环保型全合成金属加工液的研制与应用

　　水基金属加工液自上世纪40年代问世以来，凭借其具有油基难以比拟的冷却特性及低廉的成本而获得迅猛发展。它分为乳化油、半合成液和全合成液。其中，乳化油和半合成液都会消耗大量石油资源，而且，由于其含油份重且表面活性剂会乳化掉部分杂油，导致操作车间环境脏、乱、臭，维护成本相对较高，由此滋生的厌氧菌甚至会引起操作工人皮肤过敏。同时，它排放之后在短时间内难以降解，会污染环境。

　　相对而言，全合成金属加工液因具有良好的冷却性，加工过程具备透明可视性，并拥有一定的清洁性、稳定性、对橡胶材料有良好的兼容性等优点，而使其发展前景值得期待。

　　试验研究

　　目前全合成金属加工液的品种五花八门，良莠不齐。存在的主要问题有：使用有毒有害原材料，比如有些产品为了追求利润，依然使用容易致癌的亚硝酸钠作为防锈剂;有些产品虽然使用无毒害材料，但由于配比不好，存在润滑性不足、性偏高和伤手等问题。

　　积架石油化工有限公司从上世纪90年代起便已开始致力于环保型全合成金属加工液的研发，进行了系统的试验研究，成果颇丰。

　　1. 试验方法

　　①稳定性试验

　　考虑到国内的天气变化幅度较大，积架石油化工对浓缩液进行了70℃及零下15℃的稳定性测试，以保证储存、运输的稳定性。而且，考虑到中国南北地域的水质不同，有些地区水的硬度较高的现状，积架石油化工公司亦对稀释液进行了硬水稳定性测试，以确保即使是在水质硬度较高的地区，稀释液也能维持透明度和可观察性。

　　②防锈性试验

　　该试验包括对加工工件的防锈性试验和对机床的防锈性试验。前者的实施过程参照GB 6144，采用单叠片试验。单片试验是先将5%不同水质稀释液，按照梅花式样滴于一级灰口铸铁试片上，然后罩上玻璃罩，置于35℃恒温箱，24小时后读取结果。迭片试验是将5%不同水质稀释液均匀涂在铸铁试片上，再将另一试片重叠放置，同样置于35℃恒温箱，8小时后读取结果。

　　对于机床的防锈性试验，则采用英国的标准试验方法，即IP287，首先将模板围绕成35mm的正方形，置于滤纸的中心，然后将滤纸放在培养皿里，用2.0±0.1g的铁屑完全覆盖测试区域，再取走模板。移取2ml稀释液充分润湿铁屑，盖上培养皿的盖子，放于20±3℃的环境下。2小时后从培养皿中移出滤纸，用自来水冲洗并晾干，读取结果。

　　③润滑性试验

　　参照GB/T 3142，利用四球试验机，进行最大无卡咬负荷(PB值)和烧结负荷(PD值)试验，同时采用摩擦磨损试验机进行磨斑测试。

　　④消泡性试验

　　进行该项试验时，选用最易起泡的去离子水配置稀释液，并调节空气流量，用玻璃泡沫头吹气，然后进行检测。同时用过滤后反复检测消泡性来模拟机床的过滤系统对加工液消泡性的影响。

　　2. 配方筛选

　　①润滑添加剂的选择

　　润滑性是保证刀具使用寿命及工件表面光洁度的关键因素。由于全合成金属加工液不含油，润滑性不足，因此，必须选择一些添加剂以保证加工时良好的润滑效果。在研究时，积架石油化工选择的是聚醚。

　　聚醚在水中具有独特的逆溶作用。温度较低时，聚醚溶解在液体中，呈透明状。当液体被带入加工表面时，由于摩擦生热，温度升高，超过聚醚的浊点，形成许多浸润金属表面的聚醚液滴，为加工提供了良好的润滑性。当加工结束后，温度降低，聚醚又溶解在水中，呈透明状。研究采用浊点适宜的聚醚为润滑剂，同时考虑了气味及对人的皮肤造成的腐蚀。

　　②防锈剂的选择

　　为保证机床及工件不受切削液侵蚀，防锈剂必不可少。由于亚硝酸钠有致癌作用，已经禁用。而二乙醇胺(DEA)在高温下加工时会发生分解，释放出的亚硝胺也具有致癌作用，因此水性防锈剂方面不建议采用DEA。采用硼酸盐及多元酸防锈剂进行调和是比较可行的做法。

　　③其它辅助表面活性剂的选择

　　为了实现良好的沉降性及抗杂油性，在研究中选择了非离子表面活性剂来调整，并通过沉降性试验进行筛选。

　　应用实例

　　基于以上的试验研究等多方努力，采用环保添加剂研制的积架环保型全合成金属加工液，有效减少了对环境的污染，堪称新一代环保型全合成产品，其润滑性能优秀，抗杂油及沉降性好。

　　东莞某表厂使用积架全合成金属加工液做表带钻孔加工已有近一年时间，该公司认为积架全合成金属加工液能达到良好的润滑效果，且钻嘴磨损慢，加工精度高，无发臭现象，对皮肤亦无刺激。

来源：中国润滑油信息网

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