一种铸铁和铝合金混合件加工用切削液及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属切削加工技术领域，更具体的说是涉及一种铸铁和铝合金混合件加工用切削液及其制备方法。
背景技术
机械加工过程中刀具与工件表面均承受较大的压力和摩擦力，同时产生大量的摩擦热，如果不加以防护将会造成工件表面的破坏和刀具的损坏，减少刀具寿命。切削液的使用可以有效缓解这些不良现象，同时给加工工件提供必要的防腐防锈保护。切削液是一种用在金属切削、磨削等加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，由多种功能助剂经科学复配而成，具备良好的冷却、润滑、防锈性能及清洗功能等特点。
由于切削液应对的工艺差别较大，且可使用的原料种类繁多，因此有关这方面的专利和文献报道非常多，有些专利侧重某一方面的性能，有些专利侧重某一特定工艺，还有些专利主要关注配方的整体性能。专利号CN108517249A公开了一种高效防锈切削液及其制备方法，但是其制备出来的切削液仅是加强了除锈效果，效果单一，专利号CN104927982A公开了一种乳化切削液组合物，提高了抗硬水稳定性，但是其是利用醚羧酸复配剂作为抗硬水剂，该专利中提供的醚羧酸皆是价格比较昂贵的市售产品，不利于提高配方的性价比。
但是，随着工业技术的不断发展和进步，新材料、新工艺的不断涌现。与过去单一材质工件相比，铸铁与铝合金的复合件对其在加工过程中所需耗用的工作液即金属加工液的要求也越来越高，对切削液提出了严格的要求。选择的切削液必须满足多种不同材质的加工要求，不能出现其中任何一种材质生锈腐蚀现象，以保证产品加工质量、提高加工效率。如在汽车行业中的发动机外壳等存在铸铁、铝合金两种不同材质金属互相镶嵌的情况。而在金属切削加工过程中，铸铁和铝合金这两类单一金属材质对切削液防腐防锈的要求存在很大差异和矛盾。因此，在保证切削液冷却、润滑、清洗、稳定及抗微生物等性能的前提下，如何平衡好切削液对这两种材质的防腐防锈是配方设计的关键。一方面，在合适PH值体系下，保证铸铁防锈良好，同时不会腐蚀铝合金；另一方面，在两种不同电位的金属材质微细接缝处不产生由电势差所带来的电化学腐蚀。市场上目前未发现满足铸铁和铝合金镶嵌混合件加工防腐防锈要求的性能稳定的产品。
因此，如何提供一种铁铝防腐防锈性能突出、稳定性良好、性价比较高、原材料易得，生产制备工艺简单、生产放大过程可控的铸铁和铝合金混合件切削液及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决了市场上所存在的产品加工铸铁和铝合金混合件材质易出现铸铁部位生锈、铝合金部位发黑腐蚀或铸铁与铝合金接缝处电化学腐蚀等缺点，提供了一种适用于铸铁和铝合金混合件加工的切削液。同时产品不易腐败产生异味、润滑良好、使用周期长，使国内自主金属加工润滑产品质量得到一定程度的提升。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种铸铁和铝合金混合件加工用切削液，包括如下重量百分比组分：复合防锈防腐剂5～15％、复合润滑剂5～15％，有机胺3～10％、表面活性剂5～15％、抗硬水剂1～3％、杀菌剂1～5.0％、基础油20～50％、消泡剂0.1～0.5％，余量为去离子水。
优选的，上述的复合防锈防腐剂为十一碳二元酸、十二碳二元酸、癸二酸、正壬酸、三元酸、硼酸、苯甲酸钠、苯并三氮唑、五水偏硅酸钠中的至少两种或两种以上混合物。
优选的，上述的复合润滑剂为水溶性聚醚酯、磷酸酯、四聚蓖麻油酸酯、动植物油合成酯、脂肪酸中的至少两种或两种以上混合物。
优选的，上述的有机胺为单乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二甘醇胺、2-氨基-2甲基-1-丙醇中的一种或几种的混合物；
优选的，上述的表面活性剂为司盘80、吐温80、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基胺聚氧乙烯醚、反式嵌段聚醚中的一种或几种的混合物。
