金属用切削液的制作方法

本申请涉及切削液
技术领域：
，尤其涉及一种金属用切削液。
背景技术：
：在金属工件加工过程中通常需要采用切削液，以提升刀具的使用寿命以及金属工件的表面光洁度。现有的切削液中由于配方的限制，无法同时满足延长刀具使用寿命、切削液的存储寿命长、使用寿命长绿色环保等多种优点。例如，一些切削液存储时间短，稳定性差；一些切削液中含有硫化物(例如硫化烯烃)、氯化物(例如氯化石蜡)等物质，在金属工件加工过程中，会对某些金属(例如铜、铁等)产生腐蚀，切削液废液会污染环境，另外还会分解产生so2等刺激性气体，污染环境以及危害人体健康。技术实现要素：有鉴于此，有必要提供一种同时具有延长刀具使用寿命、切削液的存储寿命长、使用寿命长绿色环保等多种优点的金属用切削液。一种金属用切削液，包括基础油、妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、ph调节剂以及水；其中，所述妥尔油脂肪酸、所述脂肪酸酰胺和所述聚乙二醇400双油酸酯的摩尔比为6.18～7.4:1.7～2.5:1.8～2.5，所述妥尔油脂肪酸的质量分数范围为10％～12％。在一些实施方式中，所述聚乙二醇400双油酸酯的质量分数的范围为10％～14％。在一些实施方式中，所述非离子表面活性剂包括异构十醇聚氧乙烯醚和聚山梨醇酯中的至少一种。在一些实施方式中，所述聚山梨醇酯包括聚山梨醇酯60和聚山梨醇酯80中的至少一种。在一些实施方式中，所述非离子表面活性剂的质量分数的范围为2％～7％。在一些实施方式中，所述阴离子表面活性剂包括石油磺酸盐及十二烷基苯磺酸盐中的至少一种。在一些实施方式中，所述阴离子表面活性剂的质量分数的范围为5％～10％。一种金属用切削液，包括基础油、妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂ph调节剂以及水；其中，所述妥尔油脂肪酸、所述脂肪酸酰胺和所述聚乙二醇400双油酸酯的质量比为10～12:4.5～6.6:10～14，所述妥尔油脂肪酸的质量分数范围为10％～12％。在一些实施方式中，所述非离子表面活性剂包括异构十醇聚氧乙烯醚和聚山梨醇酯中的至少一种。在一些实施方式中，所述阴离子表面活性剂包括石油磺酸盐及十二烷基苯磺酸盐中的至少一种。本申请提供的金属用切削液，包括基础油、妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、ph调节剂以及水。通过控制妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺以及聚乙二醇400双油酸酯的比例，以使妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯与基础油形成稳定的油膜结构，在提升金属用切削液的存储寿命的同时，提升了切削液的使用寿命，另外由于妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯以特定比例与基础油形成稳定的油膜结构，提升了切削液的润滑性，可防止刀具在切削金属时导致的断刀等问题，进而提升刀具的使用寿命；另外，上述金属用切削液均采用绿色环保的成分，在存储以及使用过程中不会对环境以及人体产生危害。附图说明图1为本申请实施例提供的金属用切削液在用于刀具加工工件的过程中，金属用切削液中的妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯以及基础油形成于刀具与工件之间的油膜结构局部示意图。主要元件符号说明刀具10工件20油膜30如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。具体实施方式为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。本申请实施例提供一种金属用切削液，所述金属用切削液在刀具10加工含金属的工件20的过程中，用来冷却和润滑刀具10和工件20。所述金属用切削液包括基础油、妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、ph调节剂以及水。