水性金属切削液中极压添加剂的种类
水性极压剂
水性环保极压剂、无硫极压剂、无氯极压剂、水性极压剂、无磷极压剂、切削液极压剂、切削液防锈极压剂极压添加剂：能和接触的金属表面起反应形成高熔点无机薄膜以防止在高负荷下发生熔结、卡咬、划痕或刮伤的添加剂。
极压添加剂分为水溶性和油溶性两种。
大部分的极压添加剂含有S、P、Cl、I等有机化合物，高温下与金属表面形成化学润滑膜，较耐高温，主要应用于高速加工时产生高温的场合或用于加工难加工材料，水溶性极压添加剂主要用于金属加工液中，应具备以下特点：●超强的极压抗磨性能、高承载性能、边界润滑性能；●极佳的防锈功能及防锈补强性能，有效克服了市场上传统硫、磷、氯等水性极压剂的腐蚀金属、锈蚀机床的危害性；可轻松通过各项标准的单片防锈测试！●在低温、中温、高温、极高温度下均具有较好的界面润滑性、减摩性能；●与微乳液、半合成金属加工液、全合成金属加工液等水性金属加工液相溶性良好；●极低的浓度下保持高效极压抗磨效果；●可升级微乳液、半合成金属加工液、半合成切削液、全合成金属加工液、乳化液、皂化液、抗燃液压液等金属加工润滑液的配方，大大提高产品的竞争力；●具有优异的水溶性能、无泡性能、耐硬水性能。
威海云清化工开发院经过十几年的钻研，在水性环保极压剂方面取得了卓越的成绩，成功地替代了含硫、氯等腐蚀性元素的水溶性极压剂对于要求环保无味、无泡、无腐蚀、无腐臭无腐败的场合，有特效！尤其适用于禁用活性硫、氯等极压剂的场合。
（零六叁壹五六二一三九六）下面详细地介绍一下具体的极压剂的特点：1、水性合成酯极压剂：适用于各种水基金属加工液的新型极压剂；属合成酯类的边界润滑抗磨添加剂；尤其适用于禁用活性硫、氯等极压剂的场合。
性能特点：超强的极压抗磨性能、高承载性能、边界润滑性能；极佳的防锈功能及防锈补强性能，有效克服了市场上传统硫、磷、氯等水性极压剂的腐蚀金属、锈蚀机床的危害性；可轻松通过各项标准的单片防锈测试！在低温、中温、高温、极高温度下均具有较好的界面润滑性、减摩性能；与微乳液、半合成金属加工液、全合成金属加工液等水性金属加工液相溶性良好；极低的浓度下保持高效极压抗磨效果；可升级微乳液、半合成金属加工液、半合成切削液、全合成金属加工液、乳化液、皂化液、抗燃液压液等金属加工润滑液的配方，大大提高产品的竞争力；优异的水溶性能、无泡性能、耐硬水性能。
罗新民 金属加工液中功能添加剂(防锈剂 润滑剂 表面活性剂 杀菌剂)的应用
金属加工液中功能添加剂的应用罗新民教授二〇一〇年十月·苏州-润滑剂、防锈剂、表面活性剂与杀菌剂-主要内容润滑剂1防锈剂2表面活性剂3杀菌剂4§润滑剂能降低加工过程中的摩擦阻力和工具磨损，获得更好的加工精度和表面质量，延长工具使用寿命。
它包括基础油、油性剂和极压抗磨剂。
§（一）基础油§1、矿物油§I类、II类、III类基础油：国产I类、II类，III类基础油主要从日本、韩国进口。
§溶剂油：D40，D60，D80，D70，D90，D110，异构烷烃等；§低黏度油：柴油，煤油，全损耗系统用油，70N，90N，150SN，非标油等；§高黏度油：500SN，150BS，减线油，抽余油等。
§2、植物油§菜籽油，棉籽油，妥尔油，棕榈油，椰子油等。
§3、动物油：猪油，牛油等。
