高性能鉬合金削切液的開發和應用

趙紅星（上海尤希路化學工業有限公司，上海 201906）

高性能鉬合金削切液的開發和應用

趙紅星（上海尤希路化學工業有限公司，上海 201906）

根據鉬及鉬合金的特點對材料進行加工，開發并研制了一種高性能的鉬合金削切液，利用消泡試驗、腐蝕試驗、防銹試驗等，對其消泡性能、抗腐蝕性能以及防銹性能等做了評價，同時采用摩擦磨損試驗以及攻絲扭矩試驗對其潤滑性能做了評價，并通過應用試驗對其加工性能做了評價。結果顯示：鉬合金削切液的抗腐蝕性、防銹性、冷卻性、潤滑性等十分良好，且能夠達到鉬合金材料加工的要求。

高性能；鉬合金；削切液；開發應用

1 試驗方法

1.1 常規試驗

按照國家標準《合成削切液》GB/T 6144-2010實施常規試驗，一般包括：消泡試驗、腐蝕試驗、防銹試驗、削切液外觀試驗等。

1.2 評價潤滑性

一般采用Reichert摩擦磨損試驗以及Falex攻絲扭矩試驗等，評價鉬合金削切液的潤滑性能。

1.3 表面張力試驗

采用型號為DCAT21的表面張力測試儀，以面積為3.98mm2、尺寸為19.9mm×0.2mm的鉑金試片為測試片，測溫溫度為25攝氏度。鉑金片在測試前需使用酒精燈燒紅，以去除上面的雜質或者殘余物。冷卻后將其放置于樣品夾槽內。啟動設備，自動完成整個測量，記錄測量結果。

1.4 粒徑分布試驗

一般鉬合金削切液測量其粒徑分布時，范圍在0.6nm～6μ m之間，且采用馬爾文的Zetasizer Nano ZS測量粒徑分布。液體介質中大分子或者粒子的分子量、Zeta電位、粒徑等三種特性，均可由該儀器提供。而在測試之前，需精準控制溫度、自動調準光路，并合理設定測量位置。啟動儀器，自動完成整個測量，記錄測量結果。

1.5 防銹試驗

一般采用IP287方法，即鐵屑防銹方法進行防銹試驗。取（105±2）攝氏度烘箱烘干的2g左右鑄鐵屑，在直徑為90mm的濾紙上畫有35mm×35mm的試驗區域將鑄鐵屑均勻分布，將濾紙放置于培養皿中，將被測試液采用移液管吸取2mL在鑄鐵屑上均勻滴加，然后將培養皿蓋蓋上，并于溫度為（23±2）攝氏度環境下放置2h。然后采用自來水對濾紙以及鐵屑進行清洗，并將濾紙烘干，對濾紙表面存在的銹蝕情況進行觀察。

2 高性能鉬合金削切液的研制

高性能鉬合金削切液的主要組成包括：由乳化劑、殺菌劑、極壓劑、基礎油、助乳化劑、方防銹劑、偶合劑、消泡劑以及水等，其中含有5%～30%的礦物油，且乳化粒徑＜0.1μm，呈現為半透明至透明的外觀狀態。按照加工條件，在使用的過程中，需要稀釋削切液，使其變成體積分數一定的稀釋液，一般稀釋到3%～10%左右。

2.1 基礎油

在研制鉬合金削切液時，基礎油既是油溶性添加劑的載體，同時能起到一定的潤滑作用。而基礎油的性能參數如黏度以及結構等，會直接影響到鉬合金削切液的乳化性能以及潤滑性能。一般基礎油的黏度較大，則其乳化性能較差，而潤滑性能較好；如果基礎油黏度較小，則其潤滑性能較好，而乳化性能較差。為了兼顧兩種性能，基礎油可選擇大連150SN石蠟基，其黏度在40攝氏度條件下時為30mm2/s，10%～20%的添加量。

2.2 確立乳化體系

在研制鉬合金削切液的過程中，合理選配乳化劑是關鍵。通常情況下，乳化劑的HLB值為3～6時，適用于制作W/O型乳化液；當乳化劑的HLB值為8～18時，適用于制作O/W型乳化液。通過合理搭配乳化劑，就能將防銹劑、極壓劑、稀釋液穩定性、殺菌劑、濃縮液等添加劑的搭配問題完全解決，從而使得鉬合金削切液具有良好的抗菌性能、消泡性能、防銹性能以及極壓潤滑性能。

