www.zhongruikj.com

[ 关键词 ] 　 切削液 ; 防锈 ; 润滑 ; 研制 [ 中图分类号 ]TG174. 42 　　[ 文献标识码 ]B 　　[ 文章编号 ]1001 - 3660 (2003) 02 - 0067 - 02
0　 引言

随着改革开放的不断深入和机械加工业的迅速发 展 ,各种新型金属材料的开发及应用 ,金属加工工艺技 术水平不断提高 ,我国原有的金属切削液 ,随着时代的 发展 ,不断淘汰 ,新的金属加工液不断推出 , 乳化型切 削液存在着冷却性差 、 易腐蚀等缺点 ,合成型切削液存 在着润滑性不够 ,防锈性差等缺点 ,许多金属加工液厂 家都准备研制乳化型及合成型折中的切削液 , 即半合 成切削液 ,但由于研制及开发的技术含量高 , 难度大 、 费用高 ,许多企业都不愿进行研制和开发 。许多机械 加工企业 ,只有通过从国外进口 , 针对这种情况 , 笔者 进行了一系列的市场调研 , 同时为了实现国内油品达 到国外油品的性能 , 节约外汇 , 提高社会效益 , 特研制 了现代半合成切削液 ,满足广大机械加工行业的使用 , 使用效果良好 。
而迅速地降低切削温度 , 切削液将热量迅速地从切削 区带走 。( 3) 清洗作用 : 切削过程中 , 经常产生一些细 小的切屑 、 金属粉末及砂轮灰末等 ,切削液能减少细小 切屑及灰末的粘结以便清洗 , 并将这些细屑及灰末冲 走 。( 4) 防锈作用 : 即水挥发后 , 残留在金属表面的防 锈性 ,以满足金属加工过程中的工序间防锈 。
2　 现代半合成切削液的配方研制

现代半合成切削液在研制过程中 , 充分考虑其防 锈性 、 润滑性 、 冷却性 、 清洗性及使用周期等多方面的 面的特性 ,满足机械加工行业的切削加工使用 。半合 成切削液一般是把防锈剂 、 乳化剂 、 偶合剂 、 极压剂等 各种添加剂加入到矿物油中 ,然后加入一定量的水 ,形 成一种稳定 、 均一的油体 。

2. 1 　 矿物油的选择
矿物油有多种 ,包括石腊基 、 环烷基 、 芳烃基 ,以及 各种粘度大小不一 。芳烃基油易腐蚀 ,对皮肤有刺激 , 一般不使用 ,经常使用石腊基油和环烷基油 ,但由于环 烷基油在国内比较稀少 , 所以决定采用石腊基油 。低 粘度的矿物油易乳化 ,但润滑性差 ,同时考虑成品的极 压性能 ,不能采用粘度极低的矿物油 。故笔者决定采 用 15 号石腊基油 ,作为本配方中的矿物油用 。

2. 2 　 添加剂的选择
1　 现代半合成切削液的性能及用途

现代半合成切削液 ,俗称微乳 ,即按一定的比例稀 释到水中 ,广泛用于金属切削等加工工艺上 ,消除了乳 化型及合成型切削液的缺点 , 同时把该 2 种切削液的 优点集于一体 ,它广泛作为机械加工润滑 、 冷却用 , 良 好的半合成切削液应具有润滑 、 冷却 、 防锈 、 清洗等 4 个方面的作用 。( 1) 润滑作用 : 即指它能减少刀具前面 与后面上磨擦的能力 , 好的润滑性不但可减少切削力 和切削热 , 而且可提高加工件的光洁度 。 ( 2 ) 冷却作 用 : 即在切削加工时 , 切削区产生大量的切削热 , 它不 但使刀具容易磨损 , 而且产生局部的烧伤 、 退火或发 暗 ,影响产品的加工质量 , 因此在切削过程中 , 要及时

