[发明专利]一种超润滑水基切削液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超润滑水基切削液及其制备方法，采用脂肪醇聚氧乙烯醚改性磷酸酯类分散剂分散莫氏硬度8以上的硬质无机物获得的水分散液作为润滑组分。脂肪醇聚氧乙烯醚改性磷酸酯类分散剂与金属或合金表面具有较强的化学吸附作用，切削加工过程中，能够快速的带动硬质无机颗粒迁移至加工处表面。纳米尺度的硬质无机物颗粒在切削加工过程中在刀具与加工件之间起到滚动轴承的作用，可以明显降低切削时的摩擦阻力。综合利用脂肪醇聚氧乙烯醚改性磷酸酯类分散剂的化学吸附作用与纳米硬质无机物颗粒的滚动轴承效应，获得了优异的润滑特性。

技术领域

本发明属于金属切削加工和润滑领域，具体涉及一种超润滑水基切削液及其制备方法。

背景技术

金属切削加工液（切削液）用于金属及其合金的切、削、磨等加工过程，起冷却和润滑刀具的作用。切削液按其主要组分可分为油基切削液和水基切削液两大类。油基切削液主要由矿物油、油性剂和添加剂组成，具有优良的润滑性和防锈性，但其冷却性能较大，不易清洗和稀释，对环境污染大且在某些有火灾、爆炸危险和需要快速散热的领域，油基切削液因其闪点低、易燃、导热系数小等缺陷而被限制使用。水基切削液主要由醇胺或醇酯和去离子水混合，并加入各种添加剂，如消泡剂、防锈剂、分散剂、稳定剂、耐极压剂、抛光剂等，具有良好的导热性和冷却性，但其润滑性较差、组分复杂、添加剂对环境污染严重且因组分较多造成成本升高。

为了提高水基润滑剂的润滑性，多种类型的表面活性剂被开发配合植物油、矿物油、油酸等油性液体应用于配方体系中。专利CN103589489A公开了一种包含椰子油、硼砂、枯烯磺酸钠、防锈剂和水的环保水性润滑剂，其中椰子油和枯烯磺酸钠起润滑作用。专利CN1321734A公开了一种防锈抗菌水基切削液，由机械油、油酸、烯基丁二酸、醇胺、表面活性剂、硫代磷酸酯、亚硝酸钠和苯甲酸钠制成，其中表面活性剂表面活性剂是聚乙二醇与Oπ系列表面活性剂或T80表面活性剂的混合物。该配方中包含了机械油、油酸、醇胺、硫代磷酸酯与表面活性剂等多种润滑组分。专利CN113403131A公开了一种质子型离子液体可以降低切削液的剪切力，从而实现超润滑性能。该质子型离子液体为磷酸酯与等物质量的烷基胺在乙腈溶剂中长时间反应制得的油状液体。可见目前水基切削液润滑性能的提升手段多为具有表面活性的多种功能助剂的组合甚至仅仅是堆砌使用，取得的效果有限反而极大增加了产品的成本，对水基切削液润滑性能的提升仍是本领域的一大难点。

发明内容

本发明目的在于提供一种超润滑水基切削液，通过组合应用化学吸附机理与物理轴承润滑效应，赋予水基切削液超润滑特性。

本发明的再一目的在于：提供一种上述超润滑水基切削液的制备方法。

本发明目的通过下述方案实现：一种超润滑水基切削液，按重量份计，所述超润滑水基切削液由以下成分组成：

超润滑剂   24.0～80.0 重量份；

保湿剂     5.0～10.0 重量份；

杀菌剂     0.5～2.0 重量份；

防锈剂     1.0～5.0 重量份；以及

去离子水   3.0～69.5 重量份，其中，

所述的超润滑剂为莫氏硬度8以上的硬质无机物采用脂肪醇聚氧乙烯醚改性磷酸酯类分散剂制得的水分散液。

在上述方案基础上，所述超润滑剂中的莫氏硬度8以上的硬质无机物为氧化锆、碳化钨、碳化硼中的一种或其混合物。

根据本发明的一个实施方式，所述超润滑剂中的莫氏硬度8以上的硬质无机物的颗粒度D50为80.0～130.0 nm之间。

根据本发明的一个实施方式，所述超润滑剂中的莫氏硬度8以上的硬质无机物的质量浓度为15～25 wt%之间。

根据本发明的一个实施方式，所述保湿剂为丙三醇、聚乙二醇、山梨醇、木糖醇中的一种或两种及以上的混合物。