2.3 篩選防銹劑

在使用鉬合金削切液的過程中，其加入額水量在90%以上，而由于存在大量的水分，其會造成機床、刀具以及工件等生銹，從而造成機床、刀具以及工件等逐漸報廢。因此在研制鉬合金削切液的過程中，需加入一定量的防銹劑，這樣就能對機床、刀具、工件等生銹情況進行抑制。一般鉬合金削切液所使用的防銹添加劑有兩類，即油溶性防銹劑和水溶性防銹劑。在油溶性防銹劑中，一般常用的為酰胺類、金屬皂鹽類、高分子羧酸以及磺酸鹽等；而在水溶性防銹劑中，一般常用的為羧酸鹽、硼酸鹽以及短鏈醇胺等。

2.4 選擇潤滑劑

在研制削切液的過程中，由于其性質與其他金屬存在較大的差異，因此在削切的過程中，容易發生條狀裂紋以及積削瘤。因此必須在研制過程中加入一定量的潤滑劑，這樣才能有效的增強其潤滑的效果。一般常用的潤滑劑主要為硫化物、胺、酯、氯化物、脂肪醇以及長鏈脂肪酸等，由于鉬本身具有較強的活性，因此一般不采用氯化物以及硫化物作為潤滑劑。

2.5 篩選鉬腐蝕抑制劑

表1 產品配方組成

表2 使用工況及參數

在加工鉬及鉬合金材料的過程中，由于鉬具有較強的化學活性，且容易受到堿性以及酸性溶液的腐蝕，因此必須在研制鉬合金削切液的過程中加入鉬腐蝕抑制劑，這樣才能確保加工材料不會與堿性或者酸性物質發生反應。

2.6 選擇其他添加劑

在研制鉬合金削切液，還需使用一些其他添加劑，例如消泡劑、銅腐蝕抑制劑以及殺菌劑等。一般殺菌劑采用具有細菌和霉菌共同抑制的復合型殺菌劑。通常在鉬合金削切液研制的過程中，其常用的消泡劑為有機硅型消泡劑。另外銅腐蝕抑制劑為主要選用苯三唑。

3 配方組成及評價性能

篩選添加劑之后，可對產品配方進行確定，具體配方見表1。當配方確定好之后，就需要考察鉬合金削切液的各項性能。通常情況下，市場銷售與研制的產品之間，在消泡性、防銹性以及腐蝕性等方面沒有較大的差異，但是研制出的產品具有超過240h的鉬腐蝕性能，且潤滑性能非常好。另外磨斑面積、攻絲扭矩以及失重等均相對較小。

4 應用試驗

當實驗室完成鉬合金削切液的研制之后，可將其應用于實際生產過程中，而鉬合金削切液使用參數及工況見表2。

5 結語

綜上所述，通過對高性能鉬合金削切液開發與應用的研究，可以看出，在對鉬合金削切液進行研制的過程中，其主要的特點為抑制鉬防腐性、消泡性、潤滑性、防銹性以及乳化性等，通過應用試驗表明，鉬合金削切液具有優良的使用性能，因此可在加工鉬及鉬合金材料的過程中獲得良好的應用。

[1]魏朝良,邵騰飛,董瑩,楊超.高性能鋁合金半合成切削液的研制與應用[J].潤滑與密封,2013,04:102-107.

[2]劉剛.金屬材料強度國家重點實驗室在高性能鉬合金研究方向取得重要進展[J].中國材料進展,2013,08:506-507.

[3]劉剛,張國君,江峰,丁向東,孫院軍,王林,羅建海,孫軍.高性能鉬合金的微觀組織設計制備與性能優化[J].中國材料進展,2016,03:205-211+232.

[4]王林.金鉬股份“高性能鉬合金材料制備關鍵技術及其應用”項目喜獲國家技術發明二等獎[J].中國鉬業,2014,01:60.

[5]金鉬股份高性能鉬合金材料制備項目獲國家技術發明二等獎[J].有色冶金節能,2014,02:61-62.

[6]段素紅.稀土液—液摻雜高性能鉬合金的制備及強韌化機理研究[D].河南科技大學,2011.