一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液及其制备方法

1.本发明属于润滑技术领域，尤其是涉及一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液及其制备方法。


背景技术：

2.铝合金通常由铜、锌、锰、矽、镁等合金元素组成。目前技术中，铝合金密度低，但强度较高，可塑性良好，可用于各类成型加工，具有良好的导电性、导热性及抗腐蚀性，在工业上的应用量仅次于钢材，被大量应用于航天航空、汽车制造、化学工业等领域。
3.铝合金是一种在加工过程中经常会遇到问题的相对较软的金属。其熔点相对较低，因此在加工时很容易出现铝屑集聚于刀刃处，特别是在高速攻丝时，刀刃容易发生熔焊，这将不利于刀具的持续加工。此外，铝合金还容易在较碱性或较酸性环境下腐蚀并变黑。此外，铝合金的热膨胀系数较大，在切削时产生的热能容易扩散到工件上，导致工件变形，从而降低加工精度。因此，对于铝合金的加工过程，需要采取一系列措施来克服这些问题，确保加工精度和效率。
4.因此，仅仅使用简单的全合成和半合成切削液难以满足复杂的加工工况的需求。全合成和半合成切削液形成的润滑膜较薄且附着力较差，这在铝合金加工过程中会容易出现润滑膜破裂的情况，从而导致刀具与工件表面直接接触而损伤刀具。在边界润滑的情况下，当润滑油所提供的润滑膜破裂时，需要使用挤压剂与金属表面反应形成润滑膜，以防止金属发生熔焊现象。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在提出一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液及其制备方法，能够有效地维持在切削和攻丝挤压过程中润滑剂和金属表面之间所生成的边界膜的完整性，从而达到减少摩擦力的目的。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液，包括如下组分：
8.去离子水5-10份；
9.复合碱储备剂4-6份；
10.水基防锈剂3-5份；
11.基础油40-50份；
12.润滑脂15-20份；
13.极压剂8-10份；
14.抗硬水剂3-5份；
15.乳化剂8-10份；
16.耦合剂1-2份；
17.缓蚀剂0.5-1份；
18.杀菌剂2-3份；
19.消泡剂0.1-0.3份。
20.进一步的，所述复合碱储备剂包括n-甲基二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇、二异丙醇胺、二甘醇胺、1-氨基-2-甲基-2-丙醇、二环己胺、二正己胺中的两种或三种及以上。
21.进一步的，所述水基防锈剂包括新葵酸、葵二酸、十二碳二元羧酸、三元羧酸的两种或三种及以上。
22.进一步的，所述极压剂包括磷酸酯铵盐、磷酸酯、硫化烯烃、硫化脂肪酸、氯化脂肪酸中的两种或三种及以上。
23.进一步的，所述抗硬水剂包括醇醚羧酸、乙二胺四乙酸四钠中的一种或多种。
24.进一步的，所述乳化剂包括山梨醇酐单油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷氧基化脂肪醇、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
25.进一步的，所述耦合剂包括异构十四十五醇、二乙二醇单丁醚、聚乙二醇、乙二醇中的一种或多种；
26.优选的，所述缓蚀剂包括苯丙三氮唑；
27.优选的，所述杀菌剂包括均三嗪、异噻唑啉酮、吡啶甲酸盐、对羟基苯甲酸、氯化苯二氧杂环庚烷中的一种或多种；
28.优选的，所述消泡剂包括有机硅消泡剂；
29.优选的，所述基础油包括10号环烷基白油、4006环烷基白油、26号环烷基白油、氧化菜籽油、棕榈油、椰子油中的一种或多种。
30.一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液的制备方法，将去离子水、复合碱储备剂、水基防锈剂、基础油、润滑脂、极压剂、抗硬水剂、乳化剂、耦合剂、缓蚀剂、杀菌剂、消泡剂混合、搅拌，得到铝合金切削液。
31.相对于现有技术，本发明所述的一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液及其制备方法具有以下优势：
