一种全合成黑色金属加工复合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属加工润滑液技术领域，具体涉及一种全合成黑色金属加工复合剂及其制备方法。

背景技术

金属加工液是整个金属加工系统的重要组成要素之一，金属加工液在高速条件下为待加工工件的切削或成型加工提供必要的润滑、缓蚀、冷却、清洁和排屑作用，在满足加工精度和表面光洁度的同时，降低了加工时的摩擦系数，提高了刀具的耐用度和使用寿命，保证了工件的加工精度。

金属加工液应具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、易稀释等特点。目前的金属加工液可分为两类：油溶性金属加工液和水溶性金属加工液，油溶性金属加工液的润滑性能好，但冷却性能差，产品稳定性差，且含有大量有机物，容易对环境造成污染，由于组分中会添加亲油亲水的表面活性剂，在使用时容易产生较多的泡沫，影响加工过程；水溶性金属加工液与油溶性金属加工液相比，具有更好的冷却、清洁、硬水稳定和生物稳定性能，但是其又存在润滑性和防锈效果差的问题。

因此，亟需研发出一种兼具有良好的清洗冷却效果、防锈性、润滑性、抗泡性、除菌性、易清洗、使用寿命长、环保无害的金属加工复合剂。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种全合成黑色金属加工复合剂，其具有优良的润滑、防锈、冷却、清洗性和极好抗泡沫性，同时具有良好的磨屑沉降性、抗杂油性和抗菌性能；此外，本发明还提供一种上述全合成黑色金属加工复合的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种全合成黑色金属加工复合剂，包括如下重量份的组分：

醇胺硼酸酯50-80份、硼酸10-15份、三元酸15-20份、癸二酸5-10份、苯并三氮唑1-1.5份、沉降剂1-1.5份、聚醚酯5-10份、助溶剂4-6份。

其中，所述醇胺硼酸酯为一乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯中的一种或几种的混合物。

其中，所述醇胺硼酸酯为重量比为1：(1-3)：(1-3)的一乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯的混合物。

醇胺硼酸酯的加入，使得整个产品体系呈碱性，在金属工件表面同金属发生化学反应生成致密的非牺牲性保护膜，防止金属继续腐蚀，特别对黑色金属具有非常好的防锈性，同时其易于生物降解，对环境友好。本申请中从众多醇胺硼酸酯中筛选出一乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯以特定的配比进行复配，使得产品具有优异的防锈、抗菌、极压抗磨性和抗硬水性能，产品对水质适应性好，而且上述三种组分与配方中其它组分的相容性好，使得产品体系存储及使用时更加稳定。

并且本申请选用硼酸、三元酸、癸二酸组分配合使用，其具有良好的冷却润滑性，同时其羧基还能在金属表面形成比较好的附着力，有一定的防锈性，生物降解性好，将其与醇胺硼酸酯进行复配，产品不仅具有较好的防锈性能，且稳定性提高，并且还具有冷却润滑性。

其中，所述沉降剂为阳离子季铵盐。

阳离子季铵盐完全溶于水，对环境友好，在很宽的pH范围内有效，其独特的化学结构和阳离子属性，能使乳化的油粒周围的电荷失去平衡，达到破乳剂的效果，容易后续将浮油过滤去除，具有抗杂油的效果，而且其具有聚合物的性质，可对悬浮物起到絮凝作用，有效地去除金属颗粒物，使其沉降到槽液底部，保持冷却液清澈，延长补充周期。

其中，所述三元酸为2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪。

其中，所述助溶剂为正辛酸。

选用正辛酸作为助溶剂，稀释使用时，使得产品体系中不易溶于水的组分更易溶于水中。

苯并三氮唑作为缓蚀剂，主要为待加工金属工件提供缓蚀保护效果。

聚醚酯具有优异的极压性和润滑性，泡沫低，抗杂油，磨削沉降性能好。

本发明的第二方面，提供一种上述全合成黑色金属加工复合剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、称取配方量的醇胺硼酸酯、硼酸、三元酸、癸二酸、苯并三氮唑、沉降剂、聚醚酯和助溶剂；

S2、将醇胺硼酸酯、硼酸、三元酸、癸二酸加入至搅拌容器中，搅拌混合均匀；

S3、向搅拌容器中加入苯并三氮唑、聚醚酯和助溶剂，继续搅拌混合至全部溶解；

S4、再向搅拌容器中加入沉降剂搅拌混合均匀，即得成品。

本发明的第三方面，提供一种上述全合成黑色金属加工复合剂的使用方法，所述全合成黑色金属加工复合剂加去离子水后稀释得到稀释液后进行使用，稀释液的浓度为6-15％，稀释液的pH值为9.2-9.6。

