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微乳切削液配方成分
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一.切削液背景切削液是一種用在金屬切、削、磨加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業(yè)用液體,切削液由多種超強功能助劑經(jīng)科學復合配伍而成，同時具備良好的冷卻性能、潤滑性能、防銹性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀釋特點?？朔藗鹘y(tǒng)皂基乳化液夏天易臭、冬天難稀釋、防銹效果差的的毛病，對車床漆也無不良影響，適用于黑色金屬的切削及磨加工，屬當前最領(lǐng)先的磨削產(chǎn)品。切削液各項指標均優(yōu)于皂化油，它具有良好的冷卻、清洗、防銹等特點，并且具備無毒、無味、對人體無侵蝕、對設(shè)備不腐蝕、對環(huán)境不污染等特點。水基潤滑劑的優(yōu)點是冷卻性好, 價廉易得, 加工件易清洗, 主要用于高速切削加工工序中。由于水基潤滑劑的組分的改進, 大大提高了它的潤滑性能和防腐蝕能力, 因而需求量日漸增大, 尤其在對鋁和銅材加工方面。水基潤滑添加劑可分為油溶性和水溶性兩種。油溶性添加劑的使用性能同礦物油中的一樣。為使油溶性添加劑分散到水中需加入表面活性劑。水溶性添加劑可在油溶性添加劑分子中引入水溶性基團而制得。水溶性切削液可以分成乳化液, 化學合成液和半合成液三類, 都可用于輕中高負荷的切削加工。 1.1切削液的分類及區(qū)別 1.1.1切削液的分類切削液按油品化學組成分為非水溶性(油基)液和水溶性(水基)液兩大類。　　水基的切削液可分為乳化液、半合成切削液和合成切削液。乳化液型切削液的成分：礦物油50~80%，脂肪酸0~30％，乳化劑15~25％，防銹劑0~5％，防腐劑<2％，消泡劑＜1％半合成型切削液：礦物油0~30％，脂肪酸5~30％，極壓劑0~20％，表面活性劑0~5％，防銹劑0~10％全合成型切削液：表面活性劑0~5％，胺基醇10~40％，防銹劑0~40％ 1.1.2油基切削液和水基切削液的區(qū)別油基切削液的潤滑性能較好，冷卻效果較差。水基切削液與油基切削液相比潤滑性能相對較差，冷卻效果較好。慢速切削要求切削液的潤滑性要強，一般來說，切削速度低于30m/min時使用切削油。含有極壓添加劑的切削油，不論對任何材料的切削加工，當切削速度不超過60m/min時都是有效的。在高速切削時，由于發(fā)熱量大，油基切削液的傳熱效果差，會使切削區(qū)的溫度過高，導致切削油產(chǎn)生煙霧、起火等現(xiàn)象，并且由于工件溫度過高產(chǎn)生熱變形，影響工件加工精度，故多用水基切削液。乳化液把油的潤滑性和防銹性與水的極好冷卻性結(jié)合起來，同時具備較好的潤滑冷卻性，因而對于大量熱生成的高速低壓力的金屬切削加工很有效。與油基切削液相比，乳化液的優(yōu)點在于較大的散熱性，清洗性，用水稀釋使用而帶來的經(jīng)濟性以及有利于操作者的衛(wèi)生和安全而使他們樂于使用。實際上除特別難加工的材料外，乳化液幾乎可以用于所有的輕、中等負荷的切削加工及大部分重負荷加工，乳化液還可用于除螺紋磨削、槽溝麻削等復雜磨削外的所有磨削加工，乳化液的缺點是空易使細菌、霉菌繁殖，使乳化液中的有效成分產(chǎn)生化學分解而發(fā)臭、變質(zhì)，所以一般都應加入毒性小的有機殺菌劑。