水溶性乳化型切削液

水溶性乳化型切削液適用于 銅、鋁及其合金、鐵、碳鋼、不銹鋼等硬質(zhì)合金材質(zhì)進(jìn)行車削、銑削、鉆孔、攻絲、鋸切、研磨等加工方式作業(yè)，起到潤滑及冷卻效果，并能提高刀具耐用度和切削效率。

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(qiáng)功能助劑經(jīng)科學(xué)復(fù)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(diǎn)?？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(dāng)前最領(lǐng)先的磨削產(chǎn)品。切削液各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于皂化油，它具有良好的冷卻、清洗、防銹等特點(diǎn)，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(diǎn)。

切削液的分類

切削液按油品化學(xué)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%

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(qiáng)，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(dāng)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(dǎo)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(diǎn)在于較大的散熱性，清洗性，用水稀釋使用而帶來的經(jīng)濟(jì)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(shí)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(fù)荷的切削加工及大部分重負(fù)荷加工，乳化液還可用于除螺紋磨削、槽溝麻削等復(fù)雜磨削外的所有磨削加工，乳化液的缺點(diǎn)是空易使細(xì)菌、霉菌繁殖，使乳化液中的有效成分產(chǎn)生化學(xué)分解而發(fā)臭、變質(zhì)，所以一般都應(yīng)加入毒性小的有機(jī)殺菌劑。

化學(xué)合成切削液的優(yōu)點(diǎn)在于經(jīng)濟(jì)、散熱快、清洗性強(qiáng)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(qiáng)。潤滑性欠佳，這將引起機(jī)床活動部件的粘著和磨損，而且，化學(xué)合成留下的粘稠狀殘留物會影響機(jī)器零件的運(yùn)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(yīng)選用水基切削液:

1)對油基切削液潛在發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)的場所;

2)高速和大進(jìn)給量的切削，使切削區(qū)超于高溫，冒煙激烈，有火災(zāi)危險(xiǎn)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(hù)油霧和擴(kuò)散而引起機(jī)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(jià)格上考慮，對一些易加工材料護(hù)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(dāng)?shù)毒叩哪陀枚葘η邢鞯慕?jīng)濟(jì)性占有較大比重時(如刀具價(jià)格昂貴，刃磨刀具困難，裝卸輔助時間長等);機(jī)床精密度高，絕對不允許有水混入(以免造成腐蝕)的場合;機(jī)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(yīng)考慮選用油基切削液。

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。

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(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱以及粘度(或流動性)有關(guān)。水的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱均高于油，因此水的冷卻性能要優(yōu)于油。

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(jī)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(qiáng)，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?yàn)樗茉诒砻嫔闲纬晌侥?，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。

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(jī)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(yīng)注意工序間防銹措施。

除了以上4種作用外，所使用的切削液應(yīng)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(xì)菌和霉菌有一定抵抗能力，不易長霉及生物降解而導(dǎo)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(dá)到國家規(guī)定的工業(yè)污水排放標(biāo)準(zhǔn)等。

積力三井水溶性乳化型切削液由優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)油耦合特種防銹劑、乳化穩(wěn)定劑及極壓劑等精制而成，是一種擁有良好潤滑性的乳化型切削液。水溶性乳化型切削液與水按一定比例混合，調(diào)制成乳化液，具有潤滑、防銹、清洗、極壓性能，適用于金屬加工、切削等過程中作為冷卻液使用。

采用鐵桶200L包裝，膠桶18L包裝、16L包裝、25L包裝。

(1)應(yīng)貯存于陰涼干燥處并保持容器密封，避免水與雜質(zhì)的混入,貯存溫度不要超出60°C。

(2)不能和其它油脂混合使用，嚴(yán)禁混入其它雜物。

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。

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(diǎn),同時把該兩種切削液的優(yōu)點(diǎn)集于一體,它廣泛作為機(jī)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(jī)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(xì)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(shí)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(xì)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(diǎn)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(tuán)(一般為醚基和羥基)構(gòu)成,不宜受強(qiáng)電解質(zhì)無機(jī)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(qiáng)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(qiáng),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(fù)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(hù)機(jī)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(hù)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(xué)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(qiáng)的化合物,能優(yōu)先吸附在金屬表面或與表面化學(xué)反應(yīng)生成保護(hù)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(dá)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(yīng)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(hù)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(jī)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(xué)反應(yīng),生成化學(xué)吸附膜。化學(xué)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(fù)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(xué)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(jī)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(qiáng)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(jī)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(tuán)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(yīng)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(jī)硫磷酸鹽、 壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯,烷基氧乙烯醚有機(jī)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(hù)膜,具有低剪切強(qiáng)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(fù)合使用有顯著的協(xié)同效應(yīng),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(yīng)保持在8~10之間,pH值過低,易滋生細(xì)菌霉變;pH值過高,鋁腐蝕嚴(yán)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(yīng)根據(jù)具體情況而定。

(1)水溶性乳化型切削液能配合硬水使用，降低廠商的生產(chǎn)成本。

(2)水溶性乳化型切削液具有良好的抗腐蝕及抗浮渣能力，使用壽命特長。

(3)內(nèi)含高效殺菌劑，可以有效防止細(xì)菌的侵蝕。

(4)有優(yōu)良的極壓性和潤滑性改善了加工金屬表面質(zhì)量和誤差，提高光潔度及精確度。

(5)延長刀具、模具的使用壽命。

(6)突出的防銹性能，可作為工序間防銹以達(dá)到短期防銹效果。

(7)水溶性乳化型切削液與水按一定比例混合的乳化液，具有良好的防銹、潤滑、清洗、冷卻等性能。

(8)切削兌水比例為1:20，磨削加水比例為1:25 ，本產(chǎn)品可根據(jù)使用要求，配成不同濃度的乳化液。對防銹潤滑性能要求高的可降低摻水比例(增加油的比例)。對冷卻清洗要求高時，可提高摻水比例。