金属磨削液用组合物及其应用

技术领域

本发明涉及金属磨削液技术领域，具体涉及一种金属磨削液用组合物及其应用。

背景技术

随着工业技术的不断发展和进步，新材料、新工艺的不断涌现，对金属加工过程中所需要的金属加工液的要求也越来越苛刻，因此开发高性能相关产品，应用于精密和超精密金属加工，保证产品加工质量、提高加工效率至关重要。

磨削加工是利用砂轮高速旋转从而进行切削的加工方法，加工过程中产生大量变形和形成了大量新的摩擦面，因此要求磨削液具有优良的润滑、冷却、清洗、防锈和消泡等多种性能，以达到延长砂轮的耐用度、改善工件的加工精度和表面粗糙、提高加工效率和产品质量并降低能耗。

相对于油基磨削液和乳化液、微乳液，全合成的水基磨削液在润滑性能和防锈性能上表现欠佳，容易造成工件表面粗糙度大、加工后容易生锈等缺点，因此具有优异性能的水溶性金属磨削液仍然需要进一步的开发和改进。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的水基磨削液容易造成工件表面粗糙度大、加工后容易生锈等问题，提供一种金属磨削液用组合物及其应用。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种金属磨削液用组合物，该组合物含有C0-C15的酸、醇胺和防锈添加剂，其中，所述醇胺为单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺，所述单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的重量比为1：1-3：2-4，所述C0-C15的酸、醇胺和防锈添加剂的重量比为1：3-10：0.01-0.4，所述防锈添加剂为有机三元聚羧酸、三氮唑型防锈剂、喹啉型防锈剂、吲哚型防锈剂、咪唑啉型防锈剂和氨基磺酸型防锈剂中的至少一种。

本发明第二方面提供了一种制备金属磨削液的方法，该方法包括将C0-C15的酸与醇胺进行第一混合，第一混合的产物与可选的水进行第二混合，第二混合的产物再与防锈添加剂、可选的杀菌剂、可选的消泡剂和可选的无机碱进行第三混合。

本发明第三方面提供了一种上述组合物在有色金属磨削中的应用。

本发明的组合物采用三种醇胺联用可有效降低防锈添加剂的用量(可以低至1重量％)，采用本发明的金属磨削液用组合物具有消泡性能好，清洁功效佳，毒性小，稳定性高和放置寿命长的优势，本发明的金属磨削液用组合物中杀菌剂和消泡剂含量少，可与自来水或去离子水稀释后直接使用。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明第一方面提供了一种金属磨削液用组合物，该组合物含有C0-C15的酸、醇胺和防锈添加剂，其中，所述醇胺为单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺，所述单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的重量比为1：1-3：2-4，所述C0-C15的酸、醇胺和防锈添加剂的重量比为1：3-10：0.01-0.4，所述防锈添加剂为有机三元聚羧酸、三氮唑型防锈剂、喹啉型防锈剂、吲哚型防锈剂、咪唑啉型防锈剂和氨基磺酸型防锈剂中的至少一种。

根据本发明，为了进一步降低防锈添加剂的用量，优选地，所述单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的重量比为1：1.5-2：3-3.5。

根据本发明，优选地，所述C0-C15的酸、醇胺和防锈添加剂的重量比为1：4.5-7：0.05-0.2。

根据本发明，“C0-C15的酸”表示碳原子个数为0-15个的酸。优选地，所述C0-C15的酸为C5-C12的一元脂肪酸、C5-C12的二元脂肪酸和无机酸中的至少一种，更优选地，所述C5-C12的一元脂肪酸为癸酸、壬酸、辛酸、庚酸、己酸和戊酸中的至少一种，所述C5-C12的二元脂肪酸为癸二酸、壬二酸、辛二酸、庚二酸、己二酸和戊二酸中的至少一种，所述无机酸为硼酸。进一步优选地，所述C0-C15的酸选自重量比为1：0.15-0.5：0.3-1的己二酸、癸酸和硼酸。