化學合成切削液的優(yōu)點在于經(jīng)濟、散熱快、清洗性強和極好的工件可見性，易于控制加工尺寸，其穩(wěn)定性和抗腐敗能力比乳化液強。潤滑性欠佳，這將引起機床活動部件的粘著和磨損，而且，化學合成留下的粘稠狀殘留物會影響機器零件的運動，還會使這些零件的重疊面產(chǎn)生銹蝕。一般在下列的情況下應選用水基切削液： 1）對油基切削液潛在發(fā)生火災危險的場所； 2）高速和大進給量的切削，使切削區(qū)超于高溫，冒煙激烈，有火災危險的場合。 3）從前后工序的流程上考慮，要求使用水基切削液的場合。 4）希望減輕由于油的飛濺護油霧和擴散而引起機床周圍污染和骯臟，從而保持操作環(huán)境清潔的場合。 5）從價格上考慮，對一些易加工材料護工件表面質(zhì)量要求不高的切削加工，采用一般水基切削液已能滿足使用要求，又可大幅度降低切削液成本的場合。 6）當?shù)毒叩哪陀枚葘η邢鞯慕?jīng)濟性占有較大比重時(如刀具價格昂貴，刃磨刀具困難，裝卸輔助時間長等)；機床精密度高，絕對不允許有水混入(以免造成腐蝕)的場合；機床的潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)容易串通的場合以及不具備廢液處理設(shè)備和條件的場合。均應考慮選用油基切削液。 1.2切削液的作用機理 1）潤滑作用切削液在切削過程中的潤滑作用，可以減小前刀面與切屑，后刀面與已加工表面間的摩擦，形成部分潤滑膜，從而減小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具與工件坯料摩擦部位的表面溫度和刀具磨損，改善工件材料的切削加工性能。在磨削過程中，加入磨削液后，磨削液滲入砂輪磨粒－工件及磨粒－磨屑之間形成潤滑膜，使界面間的摩擦減小，防止磨粒切削刃磨損和粘附切屑，從而減小磨削力和摩擦熱，提高砂輪耐用度以及工件表面質(zhì)量。 2）冷卻作用切削液的冷卻作用是通過它和因切削而發(fā)熱的刀具（或砂輪）、切屑和工件間的對流和汽化作用把切削熱從刀具和工件處帶走，從而有效地降低切削溫度，減少工件和刀具的熱變形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷卻性能和其導熱系數(shù)、比熱、汽化熱以及粘度（或流動性）有關(guān)。水的導熱系數(shù)和比熱均高于油，因此水的冷卻性能要優(yōu)于油。 3）清洗作用在金屬切削過程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及鐵粉、油污和砂粒，防止機床和工件、刀具的沾污，使刀具或砂輪的切削刃口保持鋒利，不致影響切削效果。對于油基切削油，粘度越低，清洗能力越強，尤其是含有煤油、柴油等輕組份的切削油，滲透性和清洗性能就越好。含有表面活性劑的水基切削液，清洗效果較好，因為它能在表面上形成吸附膜，阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂輪上，同時它能滲入到粒子和油泥粘附的界面上，把它從界面上分離，隨切削液帶走，保持切削液清潔。 4）防銹作用在金屬切削過程中，工件要與環(huán)境介質(zhì)及切削液組分分解或氧化變質(zhì)而產(chǎn)生的油泥等腐蝕性介質(zhì)接觸而腐蝕，與切削液接觸的機床部件表面也會因此而腐蝕。此外，在工件加工后或工序之間流轉(zhuǎn)過程中暫時存放時，也要求切削液有一定的防銹能力，防止環(huán)境介質(zhì)及殘存切削液中的油泥等腐蝕性物質(zhì)對金屬產(chǎn)生侵蝕。特別是在我國南方地區(qū)潮濕多雨季節(jié)，更應注意工序間防銹措施。 