优选的，上述的抗硬水剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、醇醚羧酸中的一种或两种混合物。
优选的，上述的杀菌剂为N,N'-亚甲基双吗啉、1，3，5-三(2-羟乙基)-六氢-三嗪、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯、2-巯基吡啶-1-氧化钠盐中的一种或两种的混合物。
优选的，上述的基础油为环烷基基础油或中间基基础油。
优选的，上述的消泡剂为有机硅类消泡剂。
一种铸铁和铝合金混合件加工用切削液的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)称取上述各原料，备用；
(2)将去离子水、有机胺、抗硬水剂、复合防锈防腐剂投入反应釜中，并开启搅拌，搅拌时间为不少于30min，直至固体完全溶解，体系均一透明；
(3)将表面活性剂缓慢投入反应釜中，继续搅拌5-15min；
(4)将复合润滑剂缓慢投入反应釜中，搅拌时间为5-15min；
(5)将基础油缓慢投入反应釜中，搅拌至透明，搅拌时间为15-25min；
(6)确定温度不高于40℃前提下，将杀菌剂缓慢投入反应釜中，搅拌至透明，搅拌时间为5-15min；
(7)将消泡剂投入反应釜中，搅拌时间为25-35min，然后过滤，包装即得。
优选的，上述的制备方法是在15-35℃下进行的。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)出色的铸铁和铝合金防锈防腐蚀性能；
(2)不含亚硝酸盐及苯酚等有害物质，对操作者及环境友好；
(3)良好的生物稳定型配方，使其具有特别长的使用寿命；极好的冲洗及冷却性能；
(4)良好的润滑性，可减少冷却液带出量，同时保持刀具及工件清洁；强效润滑添加剂，提供卓越的工件质量，延长刀具寿命；
(5)特有抑菌成分，防止真菌和细菌污染，延长切削液寿命，降低维护成本；
(6)使用宽泛的水质条件，在所有水质条件中都具有较低的泡沫、防锈抗腐蚀及加工液的稳定性，生产制备工艺简单、生产放大过程可控等特点。值得推广应用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种铸铁和铝合金混合件加工用切削液，具体制备方法如下：
a)将去52.9g去离子水、10g有机胺、1g抗硬水剂、5g复合防锈防腐剂投入反应釜中，并开启搅拌，搅拌时间为不少于30min，直至固体完全溶解，体系均一透明；
b)将5g表面活性剂缓慢投入反应釜中，继续搅拌5-15min；
c)将5g复合润滑剂缓慢投入反应釜中，搅拌时间为5-15min；
d)将20g基础油缓慢投入反应釜中，搅拌至透明，搅拌时间为15-25min；
e)确定温度不高于40℃前提下，将1g杀菌剂缓慢投入反应釜中，搅拌至透明，搅拌时间为5-15min；
f)将0.1g消泡剂投入反应釜中，搅拌时间为25-35min，然后过滤，包装即得所述铸铁和铝合金混合件切削液。
实施例2
一种铸铁和铝合金混合件加工用切削液，具体制备方法如下：
a)将去29.5g去离子水、3g有机胺、3g抗硬水剂、15g复合防锈防腐剂投入反应釜中，并开启搅拌，搅拌时间为不少于30min，直至固体完全溶解，体系均一透明；
b)将10g表面活性剂缓慢投入反应釜中，继续搅拌5-15min；
c)将15g复合润滑剂缓慢投入反应釜中，搅拌时间为5-15min；
d)将30g基础油缓慢投入反应釜中，搅拌至透明，搅拌时间为15-25min；
e)确定温度不高于40℃前提下，将5g杀菌剂缓慢投入反应釜中，搅拌至透明，搅拌时间为5-15min；
f)将0.5g消泡剂投入反应釜中，搅拌时间为25-35min，然后过滤，包装即得所述铸铁和铝合金混合件切削液。
实施例3
一种铸铁和铝合金混合件加工用切削液，具体制备方法如下：
a)将去8.7g去离子水、5g有机胺、2g抗硬水剂、8g复合防锈防腐剂投入反应釜中，并开启搅拌，搅拌时间为不少于30min，直至固体完全溶解，体系均一透明；
b)将15g表面活性剂缓慢投入反应釜中，继续搅拌5-15min；
c)将8g复合润滑剂缓慢投入反应釜中，搅拌时间为5-15min；