根据本发明，所述防锈添加剂可以选自本领域常见的各种具有防锈功能的物质，优选地，所述防锈添加剂选自有机三元聚羧酸、苯并三氮唑、苯并三氮唑钠、甲基苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑钠、丁基苯并三氮唑、丁基苯并三氮唑钠、巯基苯并三氮唑、巯基苯并三氮唑钠、氨基三氮唑、羟基喹啉、吲哚、咪唑啉和氨基磺酸中的至少一种，更优选地，所述防锈添加剂选自重量比为1-2：1的苯并三氮唑和有机三元聚羧酸。

根据本发明，优选地，所述组合物还含有杀菌剂，所述C0-C15的酸与杀菌剂的重量比为1-5：1。

根据本发明，优选地，所述杀菌剂选自三嗪类、吗啉类和异塞唑啉酮类中的至少一种，更优选为均三嗪、吗啉、异塞唑啉酮和苯并异塞唑啉酮中的至少一种。

根据本发明，优选地，所述组合物还含有消泡剂，所述C0-C15的酸与消泡剂的重量比为20-100：1。

根据本发明，优选地，所述的消泡剂选自聚硅氧烷、聚醚多元醇、聚醚-硅氧烷衍生物中的至少一种，优选为聚二甲基硅氧烷。

根据本发明，优选地，所述组合物还含有水和无机碱，所述无机碱的含量使得组合物的pH值为7-11，所述C0-C15的酸与水的重量比0.1-0.2：1。

根据本发明，优选地，所述无机碱选自氢氧化钠和/或氢氧化钾。

本发明第二方面提供了一种制备金属磨削液的方法，该方法包括将C0-C15的酸与醇胺进行第一混合，第一混合的产物与可选的水进行第二混合，第二混合的产物再与防锈添加剂、可选的杀菌剂、可选的消泡剂和可选的无机碱进行第三混合，其中，所述醇胺为单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺，所述单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的重量比为1：1-3：2-4，所述C0-C15的酸、醇胺和防锈添加剂的重量比为1：3-10：0.01-0.4，所述防锈添加剂为有机三元聚羧酸、三氮唑型防锈剂、喹啉型防锈剂、吲哚型防锈剂、咪唑啉型防锈剂和氨基磺酸型防锈剂中的至少一种。

本发明中所述C0-C15的酸、醇胺、防锈添加剂、杀菌剂、消泡剂、无机碱和水的种类和用量如前第一方面所述，在此不再赘述。

根据本发明的一种优选的实施方式，制备金属磨削液的方法包括将C5-C12的二元脂肪酸溶于单乙醇胺制得溶液A，将C5-C12的一元脂肪酸溶于二乙醇胺制得溶液B，将无机酸溶于三乙醇胺制得溶液C，40-60℃将溶液A、溶液B和溶液C依次加入水中，再加入无机碱调节pH值为7-11，再依次加入防锈添加剂、杀菌剂和消泡剂，升温至65-75℃反应4-6h，最后常温静置2-4h。其中，C5-C12的二元脂肪酸、C5-C12的一元脂肪酸和无机酸的重量比为1：0.15-0.5：0.3-1。

根据本发明的最优选的实施方式，制备金属磨削液的方法包括将去离子水加入到反应釜内，加热至50-55℃，己二酸用单乙醇胺溶解后加入反应釜，癸酸用二乙醇胺溶解后加入反应釜内，硼酸用三乙醇胺溶解后加入反应釜，然后用加入氢氧化钠和/或氢氧化钾调节pH值为8-11，再依次加入苯并三氮唑、有机三元聚羧酸、聚二甲基硅氧烷、均三嗪和苯并异塞唑啉酮，升温至70-75℃，搅拌5-5.5h，停止搅拌后静置2.5-3.5h，得到淡黄色澄清透明水溶液；所述单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的重量比为1：1.5-2：3-3.5，所述己二酸、癸酸和硼酸的重量比为1：0.15-0.5：0.3-1，所述己二酸、癸酸和硼酸的重量之和、单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的重量之和、苯并三氮唑和有机三元聚羧酸的重量之和的重量比为1：4.5-7：0.05-0.2，所述己二酸、癸酸和硼酸的重量之和与均三嗪和苯并异塞唑啉酮的重量之和的重量比为1-5：1，所述己二酸、癸酸和硼酸的重量之和与聚二甲基硅氧烷的重量比为20-100：1。