§4、合成油§酯类油：有双酯、多元醇酯、季戊四醇酯、复酯、自乳化酯等多种类型。
§聚α-烯烃（PAO）：用于要求高低温等特殊场合，如内燃机油和齿轮油等，在加工用油中较少用到。
§硅油：用作脱模剂，消泡剂等。
§聚醚（PAG）：线性聚合物，比水溶性油剂有更好的润湿性、冷却性、稳定性、抗菌性，使用寿命长。
用作切削油、拉拔油、冲压油和水基淬火液等。
§合成酯的供应商：§CRODA禾大(收购了Uniqema)：合成酯，聚醚，乳化剂。
§德国COGNIS（科宁）公司§英国英锐驰化学有限公司§Hatco公司（美国Chemtura科聚亚集团成员之一）§Lubrizol路博润的聚合酯、水溶/ 可乳化酯和聚亚烷基二醇衍生物§科莱恩（Clariant）合成酯，乳化剂，杀菌剂§三羟甲基丙烷酯：轧制、切削、磨削、拉拔和冲压。
§短链合成酯，挥发性单酯：空调铝翅片冲压油的油性剂，金属加工液的基础油和添加剂。
三乙醇胺及在水基切削液中的作用
由于氮原子上的未共用电子对能与质子结合,因此三乙醇胺显碱性。
三乙醇胺分子中有-OH基团,它可与酸发生酯化反应。
反应物配比不同,酯化程度不同,可得不同产品。
三乙醇胺与亚硝酸反应可生成极不稳定的脂肪族重氮盐,这些亚硝基化合物一般都具有致癌毒性。
三乙醇胺在空气中久置也会发生氧化反应。
2、三乙醇胺在水基切削液中的作用2.1合成水溶性油性剂目前,润滑性能比较好的油性剂大多是长碳链物质,这些物质大多是非水溶性的。
要把它们添加在水基切削液中,必须在其分子链中引入亲水基团。
三乙醇胺有三个-OH,水溶性好。
通过控制原料配比,使三乙醇胺分子中一个OH与油性剂发生化学反应,可生成水溶性油性剂。
油酸是重要脂肪酸之一,但其不溶于水。
用三乙醇胺与油酸发生化学反应(65℃左右),可生成油酸三乙醇胺。
它是一种常用的水溶性油性剂,且随着所含三乙醇胺比例越高,水溶性越好。
笔者用四球试验机测定油酸三乙醇胺的水溶液(5%)的最大无卡咬负荷PB值可达650N,用摩擦磨损试验机测定其摩擦系数为0.071。
油酸三乙醇胺作为油性剂添加在切削液中,易在刀具与切屑(工件)之间形成物理吸附膜,在较低负荷下起润滑作用。
实验表明,油酸三乙醇胺与极压添加剂也有良好的协同抗磨作用。
在合成硼酸酯、磷酸酯时添加油酸三乙醇胺复合,可显著改善其极压润滑性能,从而使切削性能进一步提高。
2.2防锈剂三乙醇胺本身是一种水溶性防锈剂。
单独使用它在短期内可有效防止钢铁生锈,一般使用浓度为0.5%～2%。
三乙醇胺与苯乙醇胺、苯甲酸钠、硼砂、碳酸钠等水溶性防锈剂有协同防锈作用,复合使用可显著提高水基切削液防锈能力。
但三乙醇胺对铜有腐蚀作用,添加0.05%～0.1%的苯并三氮唑能改善对铜的防腐性。
油酸三乙醇胺也是一种防锈剂,它适用于黑色金属、铝合金的防锈。
2.3表面活性剂表面活性剂在水基切削液中起渗透、扩散、稳定、清洗作用,是合成切削液与乳状液必不可少的添加剂。
三乙醇胺与脂肪酸可合成一种阴离子表面活性剂。
切削液主要分类和作用
切削液主要分类和作用一、切削液的分类切削液分为油基切削液和水基切削液两大类1．油基切削液的分类1）纯矿物油主要采用用煤油、柴油等轻质油。
2）脂肪油（或油性添加剂）＋矿油脂肪油曾被广泛用作切削油，一般用于精车丝杠、滚齿、剃齿等精密切削加工，常用的有菜籽油、豆油、猪油等。