配置稀释液时，最好选用去离子水，如果选用自来水，则水的硬度通常应小于300ppm，否注需特别添加抗硬水剂。

在配置稀释液时，必须将全合成黑色金属加工复合剂加入至水中。

本申请中的稀释液用于球墨铸铁、中、高强度合金钢的切削和磨削加工，在使用时需及时清理稀释液中的铁屑，并及时将其过滤排除杂油，保持稀释液的干净。具体地，该稀释液应用于合金钢模具、钢球、冷热轧辊等材料大流量高压冲洗条件下的高效率磨削加工。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明中采用特殊的配方配比能够获得相容性好、效果极佳的产品；

产品具有良好的清洗冷却，防锈及润滑性，提高磨削表面光洁度；

具有优异的抗泡沫性，保证了金属加工的持续性；

具有优异的抗油污功能和切屑沉降性，保持切削件的清洁和环境卫生；

产品中不含亚硝酸钠，不含动植物油，矿物油及酚类添加剂，属于低排环保产品；

抗菌能力强，使用寿命长，降低了生产成本；

水质适应性好；

具有良好的润湿性，保证了待加工金属件和加工设备的清洁，并减少冷却液的带出量。

具体实施方式

实施例1

一种全合成黑色金属加工复合剂，包括如下组分：

乙醇胺硼酸酯15份、二乙醇胺硼酸酯15份、三乙醇胺硼酸酯30份、硼酸10份、三元酸20份、癸二酸6份、苯并三氮唑1.5份、沉降剂(型号为Busan 77)1份、聚醚酯6份、正辛酸5份。

制备过程：

(1)称取配方量的一乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯、硼酸、三元酸、癸二酸、苯并三氮唑、沉降剂、聚醚酯、正辛酸；

(2)将一乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯、硼酸、三元酸、癸二酸加入至搅拌容器中，搅拌均匀至混合均匀；

(3)向搅拌容器中加入苯并三氮唑、聚醚酯和正辛酸，继续搅拌混合至全部溶解；

(4)再向搅拌容器中加入沉降剂搅拌混合均匀，即得成品。

实施例2

一种全合成黑色金属加工复合剂，包括如下组分：

一乙醇胺硼酸酯12.5份、二乙醇胺硼酸酯25份、三乙醇胺硼酸酯12.5份、硼酸15份、三元酸15份、癸二酸8份、苯并三氮唑1.2份、沉降剂(型号为Busan 77)1份、聚醚酯5份、正辛酸4份。

其制备方法可参考实施例1。

实施例3

一种全合成黑色金属加工复合剂，包括如下组分：

一乙醇胺硼酸酯14.4份、二乙醇胺硼酸酯43.2份、三乙醇胺硼酸酯14.4份、硼酸12份、三元酸16份、癸二酸5份、苯并三氮唑1份、沉降剂(型号为Busan 77)1.5份、聚醚酯10份、正辛酸4份。

其制备方法可参考实施例1。

实施例4

一种全合成黑色金属加工复合剂，包括如下组分：

一乙醇胺硼酸酯16份、二乙醇胺硼酸酯16份、三乙醇胺硼酸酯48份、硼酸10份、三元酸18份、癸二酸10份、苯并三氮唑1份、沉降剂(型号为Busan 77)1.2份、聚醚酯8份、正辛酸6份。

其制备方法可参考实施例1。

实验例：

对实施例1-4中制得的全合成黑色金属加工复合剂进行如下性能测试：

1.浓缩液产品外观测试：采用目测的方法，观察各实施例中制得的全合成黑色金属加工复合剂的外观；

2.稀释液产品外观测试：将各实施例中制得的全合成黑色金属加工复合剂加去离子水后稀释得到体积浓度为10％的稀释液，采用目测的方法，观察各稀释液的外观；

3.稀释液产品的pH值测试：采用pH试纸测试各稀释液的pH值；

4.稀释液产品的防锈性能测试：根据GB/T 6144中规定的方法进行测试：防锈性(铸铁单片，10％稀释液，35±2℃，RH(90±2)％，24h)；

5.稀释液产品的消泡性能测试：根据GB/T 6144中规定的进行测试。

具体测试结果如表1所示。

表1

由表1中测试结果可知，各实施例中制得的全合成黑色金属加工复合剂在使用时，整个体系呈碱性，具有优异的防锈性和极好的抗泡沫性。

综上，本申请中制得的全合成黑色金属加工复合剂具有优良的润滑、防锈、冷却、清洗性和极好抗泡沫性，同时具有良好的磨屑沉降性、抗杂油性和抗菌性能，适用于球墨铸铁、中、高强度合金钢的切削和磨削加工。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。