【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及金屬切削液，尤其涉及一種酯基半合成切削液及其制備方法。
技術介紹
1、鈦合金因其卓越的性能，廣泛應用于航空航天等高端制造領域。然而，由于其加工難度大，導致加工成本居高不下，限制了鈦合金在更廣泛行業中的使用。究其原因，首先，鈦合金的導熱系數較低，加工過程中產生的熱量難以有效傳導。特別是切削時，刀具與切屑的接觸面積較小，摩擦系數大，切削區的熱量集中在刀刃附近的小范圍區域內，無法及時擴散到切屑或工件，導致局部溫度迅速升高。
2、此外，鈦合金在高溫環境下具有較強的化學活性，容易與空氣中的氧、氮等元素發生反應，生成氮化鈦、氧化鈦等硬質化合物。這種反應導致工件表面產生加工硬化現象，使得鈦合金表面硬度增加，同時降低了材料的塑性，削弱了其抗疲勞性能。高溫和加工硬化的雙重影響加劇了刀具的磨損，進一步提高了加工難度和成本。
3、因此，在鈦合金的切削加工中，切削液的配方和工藝設計尤為關鍵。切削液不僅需要具備良好的冷卻效果，迅速降低切削區溫度，還要具備優異的潤滑性能，減少刀具與工件間的摩擦，以延長刀具壽命、提高加工效率和工件質量。
4、盡管傳統礦物油類切削液在某些低要求加工中表現較好，但在高強度材料(如鈦合金)的加工過程中，其潤滑和冷卻性能顯得不足。由于礦物油的熱穩定性較差，容易在高溫環境下劣化，導致潤滑膜失效，進而加劇刀具磨損。特別是在加工鈦合金時，傳統切削液難以有效降低加工溫度，導致刀具磨損加劇，加工效率低下，質量難以保證。并且，傳統切削液在生產、使用和廢棄處理過程中往往會產生大量的碳排放，不利于實
5、酯類基礎油相比其他化學合成基礎油(如聚α-烯烴(pao)、硅氧烷基油和礦物油等)，具有卓越的潤滑性能、優異的熱穩定性、環保和生物降解性、優良的冷卻性能，這些優勢使酯類基礎油成為高性能、環保型切削液的理想選擇，特別適用于高要求的鈦合金切削加工應用。但是酯類基礎油的應用也面臨著如下挑戰：
6、(1)酯類基礎油在潮濕環境或含水切削液配方中容易發生水解反應。水解過程會導致酯鍵斷裂，生成脂肪酸和醇類。這些生成的脂肪酸會降低切削液的潤滑性，同時可能增加切削液的酸度，腐蝕加工設備和工件表面，影響加工質量。此外，水解反應還會加速切削液的劣化，縮短其使用壽命，增加維護成本。
7、(2)酯類基礎油在高溫和空氣接觸的環境下容易發生氧化反應，生成過氧化物。這些過氧化物不僅降低了切削液的潤滑性能，還可能引發二次化學反應，進一步生成對切削液有害的副產物，導致切削液的性能下降。尤其在鈦合金的高溫切削環境下，氧化反應更為顯著，加速切削液的劣化，使其失去潤滑作用，導致加工過程中的摩擦系數增大，刀具磨損加劇。
8、因此，開發一種既具有優異性能又符合環保要求的切削液顯得尤為重要。
9、公開于該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在加深對本專利技術總體
技術介紹
的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成本領域技術人員所公知的現有技術。
技術實現思路
1、本專利技術第一個目的是提供一種酯基半合成切削液，在自修復潤滑劑制備完成后將其分為兩個部分，其中一部分用于與納米添加劑混合并加入聚乙烯醇，而另一部分直接加入切削液中，旨在優化納米顆粒的分散性，同時保持切削液的整體穩定性和性能。
2、本專利技術的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：
3、一種酯基半合成切削液，按照質量份數計，包括酯類基礎油50～70份；環保乳化劑10～20份；納米添加劑5～10份；自修復潤滑劑5～10份；低碳添加劑1～5份；聚乙烯醇0.5～1份；
4、本專利技術采用酯類基礎油作為主要成分制備切削液，環保乳化劑的使用可以在一定程度上隔離水相和油相，減少酯類基礎油的水解風險，增強切削液的水分排斥能力，減少水解反應的發生。在此基礎上，植物油復合磷酸酯制得的自修復潤滑劑可以進一步抑制水解，并具備一定的抗氧化性能。磷酸酯基團具有良好的親油性，可以在油相中形成穩定的保護層。這層保護層能夠有效隔離水分，減緩水分與酯基的接觸，從而抑制酯類基礎油的水解反應。此外，植物油本身具有較好的生物降解性和較低的水解傾向，與酯類基礎油形成協同效應，進一步降低水解風險。將其用于鈦合金切削時，磷酸酯基團可以在金屬表面形成一層保護膜，這層膜可以在高溫環境下阻止氧氣與金屬的直接接觸，減緩氧化反應的發生。
5、自修復潤滑劑按照5～7:3～5的比例分為試劑a和試劑b，試劑a與納米添加劑混合后加入聚乙烯醇形成懸浮液后加入反應體系中；試劑b用于直接加入到反應體系中。
6、具體的，聚乙烯醇的分子量為5000～20000，聚乙烯醇的醇解度在80％左右，防止納米顆粒之間的近距離接觸和團聚，從而提高分散性。聚乙烯醇集中在與納米添加劑混合的部分a，能夠確保納米顆粒在自修復潤滑劑中的高效分散，減少團聚風險。并且可以提升部分a的黏度和潤滑膜的形成，有助于在切削過程中減少摩擦和磨損。部分b提供了切削液的基礎潤滑和穩定性，確保在高剪切、高溫條件下仍能維持良好的潤滑性能。由于部分b不含聚乙烯醇，可以防止整個切削液體系黏度過高，保持良好的流動性和冷卻效果。
