2005 年 9 月 第 5 期 ( 总第 171 期 )
润滑与密封
LUBR ICAT I ON ENG I NEER I NG
S ep 2005 No 5 ( serial No 171 )
极压微乳化切削液的研制与应用
冯君茜 1 胡德栋 2
( 1 山东省警察学院科技系 济南 250101 ; 2 山东大学材料科学与工程学院 济南 250061)
Abstract : A k ind of transparen tm icroe mu ls ion as extreme p ressure cu tting flu id w as d eveloped, it con sists of su rfactant ,
lub rican t , an tirust add it ive , stab ilizer , m in eral o il w ith low v iscosity, b iocide and w ater etc . The p roperties , characters and the app lication of th is new type of tran sparent m icroe m u lsion cu tting flu id w ere d iscussed. T he app lication resu lts show that the m icroe mu lsion cu tting flu id h as good perfor m ances su ch as lubricating , refrigerating, clean ing and an tiru st p roperties . T here is no harm fu l compon en t su ch as w ax ch loride and sod ium n itrite .
1 9 润滑性能的评定 油性剂的润滑性能的实验室评定, 采用济南试验 机厂生产 的 M RS 10B 型 高速 四球 摩擦试 验机, 参照 GB 3142- 82方法。主要评价润滑液的 最大无 卡咬负 荷 ( p B 值 ) 及 烧结 负 荷 ( p D 值 ) 和 长 时 磨斑 直 径 (W SD ) 。试验 条件 为: 转速 1 200 r /m in, 室 温 ( 约 25 ), 长磨时间 30 m in, 载 荷 294 N。所 用的 钢球 为上海钢球厂 生产的直 径为 12 7 mm 的二 级 GCr15 钢球, 硬度为 HRC 59 ~ 61。采用济 南试 验机厂 生产 的摩擦磨损试验机测定润滑液的摩擦因数。 1 10 实验允许量 在已装满 2% 浓度微 乳化 稀释 液 的 100 mL 具塞 量筒 中, 加 入 氯化 钠 饱 和溶 液 0 5 mL, 充分 摇 匀。 于 15~ 35 下静止 4 h 后, 无相分离的为合格。 1 11 乳化安定性 将装满 5% 微乳化稀释液的 50 mL 滴 定管, 放置 24 h后观察 皂或 油 层的 析出 体积。 若折 出皂 的 体积 不大于 0 5 mL, 且无油层析出为合格。 1 12 抗菌性试验 在 200 mL、 5% 微 乳化 稀释 液中 加入 2 mL 腐败 的乳化液, 同 时加 入 2 g 玉米 粉, 移置 到 已 恒温 到 ( 30 2) 的恒温 器内, 连续 实验 30 天, 如无 霉斑 生成则为通过。 2 极压微乳化切削液的制备 极压微乳切削液是由油、水、表面活性剂等组成 的。在制备中选择了两相混合法。将水溶性表面活性 剂、防锈剂、助表面活性剂等溶于水相, 油性剂、减 摩剂等溶于油相。然后, 边搅拌边将油相加入到水相 中, 搅拌至透明后, 加入消泡剂充分搅拌即得到微乳 化水基切削液浓缩液。 2 1 极压微乳化切削液基础油的选择 基础油主要起润滑作用, 同时也是油溶性添加剂 的载体。 虽然 微乳 液中 基 础油 的含 量较 低 ( 10 % ~ 30% ), 但它直 接 影 响 产 品 的 外 观、 乳 化 分 散 性 能 等。微乳液中加有大量的表面活性剂、防锈剂、油性 剂等, 一定 程 度上 会 增加 产 品的 粘 度, 尤 其是 H LB 值较大的乳化剂对矿物油有明显的稠化作用, 甚至呈 膏状。因此, 微乳 液应 选 用粘 度较 低 的润 滑 油 基础 油。同时, 为了保证运输、储存的安全, 微乳液的闪 点不宜太低, 除非特别要求, 一般情况下, 煤油、柴 油这些低闪点的石油产品不宜用作基础油。
表 1 不同基础油对微乳液浓缩液的影响
柴油 透明 25 变压器油 透明
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MV I150 半透明
H V I150 膏状
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从表 1可见, 微乳液 浓缩液 的基础 油选用 25 变
2005 年第 5 期
收稿日期: 2004- 11- 18 作者简介: 冯君茜 ( 1969- ), 讲师 , 主要从事有机合成与金属 加工液的研制 E m a i:l junqianfeng @ 163 co m