5）其它作用除了以上4種作用外，所使用的切削液應具備良好的穩(wěn)定性，在貯存和使用中不產(chǎn)生沉淀或分層、析油、析皂和老化等現(xiàn)象。對細菌和霉菌有一定抵抗能力，不易長霉及生物降解而導致發(fā)臭、變質(zhì)。不損壞涂漆零件，對人體無危害，無刺激性氣味。在使用過程中無煙、霧或少煙霧。便于回收，低污染，排放的廢液處理簡便，經(jīng)處理后能達到國家規(guī)定的工業(yè)污水排放標準等。二.典型切削液介紹（微乳切削液）金屬切削液一般含有潤滑劑、極壓劑、表面活性劑、防銹劑、防腐劑、消泡劑等添加劑。 2.1微乳型切削液現(xiàn)代半合成切削液 ,俗稱微乳 ,即按一定的比例稀釋到水中 ,廣泛用于金屬切削等加工工藝上 ,消除了乳化型及合成型切削液的缺點 ,同時把該兩種切削液的優(yōu)點集于一體 ,它廣泛作為機械加工潤滑、冷卻用，具有良好的潤滑、冷卻、防銹、清洗等功能。其主要成分是水和表面活性劑, 礦物油、脂肪油和極壓劑含量均低于乳化油。微乳化油中包括了油、水、表面活性劑、防銹緩蝕劑、油性劑、極壓劑、防霉殺菌劑等成分。 (1)油相和水相: 微乳化油含量一般為 10 %～30 % ,油不僅有潤滑作用 ,而且是油溶性添加劑的載體。微乳化油中的水分最高含量為 45 % ,大量水的存在是有別于乳化油的一個主要特征。這不僅是偶和表面活性劑的需要 ,也為各類水溶性添加劑的使用提供了必要條件。從環(huán)境和健康出發(fā) ,要求油中芳烴的含量小于 10 %;從與添加劑的配伍性出發(fā)。石蠟基與環(huán)烷基的c礎(chǔ)油較好。常選用；機械油、植物油、白油、15號石臘基油。油不僅有潤滑作用 ,而且是油溶性添加劑的載體。從環(huán)境和健康出發(fā) ,要求油中芳烴的含量小于 10 %;從與添加劑的配伍性出發(fā) ,石蠟基與環(huán)烷基的基礎(chǔ)油較好。 (2)表面活性劑: 微乳化液中分散相的高度細化和體系的穩(wěn)定性是依靠表面活性劑的潤濕、分散、乳化、增溶等作用實現(xiàn)的。在乳化油中 ,表面活性劑的用量為 20 %～25 % ,而在微乳化油中，其用量可高于40 % ,以保證分散相油滴細化 ,使體系保持高度穩(wěn)定性。表面活性劑是使油和水乳化的關(guān)鍵性物質(zhì) ,一般分為3種類型:陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑。陽離子型表面活性劑通常使乳液顯酸性 ,使乳液容易腐敗變質(zhì) ,故極少用。陰離子型表面活性劑的特點是乳化性能好，并有一定的清洗和潤滑性能 ,但抗硬水能力差 ,并易起泡。常與非離子型表面活性劑配對使用。非離子型表面活性劑在水中不電離 ,其親水基主要是由具有一定數(shù)量的含氧基團(一般為醚基和羥基)構(gòu)成 ,不宜受強電解質(zhì)無機鹽類存在的影響 ,也不易受酸堿的影響 ,與其它類型的表面活性劑相溶性好 ,能很好地混合使用 ,但由于在溶液中不電離 ,故在一般的固體表面上不易發(fā)生強烈的吸附 ,另外 ,隨溫度的升高 ,很多非離子型表面活性劑溶解度降低甚至不溶 ,這樣會造成乳液渾濁。所以 ,通常通過調(diào)整陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑的配比 ,使H LB值與分散相匹配 ,以獲取最佳的分散、乳化效果 ,這是能否獲得一個均一、穩(wěn)定的體系的關(guān)鍵。大量表面活性劑的參與使微乳化液的滲透、清洗能力比乳化液大大增強 ,有利于保持刀具刃面和砂輪的鋒利以及切削加工面的清凈度 ,從而提高了切削效率和加工精度。