3）非活性极压切削油由矿物油＋非活性极压添加剂组成。
4）活性极压切削油由矿物油＋反应性强的硫系极压添加剂配制而成。
5）复合切削油由矿物油＋油性添和极压添加剂配制而成。
2．水基切削液的分类１）防锈乳化液由矿物油、乳化剂、防锈剂等组成，与油基切削液相比，乳化液的优点在于冷却效果好，成本低，使用安全。
乳化液最大的缺点是稳定性差，易受细菌的侵蚀而发臭变质，使用周期短。
２）防锈润滑冷却液这类乳化液含有动植物脂肪或长链脂肪酸（如油酸），具有较好的润滑性。
３）极压乳化液这类乳化液含有油溶性的硫、磷、氯型极压添加剂，具有强的极压润滑性，可用于攻丝、拉削、带锯等重切削加工，也用于不锈钢、耐热合金钢等难切削材料的加工。
４）微乳液这类乳化液含油量较少（约10％~30％）含表面活性剂量大，可在水中形成半透明状的微乳液，乳化颗粒在0.1µm以下一般乳化液的颗粒＞1µm）。
微乳液的优点是稳定性较乳化液大大提高，使用周期也比乳化液长。
５）极压微乳液含有硫、磷、氯型极压添加剂，具有较好的极压润滑性，可用于重型负荷切削材料的加工。
６）化学合成切削液，化学合成切削液包括二种：一种是含有水溶性防锈剂的真溶液，如亚硝酸钠、碳酸钠、三乙醇胺等组成的水溶性液另一种合成液是由表面活性剂、水溶性防锈剂和水溶性润滑剂组成，是一种颗粒极小的胶体溶液。
这种切削液表面张力低，一般小于400Pa，其润湿性好，渗透能力强，冷却和清洗性能好，也有一定的润滑作用。
７）极压化学全盛切削液，这种切削液是包含有水溶性极压添加剂的化学全盛切削液，如硫化脂肪酸皂、氯化脂肪聚醚等，可以使切削液的极压润滑性大幅度提高。
金属切削加工液分类
金属切削加工液分类
金属切削加工液是一种广泛应用于机械加工领域的液体，它可以在金属切削过程中起到冷却、润滑、清洗等作用，从而提高加工效率和加工质量。
根据其成分和用途的不同，金属切削加工液可以分为多种类型。
第一种是水溶性切削液。
这种液体是将油脂、表面活性剂、防锈剂等添加到水中制成的，具有良好的冷却和润滑性能，可以有效地降低切削温度，减少刀具磨损和工件变形。
水溶性切削液的使用寿命较短，需要定期更换。
第二种是油溶性切削液。
这种液体是将油脂、表面活性剂、防锈剂等添加到矿物油或合成油中制成的，具有较好的润滑性能和防锈性能，适用于高速切削和重切削等场合。
油溶性切削液的使用寿命较长，但需要定期检查和维护。
第三种是纯油切削液。
这种液体是由矿物油或合成油制成的，不含水和其他添加剂，具有较好的润滑性能和防锈性能，适用于高精度加工和重负荷切削等场合。
纯油切削液的使用寿命较长，但需要定期更换和过滤。
第四种是无水切削液。
这种液体是由矿物油或合成油制成的，不含水
和其他添加剂，具有良好的润滑性能和防锈性能，适用于高温切削和
重负荷切削等场合。
无水切削液的使用寿命较长，但需要定期检查和
维护。
综上所述，金属切削加工液的分类主要根据其成分和用途的不同，包
括水溶性切削液、油溶性切削液、纯油切削液和无水切削液等。
在选
择和使用金属切削加工液时，需要根据具体的加工要求和工件材料选
择合适的类型，并注意定期更换和维护，以确保加工效率和加工质量。
[2017年整理]硼酸酯在水基切削液中的应用