[ 收稿日期 ]2002209210
半合成切削液中 ,能使矿物油很好地乳化在水中 , 必须加入乳化剂 ,还必须加入防锈剂等各种添加剂 ,来 达到润滑 、 、 、 防锈 冷却 清洗等各种性能 。

2. 2. 1 　 防锈乳化剂的选择
在水溶性切削液中 , 可以使用的防锈剂有多种 。 包括 : 石油磺酸钡 、 石油磺酸钠 、 环烷酸锌 、 司苯 八 0 、
67

http://www.cnki.net
? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
范本新 　 现代半合成切削液的研制 吐温八 0 、 亚硝酸钠等多种 。 但在半合成切削液中 , 使用防锈添加剂有特别的 要求 ,它不但能起好的防锈作用 , 添加的这种 防锈添 加剂的 HLB 值折中 。它既能溶于油中 ,而且在水中有 一定的乳化作用 。在试验过程中 , 笔者得出这样的经 验 ,在切削液中 ,使用单一的防锈添加剂 , 不及同时使 用几种防锈添加剂联合起来的作 用大 ,经过笔者数十 次的试验 ,决定在本切削液中 ,同时添加石油磺酸钠与 司苯八 0 ,以其 1 :1 的质量 比同时加到本切削液中 ,防 锈乳化效果最佳 。故决定在本切削液中添加 4 %的石 油磺酸钠和 4 %的司苯八 0 ,其防锈乳化效果最好 。 2. 2. 2 　 乳化剂的选择 目前能在切削液中使用的乳化剂有多种 , 各有各 的特点 ,在水溶性切削液中使用单一的乳化剂 , 乳 化 效果不及同时使用几个乳化剂的乳化效果好 , 根据各 个配方的内部结构 , 要想达到最佳的乳化效果 , 与选 择乳化剂有很大的关系 。在本配方中 , 笔者准备自行 合成 2 个乳化剂 ,使乳化效果达到最佳 。 (1) 　 乳化剂环烷酸钾的合成 　笔者决定使用工 业环烷酸与工业氢氧化钾自行合成环烷酸钾 ,以其 5 :

2 的比例 , 自行合成 。先把环 烷酸加热升温至 80 ℃, 50 %的氢氧化钾水溶液慢慢加入保证温度在 80 ～ 85 ℃ 之间 ,然后保温 2h , 这样合成的环烷酸钾 ,在本切 2. 2. 3 　 添加剂 A 的合成
在水溶性切削液中 , 添加有机胺 、 有机酸 , 可同时 提高切削液的防锈性 、 乳化性及润滑性 , 在本配 方中 笔者决定使用工业癸二酸 、 月桂酸 、 二乙醇胺 、 三乙醇 胺 ,按其 3 :3 :5 :5 的比例 ,自行合成添加剂 A , 先把二 乙醇胺 、 三乙醇胺加入反应釜 , 升温至 70 ℃, 慢慢加入 癸二酸 、 月桂酸 ,保证温度在 70～80 ℃ 间 ,保温 2h , 之 这样合成的添加剂 , 以 15 %的比例加入到本配方中 , 能显著提高本配方的防锈性及润 滑性 。 2. 2. 4 　 其它添加剂的选择 　　由于本配方由多种添加剂调合而成 ,为了保证能 在水中溶解稳定 , 须加入一定量的分散剂 , 本配方 中 决定加入 5 %的聚氧乙烯烷基酚醚 。 为了使本切削液能有一定的极压性能 , 决定加入 4 %的蓖麻油酸 。 　　保证切削液长期均匀透明 ,须加入一定量的稳定 剂 ,决定使用 0. 5 %的十二醇 。 确保切削液能长期循环使用 , 须加入一定量的杀 菌剂 。 经以上分析研究 ,及笔者多次的试验 ,得出了复配 合理的 、 优等的现代半合成切削液配方 ,见表 1 。 　　 配方研制成功后 ,经放大生产 ,检测生产样的质量 指标 ,见表 2 。