7、作為優選的，自修復潤滑劑為植物油復合磷酸酯，磷酸酯和植物油的質量比為3～6：5～10；自修復潤滑在切削過程中，可在金屬表面自動重新吸附和重組，修復受損的潤滑層。本專利技術選擇具有較高熱穩定性的植物油和磷酸酯制備自修復潤滑劑，由于植物油通常是多元醇的酯化產物，磷酸酯可以與植物油上的羥基連接，當金屬表面潤滑層破損時，未反應的分子可以遷移到受損區域，迅速覆蓋并修復磨損部位，起到自修復的作用，這種動態的吸附過程有助于維持潤滑層的完整性。在鈦合金加工和切削過程中，植物油復合磷酸酯可以保持其化學和物理穩定性，不易分解或揮發，確保潤滑膜在高溫下依然有效；植物油基磷酸酯具備一定的抗氧化性，在高溫條件下能減緩金屬表面的氧化反應，保護工件和切削工具免受高溫氧化的影響。
8、作為優選的，本專利技術通過摩擦磨損試驗來確定自修復潤滑劑在不同條件(溫度、剪切速率、壓力等)下的吸附速率，并優化磷酸酯與植物油的比例，實驗包括如下實驗變量：
9、溫度：設置多種溫度條件(如常溫25℃、100℃、150℃、200℃)，模擬不同切削加工中的溫度環境。
10、剪切速率：不同剪切速率(如500rpm、1000rpm、1500rpm)代表不同的切削速度。
11、壓力：設定不同壓力水平(如10n、20n、30n)來模擬不同的加工壓力環境。
12、磷酸酯與植物油比例：針對自修復潤滑劑，設置不同的磷酸酯與植物油質量比例(如2:1、3:2、1:1、2:3、1:2)，并進行實驗比較。
13、具體包括如下實驗步驟：
14、(1)制備不同磷酸酯與植物油比例的自修復潤滑劑樣品，并將其涂覆到鈦合金表面上；
15、(2)在摩擦測試儀上，將球狀探針與涂覆潤滑劑的金屬樣品接觸。在不同的實驗條件下(溫度、剪切速率、壓本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種酯基半合成切削液，其特征在于，按照質量份數計，包括
2.根據權利要求1所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，所述自修復潤滑劑為植物油復合磷酸酯，所述磷酸酯和植物油的質量比為3~6：5~10；所述自修復潤滑在切削過程中，可在金屬表面自動重新吸附和重組，修復受損的潤滑層。
3.根據權利要求2所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，所述植物油為椰子油、菜籽油中的一種或多種，所述磷酸酯為三乙基磷酸酯或二乙基磷酸酯。
4.根據權利要求1所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，所述酯類基礎油包括新戊二醇二油酸酯、三乙二醇二油酸酯、季戊四醇油酸酯、季戊四醇四異辛酸酯、雙季戊四醇油酸酯中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，所述環保乳化劑包括環保型石油磺酸鈉和脂肪醇醚乳化劑，所述環保型石油磺酸鈉和脂肪醇醚乳化劑按照3:1的質量比混合制得。
6.根據權利要求1所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，所述納米添加劑為經過鈦酸酯偶聯劑改性的納米鈦酸鋅，所述經過鈦酸酯偶聯劑改性的納米鈦酸鋅的粒徑范圍
7.根據權利要求6所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，所述納米添加劑由如下步驟制得：
8.根據權利要求1所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，所述低碳添加劑包括金屬緩蝕劑、殺菌劑、抗氧化劑中的一種或多種。
9.根據權利要求1~8任一項所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，一種酯基半合成切削液的制備方法，其特征在于，包括如下操作步驟：
10.根據權利要求9所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，步驟S26中，冷卻過程中保持低速攪拌，以防止分層或沉淀。
...【技術特征摘要】
1.一種酯基半合成切削液，其特征在于，按照質量份數計，包括
2.根據權利要求1所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，所述自修復潤滑劑為植物油復合磷酸酯，所述磷酸酯和植物油的質量比為3~6：5~10；所述自修復潤滑在切削過程中，可在金屬表面自動重新吸附和重組，修復受損的潤滑層。
3.根據權利要求2所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，所述植物油為椰子油、菜籽油中的一種或多種，所述磷酸酯為三乙基磷酸酯或二乙基磷酸酯。
4.根據權利要求1所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，所述酯類基礎油包括新戊二醇二油酸酯、三乙二醇二油酸酯、季戊四醇油酸酯、季戊四醇四異辛酸酯、雙季戊四醇油酸酯中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的一種酯基半合成切削液，其特征在于，所述環保乳化劑包括環保型石油磺酸鈉和脂肪醇醚乳化劑，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王一助，王凱華，吳曉強，吳桂紅，
申請(專利權)人：南通科星化工股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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