摘要www.zhongruikj.com 绿色机械加工是企业对可持续发展战略在微观上的具体体现, 切削液作为机械加工的 重要辅料, 其选用的科学性对绿色机械加工的实现与否具有重要作用.本文主要从基础油和 添加剂两方面综述了绿色环保型金属切削液的研究现状和发展趋势， 对于从事金属切削液的 相关专业人员具有一定的参考价值。 关键词: 关键词 绿色;环保;切削液
Optimal way to choose cutting fluid for green machining

Abstract: Green machining microcosmically embodies the sustainable development strategy in enterpr ises. The scientific selection o f cutting fluid plays an important role in realizing green machining as an important aux iliary material. This paper summarized the green cutting fluid’s research status and development trends mainly from the base oil and additives two aspects ,to engage in metal cutting fluid related professional staff has a certain reference value. Key words: sustainable development; green manufacturing; g reen machining ; cutting fluid
0 引言

金属切削液是指用于金属及其合金在切削加工过程中所使用的润滑剂。 切削液广泛使用在现 代金属切削加工中， 成为机械制造过程中不可或缺的辅助材料。 在金属切削加工中选用合适 的金属切削液可以起到良好的润滑冷却、清洗和防锈等作用，从而提高刀具耐用度，保证加 工质量和加工精度，提高生产效率。然而，随着金属切削液的广泛使用，人们发现切削液是 金属切削加工的主要污染源， 除使用时会对操作人员的身体健康造成危害外， 废液的排放也 会对环境造成严重污染切， 削液的安全性和对环境的影响已成为切削液发展必须考虑的重要 问题。切削液/ 油对环境的危害主要是废液对水资源的污染，矿物油是金属加工液的主要成 分之一，其生物降解性差，能长期滞留在水和土壤中。因此，开发绿色环保型产品已成为一 种大趋势.
1 切削液的危害

( 1) 造成环境污染。 切削液对环境的危害主要在于两个方面, 其一是加工过程中切削液挥发、 飞溅及渗漏会造成 工作现场环境恶化, 影响安全生产; 其二是对水资源的污染。 由于过去对废液的危害性认识 不足, 都是将废切削液直接排放。 矿物油基切削液的生物降解性差, 能长期滞留于水和土壤 中。使得湖泊、河流、海洋和地下河系统受到不同程度的污染。磷酸盐是水基切削液常用的 防锈剂, 而研究证明磷酸盐的积累会使河流、湖泊因营养富化而发生赤潮。 ( 2) 损害工人健康。 切削液对人体健康的危害首先在于其毒性。 油基切削液在高速或重载切削条件下, 产生高温 化学反应, 形成烟雾, 释放有害气体和油雾, 燃点和粘度越低, 烟雾越重, 而水基切削液 汽化形成的微液滴等,均会刺激呼吸系统粘膜而引起炎症。切削液与人体直接接触, 会诱发 多种皮肤病, 损害工人健康等。如矿物油的脱脂和刺激作用而引起的油疹以及表面活性剂、 防腐剂、 杀菌剂等添加剂造成的皮炎等。 以往常用的切削液添加剂亚硝酸钠和醇胺容易发生 反应生成致癌物亚硝基胺, 而亚硝酸钠的代用品叔丁基苯甲酸盐对动物的肝、肾等内脏有 害。 ( 3) 增加了制造成本 属于间接产生的负面影响。 据德国对汽车行业的最新调查, 在工件总的加工成本中, 切削液 费用要占 7% ~ 17%, 而刀具的成本仅占 2% ~ 4%。据统计,切削液的消耗率是刀具费用的 3~
4 倍, 而且切削液的处理较为困难, 处理费用昂贵。据德国专家预测,若考虑环保的要求,加 工中采用传统切削液发生的相关费用约占生产加工总费用的 15% ~ 30% 。
2 绿色环保型切削液的研究现状及发展趋势