![[2017年整理]硼酸酯在水基切削液中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/d82b5820ef06eff9aef8941ea76e58fafbb04555.png)
硼酸酯在水基切削液中的应用1 引言近年来，随着切削加工方式的不断改进，与之配套的切削液也不断更新换代，综合性能不断改善。
由于工业中“低能耗，低成本，低公害"的要求，水基金属切削液有了长足的发展。
硼酸酯作为一种重要的多功能环保型添加剂常常作为润滑剂、表面活性剂、防锈剂和杀菌剂等被广泛应用于水基金属切削液中。
2硼酸酯的性质硼酸分子式为H3BO3，是一种无机酸，由于其结构单元是平面三角形，每个硼原子以SP2杂化与氧原子结合，硼仍是缺电子，因此易与有机化合物中的羟基发生反应(脱水后形成硼酸酯)，可形成硼酸单酯、双酯、三酯及四取代螺环结构。
硼酸酯的制备工艺简单，原料易得，生产中基本无三废产生。
具有良好的润滑、防锈、杀菌等性能，而且对人体无毒害作用，是一种理想的绿色环保型添加剂。
3硼酸酯在水基切削液中的应用3．1极压润滑剂目前水基切削液中仍在使用的极压润滑剂主要是含硫、磷、氯的化合物，如硫化烯烃、硫化动植物油、硫脲、磷酸酯、氯化石蜡等。
此类添加剂在高温下与金属表面发生化学反应生成化学反应膜，在切削中起极压润滑作用。
但是，对环境有污染，对操作者有害。
随着人们环保意识的加强，现在已限制使用此类添加剂，国内外正在着手研究其替代物。
有机硼酸酯是新型的极压润滑添加剂，它的作用机理是其摩擦表面形成了物理(或化学)吸附膜，及由于硼酸酯水解作用或与添加剂发生摩擦化学反应产生诸如H3BO3、B203等构成的非牺牲性沉积；几种膜的共同作用有效提高了水基切削液的摩擦学性能。
有机硼酸酯油膜强度高，摩擦系数低，具有良好的减摩抗磨性能，而且和密封材料有良好的相容性，对人体无毒害作用，是一种理想的绿色环保型添加剂，近年来受到越来越广泛的重视。
采用硼酸与有机醇胺(CH2CH20)nNH2(n=1，2，3)合成的硼酸酯，含有硼、氮两种极压活性元素，在边界润滑过程中，摩擦金属表面上发生化学反应生成边界润滑膜起润滑作用。
其极压抗磨性、反应活性、防锈性均提高，且水解安定性好。
切削液的配方
切削液配方1、水溶性切削液配方一（％）乙二醇65.8;四硼酸钠3.0偏硅酸钠1.0;磷酸钠0.2;水余量。
本油主要用于结构钢的车削、研磨和钻孔，在使用前用水稀释共三种配方。
3倍。
2、乳化切削油配方一（%）石油磺酸钠13;氯化石蜡10~30；环烷酸铅5;三乙醇胺油酸皂2.5; 高速机械油（5号）余量。
本品主要用于金属加工的挤压、车、钻等到工序，使用浓度为本乳化油的5%~30%.。
配方二（%）妥尔油酸钠盐4.5~5.5;石油酸钠盐4.5~5.5;C1-4合成脂肪酸2.5~4; 聚乙二醇1.5;工业机械油余量。
共五种配方。
3、防锈极压乳化油配方一（%）氯化石蜡10;硫化油酸9;石油磺酸钡20;油酸2;三乙醇胺5;机械油（10号）余量。
本品主要用于重载切削加工，可代替植物油及硫化切削油。
以20%的浓度使用。
防锈性能良好。
共两种配方。
4、其他切削液配方一（份）硫化切削油硫化棉子油500;棉子油1350;硫磺70;机械油（10号）2200.。