32.本发明制得的铝合金切削液具有优异的极压抗磨性能和润滑性能，可防止因挤压抗磨性能和润滑性能不足所导致的粘刀现象，针对铝合金加工时易腐蚀发黑，提高了缓蚀性能和调整了ph值，且抗硬水能力高，在8000ppm硬水下仍能维持不析出不沉淀，适用于铝合金切削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削和锯切等加工方式。
附图说明
33.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
34.图1为本发明实施例所述的实施例和对比例的攻丝扭矩-挤压图；
35.图2为本发明实施例所述的实施例和对比例的攻丝扭矩-切削图。
具体实施方式
36.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
38.实施例1
39.本实施例提供一种高极压抗磨性和润滑性的铝合金切削液，由如下重量百分比的各原料组分组成：3％n-甲基二乙醇胺、3％三乙醇胺、2％葵二酸、2％十二碳二元羧酸、50％10号环烷基白油、3％棕榈油异丙酯、3％妥尔油脂肪酸、1％磷酸酯铵盐、2％磷酸酯、3％醇醚羧酸、5％脂肪醇聚氧乙烯醚、3％烷氧基化脂肪醇、2％异构十四十五醇、0.5％苯丙三氮唑、2％均三嗪、0.1％有机硅消泡剂以及水余量。
40.实施例2
41.本实施例提供一种高极压抗磨性和润滑性的铝合金切削液，由如下重量百分比的各原料组分组成：3％n-甲基二乙醇胺、3％三乙醇胺、2％葵二酸、2％十二碳二元羧酸、50％10号环烷基白油、3％四聚蓖麻油酸酯、5％妥尔油脂肪酸、3％磷酸酯铵盐、2％磷酸酯、3％醇醚羧酸、5％山梨醇酐单油酸酯、1％失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、1％异构十四十五醇、0.5％苯丙三氮唑、2.5％均三嗪、0.1％有机硅消泡剂以及水余量。
42.实施例3
43.本实施例提供一种高极压抗磨性和润滑性的铝合金切削液，由如下重量百分比的各原料组分组成：2％二甘醇胺、4％三乙醇胺、2％葵二酸、2％十二碳二元羧酸、50％4006白油、3％棕榈油异丙酯、3％四聚蓖麻油酸酯、3％磷酸酯、1％氯化脂肪酸、1％硫化脂肪酸、3％醇醚羧酸、4.5％烷氧基化脂肪醇、3％山梨醇酐单油酸酯、0.5％苯丙三氮唑、2％均三嗪、0.1％有机硅消泡剂以及水余量。
44.对比例1
45.本对比例提供一种铝合金切削液，由如下重量百分比的各原料组分组成：6％三乙醇胺、2％葵二酸、2％十二碳二元羧酸、50％10号环烷基白油、3％棕榈油异丙酯、3％妥尔油脂肪酸、1％磷酸酯铵盐、2％磷酸酯、3％醇醚羧酸、5％脂肪醇聚氧乙烯醚、3％烷氧基化脂肪醇、2％异构十四十五醇、0.5％苯丙三氮唑、2％均三嗪、0.1％有机硅消泡剂以及水余量。
46.对比例2
47.本对比例提供一种铝合金切削液，由如下重量百分比的各原料组分组成：3％n-甲基二乙醇胺、3％三乙醇胺、2％葵二酸、2％十二碳二元羧酸、50％10号环烷基白油、3％棕榈油异丙酯、5％妥尔油脂肪酸、3％磷酸酯铵盐、2％磷酸酯、3％醇醚羧酸、5％山梨醇酐单油酸酯、1％失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、1％异构十四十五醇、0.5％苯丙三氮唑、2.5％均三嗪、0.1％有机硅消泡剂以及水余量。
48.对比例3
49.本对比例提供一种铝合金切削液，由如下重量百分比的各原料组分组成：2％二甘醇胺、4％三乙醇胺、2％葵二酸、2％十二碳二元羧酸、50％4006白油、3％棕榈油异丙酯、3％四聚蓖麻油酸酯、2％磷酸酯、2％氯化脂肪酸、1％硫化脂肪酸、3％醇醚羧酸、4.5％烷氧基化脂肪醇、3％山梨醇酐单油酸酯、0.5％苯丙三氮唑、2％均三嗪、0.1％有机硅消泡剂以及水余量。
50.实施例1～3和对比例1～3基础理化指标和测试项目见表1
51.表1:
[0052][0053][0054]
实施例1～3和对比例1～3极压性能和润滑性能测试
[0055]
极压性能和润滑性能的测试方法：测试仪型号：microtap tttsystem-g8。挤压转速2000r/min，深度20mm，最大扭矩300ncm，刀具：ttt-m4f-tin-t，7075铝试块：ttt-testbar 1.0503-m4f/3.720mm；攻丝转速2000r/min，深度8mm,最大扭矩300ncm，刀具：ttt-m4c-tin-t；7075铝：ttt-testbar 1.0503-m4f/3.712mm。测试结果见表2、表3、图1、图2。
