专利名称：一种镁合金切削液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属切削液，尤其涉及一种镁合金切削液。
背景技术：
镁合金密度不到铝合金的2/3，钢的1/4，具有较高的比强度和比刚度，良好的尺 寸稳定性、机加工性、导电导热性；此外，在电磁屏蔽性、减震性等方面也具有优异的性能。 尽管有着丰富的储量和优异的结构性能，迄今为止，镁作为结构材料的应用潜力与现实之 间依然存在巨大反差。造成这种现状的主要原因就是镁的腐蚀问题，即较差的耐蚀性是制 约镁合金发挥潜力的瓶颈。作为轻量化结构材料，镁合金在汽车、电子电器、航空等众多领域中获得了广泛的 关注，随着应用的日益深入，水基镁合金切削液的逐渐成为人们感兴趣的研究方向，镁合金 切削液有两大技术难点，一是镁合金非常活泼，要有效的抑制它的腐蚀；二是在镁合金加工 过程中，随着镁金属不断溶解在水中，水的硬度逐渐升高，所以要有极高的抗硬水性，防止 在不断使用中出现硬度过高而破乳，同时减少其由于水解所产生的氢释。目前，国内外润滑油公司都致力于研究一种镁合金切削液，但是市场上所售的镁 合金切削液的抗硬水性能不够，很容易发生破乳而失效，或者就是对镁合金的防腐不够，镁 合金在加工过程中很容易出现变色等腐蚀现象，从而影响了其工业应用。随着镁合金应用 面和使用量的急剧增大，耐硬水的高效长寿型镁合金切削液的研制就显得非常迫切。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种具有优良的稳定性、防腐性 和防锈性的镁合金切削液。本发明是通过以下技术来得以实现的—种镁合金切削液；包括水和以下重量百分比的原料基础油40%- 60%
非离子表面活性剂3%-8%
阴离子表面活性剂2% 10%
多功能表面活性剂5%-9%
抗硬水表面活性剂 4%
防锈剂5%-15%
镁合金缓蚀剂 5%
杀菌剂 4% ； 其中，基础油或油性剂是矿物油、聚α-烯烃、植物油、改性植物油或植物系油酸 酯、二元酯类、聚合酯、聚醚、不饱和脂肪酸酯、饱和脂肪酸酯的一种或几种混合物；非离子 表面活性剂是失水山梨醇油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或几种混 合物；阴离子表面活性剂是油酸、羧酸、二聚酸、妥尔油酸、蓖麻油酸的一种或几种及烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等中的一种或多种混合物；高效多功能 表面活性剂是是特种混合多聚酸与烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙 醇的一种或几种的混合物；抗硬水表面活性剂是醚羧酸铵盐。防锈剂是硼酸、葵二酸、三 聚酸、二聚酸、有机羧酸盐的一种或几种的混合物；镁合金缓蚀剂是磷酸酯、妥尔油与2-氨 基-2-甲基-1-丙醇、偏硅酸钠、改性磷酸酯的一种或几种的混合物；杀菌剂是三嗪衍生物、 吗啉衍生物、3、3_亚甲基(5-甲基噁唑烷)的一种或几种。所述的高效多功能表面活性剂所用的特种混合多聚酸，是丙酸、丁酸、戊酸、己酸、 庚酸、辛酸、壬酸、葵酸、十一碳酸、十二碳酸、十四碳酸、十七碳酸、十八碳酸、油酸等脂肪族 单羧酸，另外还有乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、葵二 酸、十一碳二酸、十二碳二酸、十三碳二酸、十四碳二酸、十五碳二酸、十六碳二酸等脂肪族 二羧酸以及由此聚合的二聚酸，多聚酸的一种或几种的混合物，其不仅具有良好的乳化性， 还具有优异的防锈性能。所述的醇醚羧酸铵盐，是醇醚羧酸和烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲 基-1-丙醇等有机胺中的一种或几种混合物按以下比例反应而生成的；醇醚羧酸有机胺 =1 1 1 2. 1。所述的缓蚀剂中含有磷酸酯或改性磷酸酯，改性磷酸酯是优先选用P2O5、磷酸双 酯、磷酸单酯与磷酸单体、烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、羟基丙烯 酸酯的一种或几种的混合物，其用量在 3%。下面对本发明做更详细的描述普通的切削液，因为防锈性和抗硬水性能差导致 了对镁合金的耐腐蚀方面差，镁合金产品在加工中容易腐蚀变色，切削液使用寿命短，产品 容易破乳而失效。本发明着眼于这些原有的问题，通过一种特种混合多聚酸来优化该发明 的乳化性和防锈性，该特种多聚酸是优选油酸，妥尔油酸，马来酸，蓖麻油酸，羧酸，二聚酸 等一种或二种聚合成的混合多聚酸，该混合多聚酸具有良好的乳化性和防锈性，能有效提 高切削液的分散能力和防锈能力。