在金屬切削過程中,工件表面常粘有金屬粉末、砂粒、油等污垢。為除去這些污垢,使切削液具有一定的洗滌能力,可在切削液中加入適量堿性物質(zhì)如碳酸鈉、三乙醇胺,或其他表面活性劑如非離子表面活性劑如平平加、0P-7、OP-10等;陰離子烷基糖苷表面活性劑如脂肪酸皂、烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉等。切削液的清洗作用是潤滑、滲透、分散等綜合作用的結(jié)果。若采用非離子性表面活性劑和陰離子表面活性劑復(fù)配能起到顯著降低切削液表面張力的作用,從而滿足切削液的清洗作用。
在水溶性切削液中防銹劑必不可少。防銹性能對(duì)于加工部位的質(zhì)量、產(chǎn)品合格率以及機(jī)床的保養(yǎng)等有著十分重要的意義。切削液中使用的防銹劑許多都是表面活性劑,如油溶性防銹劑有石油磺酸鹽(鈉、鈣、鋇鹽等)、金屬皂等;水溶性防銹劑有單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、油酸三乙醇胺、十二烷基二乙醇酰胺等。開發(fā)防銹性能良好、環(huán)境友好的水溶性防銹劑是近年來的發(fā)展趨勢。
水溶性防銹劑是合成液中的主要添加劑,最常用的水溶性防銹劑是亞硝酸鈉,但因其與有機(jī)胺反應(yīng)能生成有致癌作用的亞硝胺,已相繼被各國禁用。為此開發(fā)了一系列能夠替代亞硝酸鈉的新型防銹劑,主要替代品有硼酸鹽、羧酸鹽、磷酸鹽、磺酸鹽等幾大類。
一般認(rèn)為硼酸鹽與羧酸鹽的作用機(jī)理屬吸附型,其分子中極性基韌吸附于金屬表面而起到防銹效果,但也有人認(rèn)為硼酸鹽具有陽極鈍化作用。研究發(fā)現(xiàn)硼酸鹽及羧酸鹽單獨(dú)使用時(shí),防銹效果均不理想。但硼酸鹽和羧酸鹽兩者復(fù)配后,其防銹效果良好。硼酸鹽和羧酸鹽復(fù)合配比為2:1時(shí)防銹性能加強(qiáng),該復(fù)配體系在用量相當(dāng)?shù)臈l件下,防銹性能與亞硝酸鈉相當(dāng)。
環(huán)已六醇六磷酸酯,外觀為褐色黏稠狀液體,是一種從糧食作物中提取的無毒化工產(chǎn)品,因其分子結(jié)構(gòu)中具有能同金屬配合的24個(gè)氧原子、12個(gè)羥基和6個(gè)磷酸基,與金屬接觸時(shí)極易在金屬表面形成一層致密的有機(jī)單分子保護(hù)膜,使金屬的電極電位變得和鉑、金一樣,從而有效地阻止了金屬的腐蝕。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,環(huán)己六醇六磷酸酯對(duì)鋼、鑄鐵、銅、鋁均有優(yōu)良的防銹能力。將環(huán)己六醇六磷酸酯與防霉劑、潤滑劑、消泡劑、表面活性劑等配制成水基金屬切削液具有優(yōu)良的潤滑、冷卻、洗滌、防銹等綜合功能。其配方為:0.4%潤滑劑(合成),0.3%消泡劑,0.85%環(huán)己六醇六磷酸酯復(fù)合防銹劑,余量為水。切削液的pH值為8.5~9.5。
在切削液的研制中,發(fā)現(xiàn)油酸--7,醇酰胺在油基切削液中對(duì)黑色金屬有很好的防銹性能,但不適用于水基合成切削液,它對(duì)酸、鹽等電解質(zhì)很敏感,易水解,不宜在酸性環(huán)境和硬水條件下使用。為此,應(yīng)對(duì)油酸醇酰胺改性,以制備既具有良好的防銹性,而且耐水解能力強(qiáng)的水溶性油酸酰胺基表面活性劑。我們知道欲提高疏水性油的親水性,可向疏水性油的分子上引入親水性基團(tuán),如-COOH、-CONH2、-S03H、-NH2、-SH等。