金属切削液概述及分类

　　在机械行业中，金属切削液（以下简称切削液）被广泛应用于各种切削加工中，如车削、铣削、钻削、磨削、切齿和切螺纹等。合理使用切削液能有效地减小切削力、降低切削温度、减小加工系统热变形、延长刀具使用寿命和改善加工表面质量。此外，使用高性能切削液也是改善某些难加工材料切削加工性的一项重要措施。

　　国际标准化组织（ISO）将金属加工液归于润滑剂产品，并于1986年制定了用于金属加工润滑剂（系列M）ISO6743／7。该标准将金属加工润滑剂分为两大类，即以强调润滑性为主的加工类型和以强调冷却性为主的加工类型。我国于1989年等效采用ISO标准ISO6743／7，制定了国家标准GB／T7631．5－1989。 近几年来，切削液生产发展很快，新产品不断推出，种类越来越齐全，功能也越来越细化，针对不同的加工方式，都有相应的切削液与之对应。据不完全统计，我国目前金属润滑剂的市场年总需求量约为25万t，按照加工和用途的不同类型来划分，各自所占的比例如表1所示 。而其中 切削加工液要占到加工润滑剂总消耗量的38％。从切削加工液的品牌来看，国产品牌往往靠较低价格来争取市场，成本的压缩导致产品质量下降而得不到市场认可。目前占据市场份额前列的大都来自国外公司的一些知名品牌。所以，开发具有自主知识产权的国产切削液品牌是摆在我们面前的一项重要任务。更多最新金属切削液行业分析信息请查阅中国报告大厅发布的《金属切削液行业市场调查分析报告》。

　　切削液的作用

　　金属切削液在机械去除加工中的主要作用是冷却、润滑、清洗和防锈。由于液体的对流和汽化可以降低刀具和工件的表面温度，从而防止了工件表面的烧伤和形变。此外，切削液应具有抗泡沫性、抗霉菌变质性，做到排放不污染环境，不伤害人体和使用经济性等要求。为此，在切削液中常需加入一些特殊添加剂，如油性剂（可吸附在工件表面上形成油膜）、极压剂（在高温高压下能形成牢固的化学膜，起减摩、防粘结作用）、防锈剂（防止金属锈蚀）、消泡剂（防止切削液在喷淋时产生泡沫）、抗氧化剂（防止切削油在高温高压下氧化）、表面活性剂等。添加剂是金属切削液工艺技术中的核心要素，优良的添加剂配方已成为切削液生产企业提高自身品牌市场竞争力的必要条件。

　　分类

　　附表：金属加工液按加工类型和用途分类的比例

　　加工方式成型加工切削加工防腐防锈其它

　　占比36381313

　　按形态来分，有：液体切削液和固体润滑剂两种。生产中常用的液体切削液有：以润滑为主的油基切削液和以冷却为主的水基切削液两大类。

　　一、油基切削液

　　油基切削液又称切削油，其基本成分是基础油（矿物油或合成油）。使用时不需要稀释，直接使用原液。根据加工方式、刀具材料、工件材料和加工要求的不同，可在基础油中适量加入各种添加剂，如油性剂、极压剂（如氯、硫、磷等）、防腐蚀剂、抗氧化剂等，配制成性能各异的油基切削液。

　　二、水基切削液

　　水基切削液是目前应用最多的切削液，其产品约 占到切削液市场总份额的百分之七十。 水基切削液需要用水稀释后加以使用，根据稀释后的状态可分为乳化切削液、微乳化切削液和合成切削液。

　　（1）乳化切削液（以下简称乳化液）

　　乳化液是用矿物油、乳化剂（如石油磺酸钠，磺化蓖麻油等）及添加剂预先配制好的乳化油（称为原液）加水稀释而成的乳状液体。因为油不溶于水，为了使两者混合，所以必须加入乳化剂。乳化剂是一种表面活性剂，它的分子是由极性基团和非极性基团两部分组成。前者亲水，可溶于水；后者亲油，可溶于油。把油在水中搅拌成细粒时，乳化剂分子能定向地排列吸附在油水两界面上，把油和水连接起来，使分离的细粒不再因凝聚而浮游在水中，成为浮浊液。乳化液中含乳化油少，即浓度低的（如浓度为3％～

　　5％），冷却和清洗作用好，适于粗加工和磨削；浓度高的（如浓度为10％～20％）润滑作用好，适于精加工（如拉削和铰孔等）。为了进一步提高乳化液的润滑性能，还可加入一定量的氯、硫、磷等极压添加剂，配制成极压乳化液。

　　（2）合成切削液

　　合成切削液原液一般不含油，故润滑性相对差些，但可节省能源，利于环保，它可以与水互溶，配置后的切削液多为透明，可见性好，使用寿命长，特别适合在数控机床和加工中心等高效设备上使用。例如，我国积架石油化工有限公司开发的环保型全合成金属加工液与英国比尔（Korniche）公司推出的SCF600和SCF900全合成磨削液就属于这一类产品，适用于黑色与有色金属的一般机械加工和磨削加工。

　　（3）微乳化切削液（以下简称微乳化液）

　　微乳化液原液中含油量（即油性添加剂含量）较小，而表面活性剂、防锈剂含量较大，加水配制后呈半透明微乳状，其外观和性能介于乳化液和合成切削液两者之间。它兼具乳化液与合成切削液两者的优点，又弥补了两者的不足，是近十年来发展较快，应用日益广泛的一种水基切削液。目前国外一些著名公司推出的水基切削液产品，如英国比尔公司开发的SCFUniversal绿色金属加工液与德国奎克化学（中国）公司推出的QUAKERCOOL370KLG合成酯专利切削液都属于这一类产品。QUAKERCOOL370KLG中的合成酯是由脂肪酸和醇类反应生成的化合物，具有极好的润滑性，与水混合后可形成微乳液，并且在金属加工环境中较难降解，确保刀具与切屑、以及刀具与工件接触区界面上能保持良好的液体润滑、边界润滑和极压（EP）润滑的条件，尤其适用于在铝合金、钛合金及铬、镍、铁合金等难加工材料的加工场合下使用。

　　三、固体润滑剂

　　固体润滑剂中使用较多的是二硫化钼（MoS2），它是一种良好的环保型润滑剂。由MoS2形成的润滑膜具有很小的摩擦系数（0．05～0．09）、高的熔点（1185℃）、很高的抗压性能（3．1GPa）。切削时可将MoS2涂刷在刀具表面或工件表面上，也可添加在切削油中。在高温、高压情况下，它仍能保持很好的润滑性和耐磨性。此外，使用MoS2润滑剂还能防止粘结和抑制积屑瘤产生，延长刀具寿命和减小表面粗糙度。MoS2润滑剂已成功地用于镗铰、深孔、攻丝和拉孔等加工中。例如，采用一种（Ti，Al）N＋MoS2软涂层的硬质合金钻头［即先在钻头上用（Ti，Al）N进行硬质涂层，然后再在其上涂刷MoS2软涂层］干钻削灰铸铁发动机缸体上深孔，刀具寿命高达1600min，而只涂TiN或TiCN涂层的钻头，其寿命分别为19．6min和44min。

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