2.1 金属切削液中绿色环保基础油的开发 基础油是切削液的主要成分, 对切削液的性能有很大影响。 切削液的生物降解性能也决定于 基础油的生物降解性能。切削液的基础油有矿物油、合成油（合成酯和合成烃）和植物油。 由于矿物油基的切削液生物降解能力差, 长期滞留在水和土壤中, 对环境造成不良影响, 不宜作为绿色切削液的基础油。 合成油中合成烃的生物降解性与矿物油差不多, 植物油与合 成酯则具有很好的生物降解能力。目前基础油的发展趋势体现为：① 矿物油逐渐被生物解 性好的植物油和合成酯所代替；② 油基切削液逐渐被水基切削液所代替。 （1）植物油 植物油生物降解性好, 无毒性, 我国是植物油生产大国， 产量位居世界第三位, 菜籽油和棉 籽油的产量位居世界第一。与矿物油相比，植物油具有更高的沸点和分子重量，从而大大减 少了其在雾化和气化时的损耗。 在机械加工中使用植物油基的切削液， 可以获得更好的工件 表面以及更小的公差，从而缩短停机时间，提高生产效率。 （2）合成酯 合成酯切削液产品属于低泡沫产品（泡沫过多会降低切削液的功效），可在软水和硬水中同 样保持性能。郭力、彭著良等研究探讨了合成酯的理化性能，其中直链多元酯相比其他种类 合成酯的生物降解性比较好。各种研究表明，酯类物质的毒性非常小。一般情况下，酯被吸 收或与皮肤接触仅仅会造成很小的不适感。合成酯具有结构单一可控、氧化稳定性www.zhongruikj.com降解性。据文献报道烷基糖苷（APG） 具有生物降解快、无毒无刺激的绿色表面活性剂；脂肪酸甲酯磺酸盐（MES）是一种生物降 解性能良好、抗硬水性能强、环境友好的高效低毒表面活性剂；生物表面活性剂是微生物产 生的一类具有表面活性的生物大分子物质，具有良好稳定性、无毒和生物可降解等性能。 （www.zhongruikj.com2）极压剂 以往传统的极压剂是含硫、磷、氯等元素的化合物，这些化合物在高温下与金属表面发生化 学反应，生成化学吸附膜。由于产品中含有硫、磷及氯等对环境有害的元素，迫切需要开发 新型极压剂取代传统的极压剂。 硼类极压剂正成为开发的热点， 有机硼酸酯是新型的减摩抗 磨添加剂，越来越广泛地受到重视。据文献报道，硼酸盐作为润滑脂中极压添加剂具有独特 的性能， 与其它添加剂复合制备的极压锂基润滑脂有优异的综合性能， 可作为环境友好产品 使用。 （3）防锈剂 为了保护机床、刀具及工件不受乳液的侵蚀，要在切削液中加入防锈剂，以期在金属表面形 成保护膜，或者形成钝化膜。据文献报道，河北省新资源技术研究所最近研制了 KJ 金属防 锈剂，以天然提取物环己六醇六磷酸酯为主要成分，经变性复配而成。是一种无毒、无味， 对人体无任何刺激的淡黄色透明液体，呈中性，能以任意比例相溶。其防锈原理是该液与金
属表面接触后可迅速形成一层致密、 坚固的单分子络合物保护膜， 能有效地阻止氧等成分的 进入，从而达到金属长期防锈的目的. （4）新型防腐杀菌剂 切削液本身具有微生物和菌类滋生繁衍的条件， 容易腐败变质。 防腐杀菌剂用于抑制细菌和 霉菌的滋生、杀灭液体中的细菌，藉以延长加工液的使用寿命。世界各国的大量研究，已开 发出多种防锈杀菌剂。日本研发出的选用油酸、硬脂酸等羧酸制取的铜盐，具有一年以上的 抗腐能力。
3 总结和展望

近年来， 金属切削液的绿色环保作用日益得到人们的认可和重视。 绿色环保型金属切削液的 研究、 开发和应用已经成为机械行业的重要方向。 我国正处于绿色金属切削液开发的初级阶 段。从现有的研究结果看，大多停留在实验室阶段，绿色程度不高。从发表的论文看，则主 要是提出有关www.zhongruikj.com生物降解的定义和发展的需求性及设计思路， 很少提及具体的方案， 更缺乏大 量使用的实际产品。 参考文献： [1] 冯君茜，胡德栋，乔爱武，等. 微乳化切削液及其进展[J]. 化学工程师，2005，115 （4）：45- 49. [2] 方建华. 环境友好的水基磨削液配方[J]. 合成润滑材料，2005，32（2）：52- 53. [3] 孙建国，刘镇昌. 论绿色切削液的必要性和可行性[J].润滑与密封，2001，2：68－69. [4] 池丽婷. 切削液的现状和发展趋势[J]. 山西科技，2006 （3）：98- 99. [5] 张彩香，赵新泽，程天，等. 基于菜籽油的乳化切削液研制[J]. 润滑与密封，2005， 169（3）：114- 120. [6] Shauna R，Steigerwald. 植物油改善了加工性能[J]. 现代制造，2005（4）：76- 77. [ 7] Svajus Asadauskas, Oxidative Stability and Antiwear Properties of High Oleic Vegetable Oils, Lubrication Engineering, December,1996? [ 8] 胡志孟, 刘麒荣, 硼化植物油的摩擦化学研究, 润滑与密封, 1999, 2。74