所述基础油作为溶剂溶解妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂以及ph调节剂，同时还起到冷却作用。所述基础油可选自环烷基油以及石蜡油中的至少一种。所述妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯在所述金属用切削液用于刀具10加工工件20的过程中，在刀具10与工件20的表面形成用于保护刀具10的油膜30结构，防止所述刀具10受损。在一些实施方式中，切削液的余量为水，水的存在可迅速带走切削液的热量，同时降低切削液的粘度，提高切削液的流动性。具体地，请参阅图1，所述妥尔油脂肪酸、所述脂肪酸酰胺和所述聚乙二醇400双油酸酯构成油膜30的骨架。其中，由于刀具10与工件20表面均具有极性，所述妥尔油脂肪酸、所述脂肪酸酰胺和所述聚乙二醇400双油酸酯中的亲水基为极性基团，可吸附于所述刀具10与工件20的表面；聚乙二醇400双油酸酯的分子链较长，是构成所述骨架的框体；聚乙二醇400双油酸酯的分子链中具有4个醚氧基，醚氧基之间极易吸附妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺等极性大的分子，以使妥尔油脂肪酸和所述脂肪酸酰胺位于所述框体中，以与所述聚乙二醇400双油酸酯形成的框体共同构成所述油膜30的骨架；相较于基础油，所述妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺和所述聚乙二醇400双油酸酯是大分子的物质，小分子的基础油填充于骨架的空隙中，框体内的妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺以及基础油较难移动，使油膜30在水平方向更稳定。所述妥尔油脂肪酸、所述脂肪酸酰胺和所述聚乙二醇400双油酸酯均含有油酸根(即油酸失去氢氧根后剩余的基团)，油酸根的分子式为ch3(ch2)7ch＝ch(ch2)7co-，由分子式可知，油酸根上有一个不饱和双键，在局部极压条件下，所述妥尔油脂肪酸、所述脂肪酸酰胺和所述聚乙二醇400双油酸酯分子中的油酸根中的双键之间发生聚合反应，形成聚合物(二聚体)，使极性增强，润滑性增加，保证极压性能。需要说明的是，图1中所示油膜30的结构仅为实际油膜30的局部示意图。换句话说，图1中的油膜30的结构可以视为实际工作状态中油膜的一个重复单元，实际工作状态的油膜包括多个这样的重复单元，多个重复单元在刀具10和工件20之间的界面铺展开形成完整的油膜结构。在一些实施方式中，油膜30中两个脂肪酸酰胺对称吸附在刀具10和工件20的表面，形成“定位楔子”使骨架之间衔接更加紧密，油膜30更致密。在一些实施方式中，以摩尔比计算时，所述妥尔油脂肪酸、所述脂肪酸酰胺和所述聚乙二醇400双油酸酯的摩尔比为6.18～7.4:1.7～2.5:1.8～2.5。需要说明的是，由于不同厂家生产的所述妥尔油脂肪酸、所述脂肪酸酰胺和所述聚乙二醇400双油酸酯产品会存在一定的差异，在满足上述比例中的任意一个均属于本申请的保护范围。上述比例的限制，使得所述妥尔油脂肪酸、所述脂肪酸酰胺和所述聚乙二醇400双油酸酯构成的骨架呈一个稳定的结构，上述三种物质中的任意一种过多或过少，均会导致油膜30结构不稳定。所述妥尔油脂肪酸的质量分数范围为10％～12％。妥尔油脂肪酸有利于提升金属用切削液的润滑性。妥尔油脂肪酸含量过多，会导致金属用切削液的生物稳定性差；含量过少，金属用切削液的润滑性变差。脂肪酸酰胺过多，会导致聚乙二醇400双油酸酯组成的框体变少，油膜30强度不足；脂肪酸酰胺过少，“定位楔子”变少，油膜30容易出现漏洞。聚乙二醇400双油酸酯的质量分数的范围为4.5％～6％。聚乙二醇400双油酸酯过多，使骨架内的用于填充的妥尔油脂肪酸分子变少，油膜30稀疏，润滑性变差；聚乙二醇400双油酸酯过少，使油膜30水平方向上的刚性不足，润滑性变差。所述非离子表面活性剂具有较高的表面活性以及良好的增溶、洗涤、抗静电、钙皂分散等性能，刺激性小，有利于提升所述金属用切削液的表面活性。所述非离子表面活性剂包括异构十醇聚氧乙烯醚和聚山梨醇酯中的至少一种。