环保型全合成切削液的制备与润滑性能研究

油品与添加剂

石　油　炼　制　与　化　工

ＰＥＴＲOＬＥＵＭＰＲOＣＥＳＳIＮＧＡＮＤＰＥＴＲOＣＨＥＭIＣＡＬＳ

２０１８年５月　

第４９卷第５期

收稿日期：２０１７-０９-２８；修改稿收到日期：２０１８-０１-１５。

作者简介：唐华杰，硕士研究生，主要从事绿色金属加工液的

研究工作。

通讯联系人：孙建林，Ｅ-ｍａｉl：ｓｊl＠ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ。

环保型全合成切削液的制备与润滑性能研究

唐华杰，孙建林，王成龙

（北京科技大学材料科学与工程学院，北京１０００８３）

摘　要：在６０℃恒温条件下，以油酸和三乙醇胺质量比为１．８的合成产品为添加剂，制备全合成切削液。通过安定性试验、四球机试验、腐蚀防锈试验及现场切削加工进行全合成切削液的性能表征。结果表明：制备的切削液最高油膜强度为７８４Ｎ，试验钢球磨斑直径为０．５４０ｍｍ，单片防锈试验时间达９６ｈ；调制水温对切削液的透明度、稳定性和极压性能影响明显，而对腐蚀防锈性能影响不大。

关键词：稳定性　全合成切削液　三乙醇胺

金属切削液作为必不可少的加工介质对制造业的发展有着关键性的影响。传统切削液的研制基于工艺需求、质量要求和经济成本等［１-２］，未考虑资源、环境和人体健康等一系列社会发展要求。目前，国内切削加工用切削液以乳化液和微乳液为主，冷却性能不足，加工过程中易产生油雾，容易进入呼吸道。油基切削液所用基础油以矿物油的润滑性能为最佳，但生物降解性差，并含有大量对生态环境有危害的物质和元素。新材料的涌现进一步突显出传统切削液的不足，导致金属加工业的发展遇到新难题［３-４］。传统切削液使用周期短，易因细菌滋生而引起变质腐败，常用的酚醛类杀菌剂对操作者的健康和生态环境具有负面影响［５］。文献中关于全合成切削液工艺因素与性能优化设计的研究描述较少。本研究以油酸和三乙醇胺合成的产品为添加剂［６］，制备全合成切削液。通过安定性试验、四球机试验、腐蚀防锈试验及现场切削加工试验进行全合成切削液的性能表征。

1　实　验

1.1　实验原料

油酸、三乙醇胺、１，２，３-苯并三唑、硼砂，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产；聚乙二醇４００，实验试剂，国药集团化学试剂有限公司生产；ＤＴ-１３５消泡剂，太洋电镀防腐原料有限公司生产；Ｓ-Ｐ水溶性极压剂，苏州金钼润成润滑科技有限公司生产。

1.2　切削液的制备

1.2.1　添加剂的合成　将油酸和三乙醇胺以质量比１．８的比例混合均匀后，在反应温度为６０℃、搅拌速率为８０～１００ｒ/ｍｉｎ、反应时间分别为０，１．５，３．０，４．５，６．０ｈ时，通过酯化反应得到５种合成酯添加剂组分。

1.2.2　切削液配方　全合成切削液浓缩液配方见表１。将合成酯添加剂、Ｓ-Ｐ水溶性极压剂、ＤＴ-１３５加入到聚乙二醇４００中，经充分搅拌，加入不同温度（５℃、５０℃）的去离子水，搅拌均匀后，加入１，２，３-苯并三唑、硼砂，并继续搅拌至固体组分完全溶解，得到均一状态的浓缩液，标记为１号～７号（见表２）。使用时按一定比例稀释，以下试验所用质量分数均为９５％。

表1　全合成切削液浓缩液配方

项　目质量分数，％合成酯１７～２０

Ｓ-Ｐ水溶性极压剂１２～１５

ＤＴ-１３５０．５～１．０

硼砂４～５

１，２，３-苯并三唑１．５～２．０

聚乙二醇４００１０～１３

去离子水余量

表2　1号～7号切削液的制备条件

样品编号１号２号３号４号５号６号７号合成时间/ｈ０４．５０１．５３．０４．５６．０

去离子水温度/℃５５５０５０５０５０５０

万方数据