制和应用 。随着国外先进机械装备的不断引进, 因 国产切削液性能满足不了工艺要求, 必须随机引进大 量微乳切削液产品。进口微乳化液价格昂贵, 几乎是 国产切削液价格 的 10 倍 左右。因 而微乳 化液的 国产 化对发展我国机械工业是十分重要的。 微乳化液又分为普通型和极压型两种。本文作者 在研制微乳化液产品的基础上, 引入合适的极压添加 剂, 从而提高产品的使用性能, 减少切削阻力, 提高 切削效率, 并解决加入极压添加剂后, 对微乳液防锈 性、稳定性等性能产生的影响。此外, 也对产品的气 味、透明度等外观性能作合理调配, 使产品更具商业 价值。 1 极压微乳化液的评定 1 1 外观评定 在 15~ 35 室温下, 用 100 mL 具塞量筒, 量取 100 mL 被测浓缩 物, 静置 24 h 后, 检查 外观, 应无 分层、沉淀, 成均匀液相。 1 2 储存安定性试验 将 50 mL 浓缩物, 置 于 100 mL 具塞 量筒中, 将 其放于 ( 70 3 ) 恒温干燥箱中 5 h, 取出 冷至室温 ( 15 ~ 35 ) 放置 3 h, 然后再置于 ( - 12 3) 的
Developm ent and Application ofM icroem ulsion as Extre m e Pressure Cutting Fluid
Feng Junq i a n1 H u D edong2
( 1 Sc ientific and T echno log ical D epartm ent o f Shandong Po lice Co lleg e , Jinan 250101 , Ch ina ; 2 Co llege ofM ater ials and Eng ineer ing, Shandong U n ive rsity , Jinan 250061 , Ch ina)
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低温冰箱中 24 h, 取出静置至室温, 1 h后进行评定。 如无分层、相 变及 胶 状 现 象, 即 恢复 原 状, 则 为 合 格。 1 3 透明度评定 稀释 20 倍的稀液, 倒入 250 mL 的烧杯中, 液层 高度为 ( 75 3 ) mm。然 后, 把 一 个 明 亮 的 5 W、 220 V 灯泡对准烧杯底部, 从烧 杯的上部 透过切 削液 观看灯泡: 如能清晰地看到灯丝, 是透明的; 如模糊 可见灯丝, 是 半透 明 的; 如 看 不 见灯 丝, 是不 透 明 的。 1 4 pH 值的测定 用精密 试 纸一 条, 浸入 5% 浓 度 微乳 化 稀 释 液 中, 0 5 s后取出, 与标准色版比较, 即得 pH 值。必 要时, 也可用 pH 计测量 pH 值。 1 5 消泡性试验 将 5% 浓度 微 乳 化 稀释 液 倒 入 100 mL 量 筒 中, 使液面在 70 mL 处, 盖好 塞, 上下 摇动 1 m in, 摇动 频率 为 100 ~ 200 次 /m in。 然 后, 在 室 温 下 静 置 10 m in, 观察液面残留泡沫体积, 不大于 2 mL 为合格。 1 6 表面张力的测定 按表面张力仪使用方法进行。 1 7 腐蚀性试验 将铸铁片、紫 铜、铝 合 金 3 种 试 片 ( 试片 的 制 备按 SY 2755- 76S 防 锈油 脂防 锈实验 试片 制备 方 法 ), 全浸 于 5% 微 乳化 稀 释液 试 液中, 加盖 玻 璃 罩, 移置到已恒温到 ( 55 2 ) 恒温 器内, 连 续实 验 24 h后, 取出试片, 进行检查。 1 8 防锈性试验 1 8 1 单片防锈性试验 用滴液管吸取 5% 微乳化稀释液, 按 梅花格 式滴 入 5滴, 于一级灰口铸铁试片 (试 片制备 按 SY 2755 - 76S 防锈 油脂 防 锈 实 验 试 片 制备 方 法 进 行 制 造 ) 的磨光面上, 每滴直径为 4 ~ 5 mm。然后将试片 置于干燥器的隔板上, 加盖 100~ 150 mL 玻璃罩, 再 合上干燥器盖, 置于已 恒温到 ( 35 2 ) 的恒 温箱 中, 连续实验 24 h, 取出试片, 进行检查。 1 8 2 叠片防锈性试验 将准备好的一级灰口铸铁试片平放于干燥器的隔 板上, 试片的磨光面向上, 用滴 液管吸取 5% 微 乳化 稀释液, 涂布在试片上, 然后再用另一试片的磨光面 重叠其 上。合上 干燥 器盖, 置 于已 恒温 到 ( 35 2) 的恒温箱中, 连 续实验 8 h, 打开试 片, 用脱 脂棉 蘸取无水乙 醇 擦 除 试 液, 立 即 观 察, 距 试 片 边 缘 1 mm 以内两叠面无锈蚀 ( 光亮如初 ) 或无明显 叠印为 合格。
K eywords : m icroe m u lsion; extre m e pressu re cu tting flu id; lubricity; an tiru st ab w ork ing flu id ) 是指用 于金 属 及其合金在切削、研磨、冲压、轧制和拉拔等各种加 工过程中 所使 用 的润 滑剂, 在国 内习 惯称 作 工艺 用 油。金属加工液按使用特性分为金属切削液和金属成 型液 (含拉 拔、轧 制、锻 压等 ) 两 大类, 按 介质 状 况 分 为 油 基 型 ( S traigh t o il ) 和 水 基 型 ( W ater flu id)。其中水基液具有良好的冷却性能和清 洗性能, 成本较低, 无污 染, 产 品符 合 可持 续 发展 的 社 会要求。水基液又分为可溶 性油 (乳 化液 )、半 合成 液 (亦称 为微 乳液 ) 和合 成液。微 乳化 切削 液是 一 种介于乳化油和合成切削液之间的新型金属加工液产 品, 它既具有乳化油的润滑性, 又有合成切削液的清 洗性, 逐步发展为乳化油和合成液的换代产品。 发达国家已走过了从乳化液向合成液, 再向微乳 化液发展的过程, 而我国目前仍以乳化液为主, 机械 行业在上世纪 80 年代出 现了研 制生 产和应 用合 成液 的热潮, 从 90 年代才比 较普遍 地注 重微乳 化液 的研