共有四种配方。
切削液的配方及其研究成果：水基切削液具有良好的冷却和清洗性能，但润滑和防锈性能差，因而应 用范围受到限制。
以松香、顺酐和多元胺等原料合成了非离子表面活性剂 H ，同 是以油酸和三乙醇胺为原料合成油酸三乙醇胺酯，经实用证明：以非离子表面活 性剂H 和油酸三乙醇胺酯等复合配制而成的水基切削液，具有优良的润滑性、 防锈性、冷却性和清洗性是水基切削液的重大突破。
水基切削液除具有乳化液的所有性能外，其润滑、冷却、防锈性能亦达到或超过乳化液的标准要求。
因而 水基切削液已成为国内外机械加工中提高加工性能的发展方向。
在水基切削液中 添加油性添加剂和极压添加剂，是改善水基切削液润滑和防锈性能的有效途径。
以松香、顺酐和多元胺等原料合成的非离子表面活性剂 H 具有优异的润滑和防锈性能，油酸三已醇胺酯是优良的油性添加剂，以非离子表面活性剂H 和油酸 三乙醇胺酯等复合配制而成的水基切削液， 具有优良的润滑性、防锈性、冷却性 和清洗性。
金属切削中切削液的选择和应用
金属切削中切削液的选择和应用提要：在金属切削过程中，合理选用切削液，可以改善金属切削过程中的磨损情况，减少刀具和切屑的粘结，抑制积屑瘤和鳞刺的生长，减少切削力，提高刀具耐用度和生产率。
切削液的使用效果除取决于切削液的性能外，还与刀具材料，加工要求，工件材料，加工方法等因素有关，应综合考虑，合理选用。
关键词：金属切削；切削液；选择；应用1.切削液的种类金属切削加工中最常用的切削液可分为水溶液、切削油、极压切削油和乳化液。
水溶液的主要成分是水，冷却性能好。
但水易使金属生锈，润滑性也差，故使用时常加入适量的防锈添加剂（如亚硝酸钠、磷酸三钠等），使其既保持冷却性能，又有良好的防锈性能和一定的润滑性能；切削油的主要成分是矿物油，特殊情况下也可采用动、植物油或复合油，切削油润滑性能好，但冷却性能差，常用于精加工；极压切削油是在矿物油中添加氯、硫、磷等添加剂配制而成，它在高温下不破坏润滑膜，具有良好的润滑效果；乳化液是用95%～98%的水和矿物油、乳化剂和添加剂配制而成，呈乳白色，具有良好的冷却性能，因含水量大，润滑、防锈性能较差，常加入一定量的油性、极压添加剂和防锈添加剂，配制成挤压乳化液或防锈乳化液。
2.切削液的选用2.1根据刀具材料、加工要求选用切削液高速钢刀具耐热性差，粗加工时，切削用量大，所产生的切削热多，容易导致刀具磨损，应选择以冷却为主的切削液。
硬质合金刀具耐热性好，一般不用切削液，如必要，也可用低浓度乳化液或水溶液，但应持续充分地浇注，不易断续浇注，以免处于高温状态的硬质合金刀片在突然遇到切削液时，产生较大的内应力而出现裂纹。
2.2根据工件材料选用切削液加工钢等塑性材料时，需用切削液；而加工铸铁等脆性材料时，一般则不用切削液，原因是切削液作用不明显；对于高强度钢，高温合金等，加工时均处于极压润滑摩擦状态，应选用极压切削油或极压乳化液；对于铜，铝及铝合金，为了得到较好的表面质量和精度，可采用10%～20%乳化液，煤油或煤油和矿物液的混合液；切削铜时，不宜采用含硫的切削液，因为硫会腐蚀铜。
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水性金属切削液中极压添加剂的种类
