆粒引入金屬切削液的配方體系中可極大的提高切削液的潤滑性能。