d)将50g基础油缓慢投入反应釜中，搅拌至透明，搅拌时间为15-25min；
e)确定温度不高于40℃前提下，将3g杀菌剂缓慢投入反应釜中，搅拌至透明，搅拌时间为5-15min；
f)将0.3g消泡剂投入反应釜中，搅拌时间为25-35min，然后过滤，包装即得所述铸铁和铝合金混合件切削液。
实施例4
一种铸铁和铝合金混合件加工用切削液，具体制备方法如下：
a)将20g去离子水、4g三乙醇胺、4g%202-氨基-2甲基-1-丙醇、1g乙二胺四乙酸、4g十一碳二元酸、2g苯甲酸钠、0.3g苯并三氮唑、0.5g硅酸钠投入反应釜中，并开启搅拌，搅拌时间为不少于30min，直至固体完全溶解，体系均一透明；
b)将2g司盘80、2g反式嵌段聚醚(RPE1720)、8g脂肪醇聚氧乙烯醚缓慢投入反应釜中，继续搅拌5-15min；
c)将3g水溶性聚醚酯、3g四聚蓖麻油酸酯、1g磷酸酯缓慢投入反应釜中，搅拌时间为5-15min；
d)将42.5g基础油缓慢投入反应釜中，搅拌至透明，搅拌时间为15-25min；
e)确定温度不高于40℃前提下，将2.5g%201,2-苯并异噻唑啉-3-酮缓慢投入反应釜中，搅拌至透明，搅拌时间为25-35min；
f)将0.2g有机硅类消泡剂投入反应釜中，搅拌均匀后即得所述铸铁和铝合金混合件切削液。
实施例5
一种铸铁和铝合金混合件加工用切削液，具体制备方法如下：
a)将10.5g去离子水、4g二甘醇胺、4g一异丙醇胺、1.2g醇醚羧酸、2.5g十二碳二元酸、2g正壬酸、2g硼酸、0.3g苯并三氮唑投入反应釜1中，并开启搅拌，搅拌时间为不少于30min，直至固体完全溶解，体系均一透明；
b)将3g司盘80、3g脂肪醇聚氧乙烯醚、2.5g烷基胺聚氧乙烯醚缓慢投入反应釜1中，继续搅拌5-15min；
c)将3g二聚酸、3妥儿油酸、4g四聚蓖麻油酸酯、1.5g磷酸酯缓慢投入反应釜1中，搅拌时间为5-15min；
d)将50g基础油缓慢投入反应釜1中，搅拌至透明，搅拌时间为15-25min；
e)确定温度不高于40℃前提下，将3gN,N'-亚甲基双吗啉、0.3g%203-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯缓慢投入反应釜1中，搅拌至透明，搅拌时间为25-35min；
f)将0.2g有机硅类消泡剂投入反应釜1中，搅拌均匀后即得所述铸铁和铝合金混合件切削液。
实施例6
一种铸铁和铝合金混合件加工用切削液，具体制备方法如下：
a)将17.2g去离子水、4g三乙醇胺、3g单乙醇胺、3g一异丙醇胺、2g醇醚羧酸、2g十二碳二元酸、1.5g癸二酸、2g硼酸、0.3g苯并三氮唑、2g二烷酮硅酸盐衍生物投入反应釜1中，并开启搅拌，搅拌时间为不少于30min，直至固体完全溶解，体系均一透明；
b)将2g吐温80、1g反式嵌段聚醚(RPE1720)、2g烷基胺聚氧乙烯醚缓慢投入反应釜1中，继续搅拌5-15min；
c)将3g三羟丙烷油酸酯、3g蓖麻油酸、8g四聚蓖麻油酸酯缓慢投入反应釜1中，搅拌时间为5-15min；
d)将40g基础油缓慢投入反应釜1中，搅拌至透明，搅拌时间为15-25min；
e)确定温度不高于40℃前提下，将2g%201，3，5-三(2-羟乙基)-六氢-三嗪、1.5g%201,2-苯并异噻唑啉-3-酮、0.3g%203-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯缓慢投入反应釜1中，搅拌至透明，搅拌时间为25-35min；
f)将0.2g有机硅类消泡剂投入反应釜1中，搅拌均匀后即得所述铸铁和铝合金混合件切削液。
实施例7
根据GB/T6144中提出的检测方法对本发明实施例3制备的切削液与市售产品以及进口产品进行效果性质测试，结果见表1。
表1
通过表1可以看出，本发明实施例3中生产的产品抗腐蚀效果要优于市售产品以及进口产品，防锈效果优于市售产品，同时具有生产制备工艺简单、生产放大过程可控等特点。值得推广应用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点。