本发明第三方面提供了一种上述组合物在有色金属磨削中的应用。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，

聚二甲基硅氧烷为思敏油品化工有限公司的市售产品，牌号为MS585。

有机三元聚羧酸采用上海米林化学有限公司的市售产品CP-50，CP-50中有效成分为2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪，有效成分含量为50wt％。

实施例1

制备金属磨削液：将23.3g去离子水加入到反应釜内，开启搅拌并加热至50℃，2.1g己二酸用3.5g单乙醇胺溶解后加入反应釜，0.4g癸酸用5.25g二乙醇胺溶解后加入反应釜内，2g硼酸用12.25g三乙醇胺溶解后加入反应釜，然后加入0.8g氢氧化钠调节pH值为8，再依次加入0.25g苯并三氮唑、0.25g CP-50、0.05g聚二甲基硅氧烷、0.5g均三嗪和0.43g苯并异塞唑啉酮，升温至70℃，搅拌5h，停止搅拌后静置3h，得到淡黄色澄清透明水溶液。

实施例2

制备金属磨削液：将24.5g去离子水加入到反应釜内，开启搅拌并加热至50℃，2g己二酸用3.5g单乙醇胺溶解后加入反应釜，0.5g癸酸用6g二乙醇胺溶解后加入反应釜内，1g硼酸用11g三乙醇胺溶解后加入反应釜，然后加入1g氢氧化钾调节pH值为10，再依次加入0.3g苯并三氮唑、0.3g CP-50、0.05g聚二甲基硅氧烷、1g均三嗪和0.5g苯并异塞唑啉酮，升温至70℃，搅拌5h，停止搅拌后静置3h，得到淡黄色澄清透明水溶液。

实施例3

制备金属磨削液：将26.7g去离子水加入到反应釜内，开启搅拌并加热至50℃，1.7g己二酸用3.5g单乙醇胺溶解后加入反应釜，0.8g癸酸用7g二乙醇胺溶解后加入反应釜内，0.6g硼酸用10.5g三乙醇胺溶解后加入反应釜，然后加入0.6g氢氧化钠和0.6g氢氧化钾调节pH值为11，再依次加入0.25g苯并三氮唑、0.5g CP-50、0.125g聚二甲基硅氧烷、1g均三嗪和1.5g苯并异塞唑啉酮，升温至70℃，搅拌5h，停止搅拌后静置3h，得到淡黄色澄清透明水溶液。

实施例4

按照实施例1的方法制备金属磨削液，不同的是，将己二酸和癸酸替换成硼酸。

实施例5

按照实施例1的方法制备金属磨削液，不同的是，单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的用量分别为3.5、7.5g、10g。

实施例6

按照实施例1的方法制备金属磨削液，不同的是，苯并三氮唑和CP-50的用量分别为0g、0.5g。

对比例1

按照实施例1的方法制备金属磨削液，不同的是，将“2.1g己二酸用3.5g单乙醇胺溶解后加入反应釜”的步骤替换为“2.1g癸酸用3.5g二乙醇胺溶解后加入反应釜”，并相应增加苯并三氮唑的量至1.2g。

对比例2

按照实施例1的方法制备金属磨削液，不同的是，将“2g硼酸用12.25g三乙醇胺溶解后加入反应釜”的步骤替换为“2g己二酸用12.25g单乙醇胺溶解后加入反应釜”，并相应增加苯并三氮唑的量至1.2g。

测试例1

将上述实施例和对比例制备的金属磨削液按照GB/T6144-2010合成切削液的标准进行测试，结果如表1所示。

表1

通过表1的结果可以看出，采用本发明优选实施方式的实施例1-3的金属磨削液符合GB/T6144-2010合成切削液标准的要求，采用本发明优选实施方式的实施例1-3能够获得比采用非优选实施方式的实施例4-6更好的效果；而采用对比例1-2的金属磨削液都存在个别参数不能满足标准要求，且对比例1-2中苯并三氮唑用量几乎是本发明实施例1中苯并三氮唑用量的五倍之多。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。