相对于其他非离子表面活性剂，由于异构十醇聚氧乙烯醚的hlb值为13，聚山梨醇酯的hlb值为15，这两种非离子表面活性剂的hlb值均较大，容易在水中将基础油乳化并且形成稳定的微乳液体系。另外，异构十醇聚氧乙烯醚还能显著降低切削液的表面张力和体系黏度；聚山梨醇酯含有油酸酯极性基团，同时具有乳化和润滑作用。在一些实施方式中，所述聚山梨醇酯包括聚山梨醇酯60和聚山梨醇酯80中的至少一种。所述非离子表面活性剂的质量分数的范围为2％～7％。所述阴离子表面活性剂用于改善液体的表面、液-液界面和液-固界面的性质。所述阴离子表面活性剂可选自石油磺酸盐及十二烷基苯磺酸盐中的至少一种。所述阴离子表面活性剂的质量分数的范围为5％～10％。所述ph调节剂用于调节所述金属用切削液的ph值。所述ph调节剂可选自三乙醇胺、异丙醇胺和氨基丙醇胺中的至少一种。在一些实施方式中，以质量比计算时，所述妥尔油脂肪酸、所述脂肪酸酰胺和所述聚乙二醇400双油酸酯的质量比为10～12:4.5～6.6:10～14。所述妥尔油脂肪酸的质量分数范围为10％～12％。妥尔油脂肪酸有利于提升金属用切削液的润滑性。妥尔油脂肪酸含量过多，会导致金属用切削液的生物稳定性差；含量过少，金属用切削液的润滑性变差。脂肪酸酰胺过多，会导致聚乙二醇400双油酸酯组成的框体变少，油膜30强度不足；脂肪酸酰胺过少，“定位楔子”变少，油膜30容易出现漏洞。聚乙二醇400双油酸酯的质量分数的范围为10％～14％。聚乙二醇400双油酸酯过多，使骨架内的用于填充的妥尔油脂肪酸分子变少，油膜30稀疏，润滑性变差；聚乙二醇400双油酸酯过少，使油膜30水平方向上的刚性不足，润滑性变差。所述非离子表面活性剂具有较高的表面活性以及良好的增溶、洗涤、抗静电、钙皂分散等性能，刺激性小，有利于提升所述金属用切削液的表面活性。所述非离子表面活性剂包括异构十醇聚氧乙烯醚和聚山梨醇酯中的至少一种。相对于其他非离子表面活性剂，由于异构十醇聚氧乙烯醚的hlb值为13，聚山梨醇酯的hlb值为15，这两种非离子表面活性剂的hlb值均较大，容易在水中将基础油乳化并且形成稳定的微乳液体系。另外，异构十醇聚氧乙烯醚还能显著降低切削液的表面张力和体系黏度；聚山梨醇酯含有油酸酯极性基团，同时具有乳化和润滑作用。在一些实施方式中，所述聚山梨醇酯包括聚山梨醇酯60和聚山梨醇酯80中的至少一种。所述非离子表面活性剂的质量分数的范围为2％～7％。所述阴离子表面活性剂用于改善液体的表面、液-液界面和液-固界面的性质。所述阴离子表面活性剂可选自石油磺酸盐及十二烷基苯磺酸盐中的至少一种。所述阴离子表面活性剂的质量分数的范围为5％～10％。所述ph调节剂用于调节所述金属用切削液的ph值。所述ph调节剂可选自三乙醇胺、异丙醇胺和氨基丙醇胺中的至少一种。以下通过具体的实施例以及对比例来对本申请进行说明。实施例以及对比例均是采用刀具10加工一金属工件20，所刀具10为钨钢刀。加工过程中刀具10的转速为20000rpm，进给量为3000mm/min。加工过程中采用金属用切削液，测试金属用切削液的使用寿命以及刀具10的使用寿命。实施例以及对比例的区别在于金属用切削液的成分不同。实施例1-1金属用切削液包括质量份数为48份的基础油、10.7份的妥尔油脂肪酸、5.5份的脂肪酸酰胺、12.3份的聚乙二醇400双油酸酯、2.5份的非离子表面活性剂(吐温80)、8份的阴离子表面活性剂(石油磺酸钠t702)、2.2份的ph调节剂(三乙醇胺)、0.2份的杀菌剂(苯并异噻唑啉酮)、0.1份的苯并三氮唑、0.3份的新癸酸、0.1份的癸二酸、0.1份的壬二酸、余量的水，上述所有物质的份数总和为100份。需要说明的是苯并三氮唑、新癸酸、癸二酸及壬二酸为复配的缓蚀剂，用于切削加工中防止工件20中的金属被切削液腐蚀，为功能添加剂，功能添加剂并未影响本申请的切削液方案实现延长刀具使用寿命、延长切削液的存储寿命和使用寿命，且绿色环保的目的。将10份切削液和90份的水混合配置成工作液，以在切削加工中使用。放在常温下静置，测试金属用切削液的储存时间；将工作液用于切削加工，记录开始切削加工到工作液失效的时间作为切削液的使用寿命；在使用切削液进行切削加工时，刀具从开始使用到刀具失效的时间内刀具总共加工生产的产品数量，作为刀具的使用寿命。