该混合多聚酸的使用量为6% 10%，作为本发明中所 使用的特种混合多聚酸，可以是丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、葵酸、i^一碳酸、 十二碳酸、十四碳酸、十七碳酸、十八碳酸、油酸等脂肪族单羧酸，另外还有乙二酸、丙二酸、 丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、葵二酸、十一碳二酸、十二碳二酸、十三碳 二酸、十四碳二酸、十五碳二酸、十六碳二酸等脂肪族二羧酸以及由此聚合的二聚酸，多聚 酸。这种特种多聚酸能提高切削液的防锈能力，乳化能力，使切削液在用大量水稀释后，形 成颗粒极小的微乳液，也提高了耐硬水能力。另外使用了改性磷酸酯，改性磷酸酯呈现出结构、性能多样化的特点，能有效弥补 天然磷脂在某些性能方面的不足，两者结合使用可达到完美的应用效果。通常合成磷酸酯 与天然磷脂一样，具有优良的润湿性、洗净性、增溶性、乳化分散性，优于一般阴离子表面活 性剂的耐电解质、耐硬水性，易生物降解性，较低的刺激性，而且还有优异的防锈性。改性磷 酸酯是优先选用P2O5，磷酸双酯、磷酸单酯与磷酸单体、烷基胺，三乙醇胺，单乙醇胺，2-氨 基-2-甲基-1-丙醇、羟基丙烯酸酯的一种或几种的混合物，采用长链脂肪醇或脂肪醇醚、 含羟基的天然油脂如蓖麻油、菜籽油、葵花籽油、棉籽油、鱼油和羊毛脂等合成磷酸酯加脂 剂。在磷酸化反应之前，对长链脂肪醇或脂肪醇醚、含羟基的天然油脂进行适当的改性处 理，如酯交换反应、酰胺化反应、磺化反应、季铵化反应、硫酸化反应、卤化反应及醚化反应
4等，合理地引入更多的活性基团或暴露更多的活性基团，再进行磷酸化反应，有效地优化组 合，使合成的磷酸酯具有最优化的加脂性能。通过多种防锈剂的联合使用，使本发明的切 削液体系对镁合金的防腐蚀有一个很好的保护作用，和同类产品做了一个对比试验，如表1 所示抗硬水的提高主要是由于醇醚羧酸和烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲 基-1-丙醇等有机胺中的一种或几种混合物在最佳配比下使用，从而使得5%的切削液的 抗硬水性提高到lOOOOppm，目前市场上普通的切削液的抗硬水性能只有IOOOppm左右，大 部分高硬水的切削液的抗硬水性能达到2000ppm，专用于加工镁合金的切削液的抗硬水性 能也只有5000ppm，目前发现的最高的耐硬水切削液的抗硬水性能达到了 7000ppm，是申请 号200510041473所涉及的耐硬水水溶性切削液。我们比较了国内外比较好的镁合金切削 液产品的抗硬水性能，如表1所示表1同类产品的抗硬水性能，防锈性能对比 本发明的有益效果为本发明由基础油、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、 防锈剂、润滑剂、耦合剂、缓蚀剂、杀菌剂等组成，以特种混合多聚酸和改性磷酸酯为添加 剂，使该切削液有优良的防锈性能。在镁合金切削加工上，本发明中的独特配方，不仅使镁 合金在5%的稀释液中、55°C下连续浸泡30天以上，不产生变色腐蚀现象，有效抑制镁合金 在水中的氢释现象，而且该产品抗硬水高达lOOOOppm，且工作液能使用半年以上；同时，具有优异的防锈、润滑、冷却等性能。而且，该切削液除了可以用在镁合金的加工上，也可以用 在铝合金，铸铁，不锈钢等金属的加工上，尤其是对于硬水比较高的地区。
具体实施例方式实施例1—种镁合金切削液；包括以下重量百分比的原料环烷基矿物油和不饱和酯 60 %，失水山梨醇油酸酯3 %，蓖麻油酸2 %，油酸、妥尔油酸的混合多聚酸1 %，三乙醇胺
1%，单乙醇胺3%，烷基胺2%，醚羧酸铵盐3%，多聚酸和二聚酸的混合物7%，妥尔油3%， 改性磷酸酯和磷酸酯的混合物3%，三嗪衍生物3%和余量水。实施例2一种镁合金切削液；包括以下重量百分比的原料蓖麻油不饱和脂肪酸酯45%， 烷基酚聚氧乙烯醚8 %，二聚酸和蓖麻油酸2 %，蓖麻油酸3 %，三乙醇胺1 %，单乙醇胺3 %， 烷基胺2 %，醚羧酸铵盐1 %，二聚酸和有机羧酸盐的混合物10 %，镁合金缓蚀剂磷酸酯 1%，3、3_亚甲基(5-甲基噁唑烷)3%和余量水。实施例3一种镁合金切削液；包括以下重量百分比的原料葵花籽油和棉籽油的混合油 50 %，脂肪醇聚氧乙烯醚3 %，2-氨基-2-甲基-1-丙醇2 %，醚羧酸铵盐2 %，油酸、妥尔油 酸和马来酸聚合的聚合物30 %，三乙醇胺1 %，单乙醇胺4%，二聚酸和有机羧酸盐的混合 物15%，妥尔油与2-氨基-2-甲基-1-丙醇的混合物5%，改性磷酸酯和磷酸酯的混合物