1. 卤素系极压添加剂
含氯添加剂的作用效果取决于它的结构、氯化程度和化合物中氯原子的活性。
一般说来，直链烷基氯化物活性强，极压效果好，但热稳定性差，腐蚀性强；芳香族氯化物的稳定性好，但极压性能差。
常用的是无色至浅黄色清澈的粘稠液体。
含氯系极压添加剂的切削液活性较强，极压效果好，但热稳定性较差，在高温下容易脱氯，分解放出腐蚀性气体HC1；尤其是在有水的情况下，会生成盐酸，而且已形成的氯化铁膜亦可能遇水分解成氢氧化铁、氧化铁等物质，从而进一步促进腐蚀。
因此，在水性金属切削液中使用氯系极压添加剂时必须同时加入腐蚀抑制剂。
尽管氯系极压添加剂在金属加工领域的应用很成功，但近年来发现，含氯系极压添加剂的水性金属切削液在废液燃烧处理时可能生成二恶烯类化合物，其中有的是具有强致癌性和致畸性。
此外，含碘的极压添加剂用于加工不锈钢等材料的金属水性切削液，效果较好，其缺点是腐蚀性较大。
氟化硅化合物能提高润滑性，但腐蚀性强，对眼、皮肤、粘膜和呼吸道有损害。
2. 硫系极压添加剂
硫化脂肪油主要含单一的二硫化物基团，硫原子被紧紧地束缚在分子中，只有较少的分离倾向。
在100℃、3h的铜片腐蚀试验中，铜片腐蚀结果在2级以下（中等程度均匀变色），呈非活性。
所以，硫化脂肪油可用于加工有色金属。
硫化矿物油中的硫在矿物油中呈溶解状态，溶解的硫通常在1%以下，它在100℃、3h腐蚀试验中，铜片腐蚀为3-4级，呈活性，对有色金属有较强的腐蚀性。
硫含量多的水性金属切削液大都是在硫化矿物油中并用硫化脂肪油。
含有活性硫的切削液极压润滑效果好，抑制积屑瘤和鳞刺的能力强，但会对非铁金属特别是铜、黄铜零件产生腐蚀，有时也使钢铁的未加工表面产生污斑；在储存过程中会析出游离的硫，有腐蚀性和臭味，且易弄脏周围作业环境。
3. 磷系极压添加剂
酸性磷酸酯对金属表面的吸附力较大，反应性高，防烧结的效果好，但容易引起腐蚀反应，产生显著的腐蚀、磨损现象。
酸性磷酸酯与胺反应生成的酸性磷酸酯胺盐，可减轻腐蚀和磨损。
磷化物与金属表面反应形成磷化铁，其熔点介于氯化铁和硫化铁之间，有降低摩擦和减少磨损的结果。
4. 硼系极压添加剂
硼酸盐是一种具有优异稳定性的极压添加剂，其极压性能好，热稳定性好，对铜不腐蚀，无毒无味，对橡胶密封件的适应性好。
硼酸盐的缺点是微溶于水，不适合于接触大量水且需要定期排水的设备使用。
5. 有机金属极压添加剂
在金属水性切削液中少量加入可增强油品的抗氧化、抗腐蚀和抗磨损性能。
有机钼极压添加剂，可作为高速水性金属切削液的多效添加剂。
6. 其他极压添加剂
除了以上五类极压添加剂以外，据参考文献介绍，一种碱性磺酸盐在金属切削过程中同样具有极压抗磨作用，其效果并不亚于硫、磷和氯系极压抗磨剂但其作用机理不是像硫、磷、氯那样与金属表面生成化学反应膜，估计是一种物理覆盖的再酸盐保护膜，这种膜抗剪强度低，可以减少摩擦和防止熔接。
碱性磺酸盐还可以中和酸性染物，对金属没有腐蚀，不污染
环境，称这种极压抗磨剂为惰性极压抗磨剂，简称PEP添加剂。
这种添加剂单独使用效果不好，与含硫、氯的添力口剂合使用有明显的增效作用，可用于难加工材料的水性金属切削液中。
此外，在极压添加剂中，经常采用含多种元素的复合极压添加剂，以期得到协同增效作用。