[0056]
表2：攻丝扭矩-挤压表
[0057][0058]
表3：攻丝扭矩-切削
[0059][0060]
从以上检测结果可知：本发明制得的铝合金切削液具有优异的极压抗磨性能和润滑性能，可防止因挤压抗磨性能和润滑性能不足所导致的粘刀现象，针对铝合金加工时易腐蚀发黑，提高了缓蚀性能和调整了ph值，且抗硬水能力高，在8000ppm硬水下仍能维持不析出不沉淀，适用于铝合金切削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削和锯切等加工方式。
[0061]
上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液，其特征在于：包括如下组分：去离子水5-10份；复合碱储备剂4-6份；水基防锈剂3-5份；基础油40-50份；润滑脂15-20份；极压剂8-10份；抗硬水剂3-5份；乳化剂8-10份；耦合剂1-2份；缓蚀剂0.5-1份；杀菌剂2-3份；消泡剂0.1-0.3份。2.根据权利要求1所述的一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液，其特征在于：所述复合碱储备剂包括n-甲基二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇、二异丙醇胺、二甘醇胺、1-氨基-2-甲基-2-丙醇、二环己胺、二正己胺中的两种或三种及以上。3.根据权利要求1所述的一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液，其特征在于：所述水基防锈剂包括新葵酸、葵二酸、十二碳二元羧酸、三元羧酸的两种或三种及以上。4.根据权利要求1所述的一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液，其特征在于：所述极压剂包括磷酸酯铵盐、磷酸酯、硫化烯烃、硫化脂肪酸、氯化脂肪酸中的两种或三种及以上。5.根据权利要求1所述的一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液，其特征在于：所述抗硬水剂包括醇醚羧酸、乙二胺四乙酸四钠中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液，其特征在于：所述乳化剂包括山梨醇酐单油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷氧基化脂肪醇、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液，其特征在于：所述耦合剂包括异构十四十五醇、二乙二醇单丁醚、聚乙二醇、乙二醇中的一种或多种；优选的，所述缓蚀剂包括苯丙三氮唑；优选的，所述杀菌剂包括均三嗪、异噻唑啉酮、吡啶甲酸盐、对羟基苯甲酸、氯化苯二氧杂环庚烷中的一种或多种；优选的，所述消泡剂包括有机硅消泡剂；优选的，所述基础油包括10号环烷基白油、4006环烷基白油、26号环烷基白油、氧化菜籽油、棕榈油、椰子油中的一种或多种。8.权利要求1-7任一项所述的一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液的制备方法，其特征在于：将去离子水、复合碱储备剂、水基防锈剂、基础油、润滑脂、极压剂、抗硬水剂、乳化剂、耦合剂、缓蚀剂、杀菌剂、消泡剂混合、搅拌，得到铝合金切削液。

技术总结
本发明提供了一种高极压抗磨性和润滑性铝合金切削液及其制备方法，包括如下组分：去离子水5-10份；复合碱储备剂4-6份；水基防锈剂3-5份；基础油40-50份；润滑脂15-20份；极压剂8-10份；抗硬水剂3-5份；乳化剂8-10份；耦合剂1-2份；缓蚀剂0.5-1份；杀菌剂2-3份；消泡剂0.1-0.3份。本发明有益效果：具有优异的极压抗磨性、腐蚀抑制性、消泡性和稳定性，使用后对刀具无损伤，对工件无摩擦磨损，易于分离，且寿命长，无刺激性气味，低毒性，环保、易于清洗和降解。此外，该切削液还具有出色的清洗和冷却性能，能够迅速带走铝合金在高速切削加工时产生的热量和铝屑。的热量和铝屑。的热量和铝屑。


技术研发人员：戴媛静 王聿禹 王宇 张晨辉 雒建斌
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/14