[发明专利]一种水基金属切削液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种水基金属切削液及其制备方法，属于金属加工技术领域。本发明以季戊四醇油酸酯为油性剂，与硼酸与二甘醇进行酯化反应制得的二甘醇硼酸酯复配，并利用其极性基团吸附在金属表面，改变金属在溶液中的双电层结构，提高金属离子化过程的活化能，同时利用非极性基团远离金属表面作定向排列，形成一层疏水的薄膜，将腐蚀介质与金属表面隔离，阻碍与腐蚀反应有关的电荷或物质转移，使得金属腐蚀速率大大降低，提高防锈性能，在金属表面形成物理吸附膜，改善润滑效果，并通过类石墨烯结构二硫化钼在摩擦副表面形成低剪切应力膜，以此降低摩擦系数，对摩擦表面起到填补和修复作用，改善了摩擦界面接触环境，提高润滑性能。

技术领域

本发明涉及一种水基金属切削液及其制备方法，属于金属加工技术领域。

背景技术

金属切削过程是机械制造过程的一个重要组成部分。金属切削过程是指将工件上多余的金属层，通过切削加工被刀具切除而形成切屑并获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的过程。在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。对这些现象进行研究，揭示其内在的机理，探索和掌握金属切削过程的基本规律，从而主动地加以有效的控制，对保证加工精度和表面质量，提高切削效率，降低生产成本和劳动强度以及研制切削液具有十分重大的意义。总之，金属切削过程的优劣，直接影响机械加工的质量、生产率与生产成本。

切削液是金属加工或机械加工工艺中常用的冷却剂和防锈剂，作为机械加工重要的配套材料，切削液主要功能是润滑、冷却、清洗、防锈等，能改善工件表面质量，提高加工精度，延长刀具寿命，提高工件表面的防蚀能力。近年来，随着金属切削加工技术的发展，对切削液提出了更高的要求。金属切削液正逐步由高能耗、高污染的油基切削液向低成本、低污染的水基切削液方向发展。但是与油基切削液相比，水基切削液的润滑性、防锈性稍差。近年来，随着润滑剂、防锈剂和抗菌剂等研究的深入，采用复配技术研究开发具有较高防锈性和润滑性的水基金属切削液成为最新的发展趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对水基切削液的润滑性、防锈性差的问题，提供了一种水基金属切削液及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种水基金属切削液，包括下述重量份原料组成：

40～60份二甘醇硼酸酯，20～25份季戊四醇油酸酯，5～8份聚乙二醇-200，1.0～1.5份二甲基硅油，2.0～2.4份十二烷基二甲基甜菜碱，1～2份类石墨烯结构二硫化钼，180～200份去离子水。

所述二甘醇硼酸酯为6～9重量份硼酸与36～54重量份二甘醇保温反应制得。

所述保温反应为油浴加热至120～130℃，保温反应3～5h。

所述季戊四醇油酸酯为10～12重量份油酸与12～16重量份季戊四醇保温搅拌制得。

所述保温搅拌为在70～80℃下以200～300r/min搅拌反应2～3h。

所述类石墨烯结构二硫化钼为通过超声辅助剥离法，在表面活性剂胆酸钠水溶液中剥离二硫化钼制得，所述二硫化钼与胆酸钠的质量比为10：3。

所述的一种水基金属切削液的制备方法，具体步骤为：

（1）取二硫化钼、胆酸钠加入去离子水中超声分散5～8h，再以3000～4000r/min离心分离20～30min，取上层液并以10000～12000r/min离心分离30～40min，得沉淀；

（2）将沉淀超声清洗后干燥，得类石墨烯结构二硫化钼；

（3）取油酸与季戊四醇保温搅拌2～3h，冷却后蒸发至原液体积的80～90%，得季戊四醇油酸酯；