常用陰離子和非離子表面活性劑復配使用效果較好。常用表面活性劑：脂肪酸皂, 石油磺酸鹽脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、吐溫、脂肪酸烷基酰胺、山梨糖醇酯, 聚醚等 (3)防銹緩蝕劑: 為了保護機床、刀具及工件不受乳液的侵蝕 ,要在切削液中加入防銹緩蝕劑 ,以期在金屬表面形成保護膜 ,或者形成鈍化膜。防銹添加劑主要由水溶性防銹劑和油溶性防銹劑兩大類。水溶性添加劑有亞硝酸鈉、苯并三氮唑、硼酸、三乙醇胺、磷酸鹽、鉻酸鹽、植酸、苯甲酸鈉、鉬酸鈉和無水碳酸鈉等。他們與金屬發(fā)生作用 ,并在金屬表面生成不溶性的致密的氧化膜 ,阻止金屬的電化學腐蝕。這類防銹劑多是電解質(zhì) ,用于乳液時，用量不易過大 ,以免發(fā)生電解現(xiàn)象而破壞乳液。油溶性防銹劑主要有磺酸鹽、高分子羧酸及其金屬皂鹽類、酯醇類、胺類、磷酸酯等。他們是極性很強的化合物 ,能優(yōu)先吸附在金屬表面或與表面化學反應生成保護膜 ,抑制氧及水對金屬的接觸 ,因此 ,它會與極壓劑在金屬表面的吸附發(fā)生競爭 ,使乳液的極壓性下降。亞硝酸鈉有致癌作用 ,在西方發(fā)達國家 ,和一些發(fā)展中國家已為禁用產(chǎn)品。二乙醇胺的含量也不應超過1 % ,因其在空氣中容易氧化成致癌物質(zhì)。常用的環(huán)境友好緩蝕劑如脂肪酸衍生物、胺類、咪唑啉類及三唑類。 (4)油性劑: 為了保護刀具 ,提高加工質(zhì)量 ,此類添加劑是微乳化油中不可缺少的組分。這類添加劑主要有動植物油脂 ,聚合脂肪酸及其皂 ,脂肪醇及多元醇 ,硫化油脂 ,酮類 ,胺類等有機物。它們是具有極性基的分子,能在金屬表面形成定向吸附膜。在金屬加工中 ,此膜能減少工件、切削、刀具之間金屬的直接摩擦 ,降低工件表面粗糙度 ,提高工件精度并延長刀具使用壽命。 (5)極壓劑: 極壓劑是含硫、磷、氯等元素的化合物 ,這些化合物在高溫下與金屬表面發(fā)生化學反應 ,生成化學吸附膜?；瘜W吸附膜與物理吸附膜相比,耐較高的溫度,故可用于極壓潤滑摩擦狀態(tài)。國內(nèi)廣泛采用氯化石蠟、硫化脂肪油、硫氯化棉子油、亞磷酸二丁酯、磷酸三乙酯、ZDDP 等作為極壓劑。在磷類極壓劑中引入 N、S、B 等元素形成的極壓劑效果不錯。P - N 具有較高的承載能力S - P - N型磷元素在低速高扭矩條件下效果最好 ,在高速沖擊負荷下效果很差 ,但硫元素在高沖擊下對提高極壓性能卻最為有效 ,此外 ,由于胺的存在抑制了酸性磷酸酯的化學腐蝕磨損 ,所以該類極壓抗磨添加劑具有較好的極壓性、防銹性和抗氧化性，B - P - N 型則具有良好的抗銅腐蝕性和優(yōu)良的極壓抗磨性能。有機硼酸酯分子中引入活性元素硫和磷則具有多種性能 ,除了增強抗氧化和減摩作用外 ,其抗磨性和摩擦改性均變好;若引入氮元素 ,可明顯提高承載能力和抗磨性能。有機鉬化合物作為極壓抗磨添加劑,不僅具有優(yōu)良的抗磨、減摩、抗極壓性能 ,而且還有防腐蝕性能。二聚酸及其衍生物是水基金屬加工液良好的添加劑,與水相溶而生成透明的水溶性潤滑液。其油性基團具備良好的減摩抗磨作用 ,在極壓條件下 ,二聚酸與摩擦表面反應生成二聚酸金屬鹽皂膜起極壓抗磨作用 ,此外 ,還能提供防銹性。其可用于多種金屬材料加工 , 包括含鐵和非鐵金屬 ,如鈦、鎂、黃銅、銅、青銅或其它相類似的易于被污染的金屬的加工。由于油基產(chǎn)品向水基產(chǎn)品發(fā)展 ,水溶性極壓劑的研究也越來越受到人們的重視。這類產(chǎn)品有脂肪酸的有機硫磷酸鹽、壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯 ,烷基氧乙烯醚有機磷酸胺鹽等。