实施例1-2与实施例1不同的是：金属用切削液中的脂肪酸酰胺的份数为4.5，聚乙二醇400双油酸酯的份数为7。实施例1-3与实施例1不同的是：金属用切削液中的脂肪酸醇胺的份数为6，聚乙二醇400双油酸酯的份数为5.5。对比例1-1与实施例1不同的是：金属用切削液中的脂肪酸醇胺的份数为3，聚乙二醇400双油酸酯的份数为8。对比例1-2与实施例1不同的是：金属用切削液中的脂肪酸醇胺的份数为7，聚乙二醇400双油酸酯的份数为4。对比例1-3与实施例1不同的是：金属用切削液中的脂肪酸醇胺的份数为5.5，聚乙二醇400双油酸酯的份数为8。对比例1-4与实施例1不同的是：金属用切削液中的脂肪酸酰胺的份数为7，聚乙二醇400双油酸酯的份数为6。对比例1-5与实施例1不同的是，切削液包括53份的5号高速机械油、5份的环烷酸铅、2.5份的脂肪酸酰胺、6.5份的op-10、10份的氯化石蜡、13份石油磺酸钠。请参阅表1，为实施例1-1至1-3以及对比例1-1至1-5对应的条件以及测试结果。表1从表1中的数据可以看出，实施例1-1至1-3相较于对比例1-1至1-4，通过调整妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯的质量比或摩尔比，从而改善金属用切削液存储寿命、使用寿命以及刀具10的使用寿命。当调整妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯的质量比或摩尔比超过一定的范围，妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯无法形成稳定的油膜30结构，也不能提升刀具10的使用寿命。对比例1-5中为现有一般的切削液，由于其不具备实施例1-1至1-3中的妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯，也未调整其比例，无法形成稳定的油膜结构，故其使用寿命相较于实施例较短，经济效益差。对比例1-1的金属用切削液中的脂肪酸酰胺含量较低，导致金属用切削液分层，“定位楔子”变少，油膜30容易出现漏洞，从而出现分层现象；对比例1-2与对比例1-4的金属用切削液中的脂肪酸酰胺含量较高，由于脂肪酸酰胺亲油性强，导致金属用切削液难溶，而导致量产性差，而无法用于量产。实施例2-1金属用切削液中包括基础油、妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯。妥尔油脂肪酸在所述金属切削液中的质量分数为10％，脂肪酸酰胺与聚乙二醇400双油酸酯的质量比为5.5:12.3，其余同实施例1，此处不再赘述。实施例2-2与实施例2-1不同的是：妥尔油脂肪酸在所述金属切削液中的质量分数为12％。对比例2-1与实施例2-1不同的是：妥尔油脂肪酸在所述金属切削液中的质量分数为8％。对比例2-2与实施例2-1不同的是：妥尔油脂肪酸在所述金属切削液中的质量分数为14％。请参阅表2，为实施例2-1至2-2以及对比例2-1至2-2对应的条件以及测试结果。表2从表2中的试验结果可以看出，对比例2-1中的妥尔油脂肪酸质量分数过小，对基础油的乳化效果差，不足以完全乳化，导致切削液的存储寿命降低。对比例2-2中的妥尔油脂肪酸质量分数过大，金属用切削液的生物稳定性差，导致金属用切削液的存储寿命以及使用寿命均小于实施例2-1与2-2，妥尔油脂肪酸含量增多使得切削液润滑性更好，但易滋生细菌，所以切削液使用寿命短，但对刀具使用寿命无影响。实施例3-1金属用切削液中包括质量份数为48份的基础油、10.7份的妥尔油脂肪酸、5.5份的脂肪酸酰胺、12.3份的聚乙二醇400双油酸酯，其余同实施例1，此处不再赘述。对比例3-1与实施例3-1不同的是：聚乙二醇400双油酸酯替换成聚乙二醇400单油酸酯。对比例3-2与实施例3-1不同的是：聚乙二醇400双油酸酯替换成聚乙二醇600单油酸酯。对比例3-3与实施例3-1不同的是：聚乙二醇400双油酸酯替换成聚乙二醇600单双油酸酯。请参阅表3，为实施例3-1以及对比例3-1至3-3对应的条件以及测试结果。