新型微乳化切削液的配制方法和性能

李秀峰

（河北省冶金研究院，河北石家莊 050031）

新型微乳化切削液的化學性質介于乳化油和切削液之間，因此新型切削液有較高的潤滑性和防銹性。與乳化油相比，新型切削液因合成原材料中會使用大量的表面活性劑，所以新型切削液的實際滲透能力比乳化油更強。與合成切削液相比，新型切削液因原材料中加入大量油性劑，所以潤滑性更高。

1 微乳液材料的組成

1.1 基礎油的選用

本實驗中所使用的基礎油為黏度較低的AN20全損耗油，且使用減一線AN20全損耗油的效果會更好，制備出的母液會更加透亮且質地均勻。AN20全損耗油會比AN6全損耗油多出高潤滑的性能，價格也比較便宜，可以降低制備成本。通過科學實驗對比后發現，減一線AN20油在性能上遠高于AN32油和AN油，是本次新型微乳化切削液實驗最理想的基礎用油，將AN20全損耗系統用油和其他基礎油進行性價比較。

1.2 油溶性緩蝕劑的選用

本次實驗所使用的油溶性緩蝕劑主要有磺酸鈉（T0）、磺酸鋇（T1）和環烷酸鋅（T2），將它們和AN20全損耗系統油混合后，所產生的實際效果見表1。由此可以得出實驗溶液穩定性較強[1]。

表1 油溶性緩蝕劑在微乳液中的觀察情況

1.3 鋁、銅緩蝕劑的選用

NF816是一種含有硅元素的鋁制緩蝕劑，該緩沖劑的pH值位于9.6～9.7呈堿性，具有不溶于油、溶于水和大多表面活性劑的特性，在新型微乳化切削液中抑制鋁材腐蝕效果良好。苯并三氮唑（Q1）是一種以銅為主要材料的緩蝕劑，可溶于水和酒精，最佳溶解溫度為40℃，在新型微乳化切削液中抑制銅材腐蝕效果良好。鋁、銅緩蝕劑在微乳液中的實際效果見表2。

表2 鋁、銅緩蝕劑在微乳液中的觀察情況

由表3數據可知，NF816與Q1必須與緩蝕劑和防銹劑一起使用才可以達到最佳的防腐效果[1]。

1.4 水溶性防銹劑的挑選

水溶性防銹劑是新型切削液具有防銹功能的主要成分。現階段市面上常用的防銹劑種類很多，在配置新型微乳化切削液時應當對水溶性防銹劑進行挑選，進而對比出最為適合新型微乳化切削液的水溶性防銹劑，實驗選用的三種水溶性防銹劑防銹效果見表3。

表3 水溶性防銹劑在微乳液中的觀察情況

1.5 表面活性劑的選用

新型微乳化切削液的水乳化主要需要表面活性劑的作用，表面活性劑分布著大量的陰離子、陽離子以及非離子。新型微乳化切削液在熱力學上屬于不穩定系種，因為表面活性劑能夠自由作用水、油等比重差較大的物質進行布朗運動，所以如果表面活性劑挑選不當，就會導致新切削液內部出現油滴凝聚的現象。本實驗初期選用的是非離子表面活性劑（斯盤80非離子表面活性劑），該活性劑的HLB值處于4.3～4.5，因此該表面活性劑的親油性較強。選用的另一種表面活性劑是烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10），該活性劑的HLB值處于14.4～14.6，因此該表面活性劑的親水性較強。在新型微乳化切削液的實驗中，如果單獨使用其中一種表面活性劑，則在短時間內可以保持微乳液的相對穩定，但是經過一段時間的靜止后就會出現明顯的分層現象，對此，應當將兩種表面活性劑相結合，利用復配活性劑的方式來維持微乳液的穩定[3]。

1.6 pH調節劑的選用

新切削液的pH應當保持在8～9，因pH太低就會使新型微乳化切削液呈現酸性，容易滋生細菌，從而導致微乳液出現腐敗，造成微乳液防腐性能低下的現象，并且新型微乳化切削液過酸還會銹蝕設備。同時，如果新型微乳化切削液pH過高，則會對操作者的皮膚造成傷害，且還會造成鋁材設備的腐蝕，所以新型微乳化切削液的配置必須要控制pH處于8～9。由于微乳液中含有一定的水分，因此新型微乳化切削液的酸堿性可以采用水溶性的酸堿材料進行調節。

2 新型微乳化切削液配方確定

2.1 新型微乳化切削液的配制

將新型微乳化切削液所使用的材料通過配比實驗的方式逐步進行篩選，規劃出新型切削液的各項性能處于穩定區間的標準，新型微乳化切削液的配制見表4。本文設計的新型切削液以S1表示，將pH偏低且使用一段時間的切削液設為S2，將pH偏高且使用過一段時間的切削液設為S3，將鋁合金放置在上述三種切削液中浸泡下的侵蝕情況見圖1。

表4 新型切削液配方

圖1 鋁合金在三種切削乳化液中浸泡的電荷轉移電阻Rct隨時間變化圖

2.2 新型微乳化切削液性能評定結果

在國際金屬加工液的分類中，該新型切削液屬于MAF類別中的一種，具有高抗磨和高防銹等能力。現階段ISO和我國的相關標準中并未明確規定出微乳化切削液的統一標準，因此本實驗暫借現行的微乳化切削液的國際指標進行性能評定，見表5。

表5 實驗得出微乳化切削液的評定結果

將本實驗配制的新型切削液樣品投入到機械加工車間進行實驗后可以發現，通過將新型微乳化切削液投入到加工車間的數控機床和普通車床進行試用，在2個月的時間內，加工機床對鋼、黃銅以及鋁合金的加工共計60個批次，作用在設備上的新型微乳化切削液呈現出良好的防銹性、潤滑性、冷卻性以及清洗性等性能，因此可以說明本實驗制作的新型微乳化切削液能夠達到國際指標中的性能評定標準[4]。

3 結論

經本實驗研制的新型微乳化切削液具有清洗性、防銹性、冷卻性、防腐性以及潤滑性等優秀性能，可以滿足加工設備的正常使用。并且本新型微乳化切削液還經專業部門的跟蹤檢測，確保溶液中不會存在任何對人有害的重金屬，對人體的眼睛和皮膚無直接刺激和間接刺激，適宜廣泛推廣和應用。