表1　 现代半合成切削液配方 组分

15 号基油
削液配方中 ,乳化效果非常好 。 (2) 　 乳化剂油酸钠的合成 　决定使用工业油酸 与工业氢氧化钠 , 按其 5 : 2 的比例自行合成油酸钠 。 先把油酸升温至 70 ℃, 然 后慢慢加入 50 %的氢氧化 钠水溶液 ,保证温度在 70～75 ℃ 之间 ,然后保温 1. 5h , 这样合成的油酸 钠 ,在本切削液中乳化效果非常好 。 所以在本配方中使用 10 %的环烷酸钾和 10 %的 油酸钠 ,在多次试验中 ,乳化效果均能达到最佳 。

　　 项目 　　 外观

5 %稀释液 pH 值 2 %稀释液防锈性 　　　　　　　　 单片 (35 ± ℃,一级铸铁片) h 2
含量 ( %)

20 4 4 5
组分 环烷酸钾 油酸钠 添加剂 A 十二醇
含量 ( %)

10 10 15 0. 5
组分 蓖麻油酸 杀菌剂 水
含量 ( %)

4
司苯八 0 石油磺酸钠 聚氧乙烯 烷基酚醚
适量

27. 5
表2　 生产样的质量指标 质量指标 红棕色透明均匀液体

8. 7 48h 合格 8h 合格 24h 合格 8h 合格 8h 合格 735 G 3142 B/ ( 下转第 71 页) SH0365 - 92
试验方法 目测

SH0365 - 92 SH0365 - 92
叠片
2 %稀释液腐蚀试验 　　　　　 号钢片 10 (55 ± ℃,全浸) h 2 H62 铜片 LY12 铝片 5 %稀释液 PB 值 N ≥
68

? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
表　 　 　 面 技 术 第 32 卷 　 2 期 第 　　　　　　　　 2003 年 4 月 SURFACE TECHNOLO GY

生产过程中 ,研究人员发现另一个新问题 ,那就是 轮辋的擦划伤很多 ,有的严重到影响了产品外观质量 。 因此 ,又采用了 PDCA 循环法 ,用因果图找出了产生擦 划伤的原因 ,就是轮辋在新增加的碱液滚洗过程中 ,相 互碰撞 、 摩擦造成了坯件铁基体的擦划伤 , 电镀后 , 产
　　　　　　　　Vol. 32 　NO. 2 Apr. 2003
品外观即有明显的伤痕 。对此我们在滚洗机的滚洗轴 上加装了橡胶隔板 , 同时在滚洗液里加入表面活性剂 以增加滚洗液的润滑性 , 减少轮辋之间相互擦伤 。经 过改进 ,产品外观的擦划伤得到了解决 。
( 上接第 68 页)
3　 现代半合成切削液的研制目标 ( 见表 3)
　　从表 3 可以看出 , 工业放大生产后 , 现代半合成 切削液 ,完全符合产品质量指标的要求 ,且经济效益十 分可观 。
表3　 现代半合成切削液的质量指标 　　　 项目 　　　 外观

5 %稀释液 pH 值 2 %稀释液防锈性 　　　　　　　　 单片 (35 ± ℃,一级铸铁片) h 2
质量指标 红棕色透明均匀液体

8. 5 ± 5 0. 48
试验方法 目测

SH0365 - 92 SH0365 - 92
叠片
8 24 8 8 686 G 3142 B/ SH0365 - 92
2 %稀释液腐蚀试验 　　　　 号钢片 10 (55 ± ℃,全浸) h 2 H62 铜片 LY12 铝片 5 %稀释液 PB 值 N ≥
4　 结论

中瑞现代半合成切削液配方研制成功后 , 该厂扩大生 产 ,经启东轴承厂 、 山东轴承厂及常州机床厂等多家单 位使用 ,具有乳化型及合成型切削液的优点 ,用户反应 良好 。 现代半合成切削液 ,各项理化指标己达到要求 ,它 不但具有良好的防锈性 、 润滑性 、 清洗性 、 冷却性 ,而且
耐腐蚀性能强 是一个优良的半合成切削液 。