最近發(fā)現(xiàn) ,高堿值磺酸鹽在重金屬加工中用作惰性極壓劑(PEP) ,能在金屬表面形成物理覆蓋的碳酸鹽保護膜 ,具有低剪切強度 ,在金屬加工中具有優(yōu)異的極壓潤滑性能 ,與含硫極壓劑復合使用有顯著的協(xié)同效應 ,對多數(shù)金屬沒有腐蝕 ,且具有防銹作用 ,對人和環(huán)境基本無害 ,符合工業(yè)衛(wèi)生和環(huán)保要求。還能改善表面光潔度 ,有極好的防銹能力 ,對大多數(shù)金屬不腐蝕 ,安全并無環(huán)境污染。 (6)防霉殺菌劑：微乳液容易滋長微生物 ,使加工液變質(zhì) ,使用壽命變短。常用的殺菌劑有甲醛釋放劑、酚類化合物、水楊酸類、雜環(huán)化合物等。目前 ,我國常用的為三丹油。鄰苯基苯酚, 四氯代酚。對氯間二甲基酚, 六氫化三吖嗪, 三溴水楊酰胺和二溴水楊酰胺的混合物等 (7)其他助劑; 微乳化液中使用的輔助添加劑還有消泡劑(硅油乳劑, 高級醇)、穩(wěn)定劑（十二醇）偶和劑、 pH調(diào)整劑、金屬離子掩蔽劑等。消泡劑常用的為硅油類 ,其不溶于水 ,分散于水中 ,不能加多 ,否則 ,體系易渾濁。偶和劑用來增加體系的穩(wěn)定性 ,其性能取決于自身的親水 - 親油之間的平衡。體系pH值應保持在8～10之間 ,pH值過低 ,易滋生細菌霉變;pH值過高 ,鋁腐蝕嚴重。金屬離子掩蔽劑能絡(luò)合水中的鈣鎂離子。這些添加劑如何使用 ,應根據(jù)具體情況而定。 2.2常見微乳切削液的配方表組分投料量（g/L） 15號基礎(chǔ)油 200~220 蓖麻油三乙醇胺 200~220 妥爾油 30~80 硼酸 150~200 殺菌劑 10~30 消泡劑 10~30 表面活性劑（tx-10） 25~50 聚乙二醇 25~50 石油磺酸鈉 100~130 磷酸鈉 100~130 水余量三.市面常見切削液油基切削液、水基切削液、環(huán)保長效切削液、加工中心專用切削液、微乳化切削液、極壓切削油、拉絲油、金屬磨削液、玻璃磨削液、油基磨削液、水基磨削液、切削油、線切割液、切割冷卻液、線切割工作液、單硅片切割液、多晶硅切割液、藍寶石切割液乳化液、沖壓油、淬火劑、高溫油、極壓切削液、、防銹油、發(fā)黑劑、拉深油蘇州禾川化工新材料科技有限公司（簡稱：禾川技術(shù)），為企業(yè)，科研的生產(chǎn)研發(fā)提供專業(yè)化解決方案。禾川技術(shù)以蘇州大學為產(chǎn)學研基地，融合了中科院有機所、應化所、浙江大學、南京大學、蘇州大學、華東理工大學等多家科研機構(gòu)與高校的外圍專家博士團隊，依托生物納米科技園、蘇州大學、中科院納米所強大的儀器測試平臺，憑借強大的科研實力，多年豐富的研發(fā)經(jīng)驗，共同建立化工材料分析中心，新材料研發(fā)中心。禾川技術(shù)致力于化工行業(yè)材料檢測、材料分析、配方還原、新領(lǐng)域新材料的開發(fā)；推進新項目整體研發(fā)進度，縮短研發(fā)周期，推動化工產(chǎn)業(yè)自主研發(fā)的進程。公司：蘇州禾川化工新材料科技有限公司地址：江蘇省蘇州市工業(yè)園區(qū)星湖街218號聯(lián)系人：胡工手機;18862167716 電話：051282190669 郵箱：hechuanjishu@hechuanchem.com 網(wǎng)址：http://www.hechuanchem.com

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