表3从表3中的实验结果可以看出，由于对比例3-1至对比例3-3中分别使用的聚乙二醇400单油酸酯的hlb值为11-12、聚乙二醇600单油酸酯的hlb值为13-14和聚乙二醇600双油酸酯的hlb值为10-11，由于对比例中使用的聚乙二醇400单油酸酯、聚乙二醇600单油酸酯和聚乙二醇600双油酸酯的hlb值均太高，不利于与基础油之间的亲和性，导致切削液分层的情况发生，而聚乙二醇400双油酸酯的hlb值为7-8较低，有助于与基础油亲和，可提升切削液的存储寿命。因此仅能采用聚乙二醇400双油酸酯，才能与妥尔油脂肪酸以及脂肪酸酰胺形成稳定的油膜30结构。实施例4-1金属用切削液中包括质量份数为48份的基础油、10.7份的妥尔油脂肪酸、5.5份的脂肪酸酰胺、12.3份的聚乙二醇400双油酸酯、2.5份的非离子表面活性剂(吐温80，简称t80)，其余同实施例1，此处不再赘述。对比例4-1与实施例4-1不同的是：非离子表面活性剂为3份的t60。对比例4-2与实施例4-1不同的是：非离子表面活性剂为2.5份的司盘80(简称sp80)。对比例4-3与实施例4-1不同的是：非离子表面活性剂为2.5份的op-1。对比例4-4与实施例4-1不同的是：非离子表面活性剂为2.5份的tx-10。请参阅表4，为实施例4-1以及对比例4-1至4-4对应的条件以及测试结果。表4从表4中的实验结果可以看出，对比实施例4-1和对比例4-1，t80和t60均为tween系列的表面活性剂，性质类似，但由于t60在基础油中的溶解性稍差，容易导致切削液分层而降低切削液的存储寿命。sp80、op-10和tx-10由于分子结构不带油酸酯基，故与体系中的基础油以及脂肪酸酰胺的结构相差较多，导致体系不稳定，存储寿命差。采用不同种类的非离子表面活性剂，对于金属用切削液的性能影响较大。其中，以t80为非离子表面活性剂的金属用切削液的性能最好。实施例5-1金属用切削液中包括质量份数为48份的基础油、10.7份的妥尔油脂肪酸、5.5份的脂肪酸酰胺、12.3份的聚乙二醇400双油酸酯、2.5份的非离子表面活性剂(t80)，其余同实施例1，此处不再赘述。实施例5-2与实施例5-1不同的是：阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。对比例5-1与实施例5-1不同的是：阴离子表面活性剂为α烯基磺酸钠。对比例5-2与实施例5-1不同的是：阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠。请参阅表5，为实施例5-1至5-2以及对比例5-1至5-2对应的条件以及测试结果。表5从表5中的实验结果可以看出十二烷基苯磺酸钠，α烯基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和石油磺酸钠分別的hlb值分别为10.6、18、40和13.8，阴离子表面活性剂石油磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠的hlb值較低，与基础油的亲和性强，可维持切削液的稳定性，提高存储寿命，但由于十二烷基苯磺酸钠的分子量没有石油磺酸钠的分子量大，十二烷基苯磺酸钠维持乳液平衡的能力相对较弱，故十二烷基苯磺酸钠的存储寿命相对较低。采用不同种类的阴离子表面活性剂，对于金属用切削液的性能影响较大，其中，以石油磺酸钠为阴离子表面活性剂的金属用切削液的性能最好。本申请提供的金属用切削液，基础油、妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂以及ph调节剂。通过控制妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺以及聚乙二醇400双油酸酯的比例，以使妥尔油脂肪酸、脂肪酸酰胺、聚乙二醇400双油酸酯与基础油形成稳定的油膜30结构，在提升金属用切削液的存储寿命以及使用寿命的同时，还一并提升刀具10的使用寿命；另外，上述金属用切削液均采用绿色环保的成分，在存储以及使用过程中不会对环境以及人体产生危害。以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。当前第1页12