[发明专利]一种环境友好钛合金半合成切削液及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于金属加工液领域，具体涉及一种环境友好钛合金半合成切削液及其制备方法与应用。

背景技术

钛合金材料由于具有比重小、强度高，特别是在300～400℃高温下仍具有极高强度和抗蚀性等特点，已经成为航空航天工业中最重要的工程材料之一，也越来越多地被应用于船舶、汽车、医疗、化工和能源等领域。但是，钛合金又是一种典型的难加工材料，切削性能很差，与其它金属材料相比，钛合金具有变形系数小、切削温度高、单位面积上的切削力大、冷硬现象严重等切削特点。因此，钛合金的切削加工时除了采用合理的刀具材料，刀具参数、切削参数，同时还应选择具有优异润滑和冷却性能的切削液。

切削液是金属切削加工的重要配套材料，在金属切削加工中选用合适的切削液可以起到良好的润滑、冷却、清洗和防锈作用，从而延长刀具寿命，提高加工效率，降低生产成本。随着科技的发展和环保意识的增强，切削液的负面影响也日益引起关注。矿物油是切削液的主要成分之一，其生物降解性差，能长期滞留在水和土壤中，破坏正常的生态。此外，切削液中的添加剂对环境的污染也是多方面的，如含有短链氯化石蜡极压剂的切削液在焚烧处理时可能会产生强致癌的二噁英；磷酸钠的累积会导致水质富营养化进而引发赤潮；苯酚的生物降解性差，对水生物具有很大的危害；亚硝酸钠和仲胺反应生成有致癌危险的亚硝胺；硼酸对雄性动物的繁殖力有影响，并且硼酸一旦溶在水里，在废水处理中很难去除从而影响环境，对人类造成危害。欧盟环保法规已对这些有毒有害物质进行了限制或标签。

目前市售的可用于钛合金加工的切削液的性能还存在一些问题，主要缺点有：一是润滑性能较差，导致加工时粘刀现象严重，刀具使用寿命短，加工后的钛合金工件表面质量难于达到工艺要求，影响生产成本；二是国内钛合金切削液普遍还在使用矿物油、硫、磷、氯、硼、苯酚、甲醛、仲胺、重金属、亚硝酸钠等有毒有害物质，危及环境安全和人体健康。因此，在满足钛合金切削加工性能的条件下，研究开发性能优越、对人体无毒无害并且生物降解性好的环境友好钛合金切削液具有十分重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种可用于各种钛合金的车削、铣削、镗孔、钻孔、攻丝等切削加工的环境友好钛合金半合成切削液。

本发明的另一目的在于提供一种上述环境友好钛合金半合成切削液的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述环境友好钛合金半合成切削液的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种环境友好钛合金半合成切削液，该钛合金半合成切削液由以下按质量百分比计的组分组成：20～30％基础油、4～6％润滑剂、6～10％极压剂、10～15％混合醇胺、4～8％防锈剂、2～4％pH值稳定剂、15～25％表面活性剂、1～2％硬水稳定剂、1～3％偶合剂、2～4％杀菌防霉剂和余量水。

所述基础油为合成酯；所述合成酯优选为脂肪酸异丙酯、脂肪酸异丁酯、脂肪酸异辛酯、新戊二醇脂肪酸酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯中的一种以上；

所述润滑剂为异构硬脂酸、二聚酸和三聚酸中的一种以上；所述极压剂为高分子量聚酯，所述高分子量聚酯为平均相对分子质量M_a为700～7000道尔顿的聚酯；

所述防锈剂为单羧酸、二元羧酸、三元羧酸和烷基琥珀酸酐；所述单羧酸为异辛酸、异壬酸、新癸酸、异构十一酸和异构十二酸中的一种以上；所述二元羧酸为癸二酸、十一碳二元酸和月桂二酸中的一种以上；所述三元羧酸为三嗪三氨基己酸(即2，4，6-三(氨基己酸基)-1，3，5-三嗪)。

所述混合醇胺为单乙醇胺、一异丙醇胺、三乙醇胺和二乙醇单异丙醇胺中的两种以上。

所述表面活性剂为蓖麻油聚氧乙烯醚二油酸酯、油醇聚氧乙烯醚、脂肪醇烷氧基化物、蓖麻油乙氧基化物、格尔伯特醇乙氧基化物、聚异丁烯琥珀酸酐衍生物、高分子表面活性剂中的三种以上。

所述pH值稳定剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、3-氨基-4-辛醇、2-氨基-1-丁醇、二甘醇胺、环氧乙烷环己胺和聚醚胺中的一种以上；所述杀菌防霉剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)、N-甲基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(MBIT)、正-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BBIT)、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯(IPBC)和吡啶硫酮钠(SPT)中的两种以上。

所述硬水稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸；所述脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸优选为直连烷基醚羧酸、支链烷基醚羧酸和芳烷基醚羧酸中的一种以上。