2%，三嗪衍生物和吗啉衍生物的混合物4 %和余量水。实施例4一种镁合金切削液；包括以下重量百分比的原料环烷基矿物油和合成酯60%， 失水山梨醇油酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚的混合物3%，妥尔油酸、三乙醇胺、单乙醇胺和 2-氨基-2-甲基-1-丙醇的混合物10%，丙酸聚合物5%，醚羧酸铵盐1%，单乙醇胺3%， 三乙醇胺和单乙醇胺的混合物1 %，二聚酸5%、偏硅酸钠3%，改性磷酸酯和磷酸酯的混合 物2 %，三嗪衍生物3 %和余量水。实施例5一种镁合金切削液；包括以下重量百分比的原料聚α 烯烃和菜子油混合物 60%，烷基酚聚氧乙烯醚5%，油酸、羧酸、二聚酸和妥尔油酸的混合物7%，妥尔油酸4%， 烷基胺2%，单乙醇胺3%，有机羧酸盐7%，改性磷酸酯3%，3、3_亚甲基(5-甲基噁唑 烷)3%和余量水。同实施例1，然后对其做稳定性，防锈性，抗硬水性，消泡性等方面的检测，结果如 表2所示。表2 总结通过以上实施例和比较例的对比可以看出，采用本发明的混合中处理添加 剂所制得的耐高硬水的高性能长寿命的镁合金切削液，抗硬水性能显著提高，对镁的防腐 蚀效果明显提高。以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本 发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括本发明专利 申请范围内。
权利要求
一种镁合金切削液；其特征在于包括水和以下重量百分比的原料基础油 40％～60％非离子表面活性剂3％～8％阴离子表面活性剂2％～10％多功能表面活性剂5％～9％抗硬水表面活性剂1％～4％防锈剂 5％～15％镁合金缓蚀剂1％～5％杀菌剂 1％～4％；其中，基础油或油性剂是矿物油、聚α-烯烃、植物油、改性植物油或植物系油酸酯、二元酯类、聚合酯、聚醚、不饱和脂肪酸酯、饱和脂肪酸酯的一种或几种混合物；非离子表面活性剂是失水山梨醇油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或几种混合物；阴离子表面活性剂是油酸、羧酸、二聚酸、妥尔油酸、蓖麻油酸的一种或几种及烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等中的一种或多种混合物；高效多功能表面活性剂是是特种混合多聚酸与烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇的一种或几种的混合物；抗硬水表面活性剂是醚羧酸铵盐。防锈剂是硼酸、葵二酸、三聚酸、二聚酸、有机羧酸盐的一种或几种的混合物；镁合金缓蚀剂是磷酸酯、妥尔油与2-氨基-2-甲基-1-丙醇、偏硅酸钠、改性磷酸酯的一种或几种的混合物；杀菌剂是三嗪衍生物、吗啉衍生物、3、3-亚甲基(5-甲基噁唑烷)的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的镁合金切削液；其特征在于高效多功能表面活性剂所用 的特种混合多聚酸，是丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、葵酸、i^一碳酸、十二碳酸、 十四碳酸、十七碳酸、十八碳酸、油酸等脂肪族单羧酸，另外还有乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊 二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、葵二酸、十一碳二酸、十二碳二酸、十三碳二酸、十四 碳二酸、十五碳二酸、十六碳二酸等脂肪族二羧酸以及由此聚合的二聚酸、多聚酸的一种或 几种的混合物，其不仅具有良好的乳化性，还具有优异的防锈性能。
3.根据权利要求1所述的镁合金切削液；其特征在于所述的醇醚羧酸铵盐，是醇醚羧 酸和烷基胺、三乙醇胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等有机胺中的一种或几种混合 物按以下比例反应而生成的；醇醚羧酸有机胺=1 1 1 2. 1。
4.根据权利要求1所述的所述的镁合金切削液；其特征在于缓蚀剂中含有磷酸酯或 改性磷酸酯，改性磷酸酯是优先选用P2O5、磷酸双酯、磷酸单酯与磷酸单体、烷基胺、三乙醇 胺、单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、羟基丙烯酸酯的一种或几种反应而生成的混合物， 其用量在 3%。
全文摘要
本发明涉及一种金属切削液，尤其涉及一种镁合金切削液，本发明包括基础油、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、防锈剂、润滑剂、耦合剂、缓蚀剂、杀菌剂原料，本发明中的独特配方，不仅使镁合金在5％的稀释液中、55℃下连续浸泡30天以上，不产生变色腐蚀现象，有效抑制镁合金在水中的氢释现象，而且该产品抗硬水高达10000ppm，且工作液能使用半年以上；同时，本发明具有优异的防锈、润滑、冷却等性能；另外，该切削液除了可以用在镁合金的加工上，也可以用在铝合金、铸铁、不锈钢等金属的加工上。
文档编号C10M141/10GK101870909SQ20091003892
公开日2010年10月27日 申请日期2009年4月24日 优先权日2009年4月24日
发明者何集宝, 侯海燕, 刘艳, 尹进武, 李灿明, 王文荣, 胡建 申请人:东莞太平洋博高润滑油有限公司