高性能钼合金削切液的开发和应用

2017-04-11赵红星上海尤希路化学工业有限公司上海201906

化工管理 2017年5期

赵红星（上海尤希路化学工业有限公司，上海 201906）

高性能钼合金削切液的开发和应用

赵红星（上海尤希路化学工业有限公司，上海 201906）

根据钼及钼合金的特点对材料进行加工，开发并研制了一种高性能的钼合金削切液，利用消泡试验、腐蚀试验、防锈试验等，对其消泡性能、抗腐蚀性能以及防锈性能等做了评价，同时采用摩擦磨损试验以及攻丝扭矩试验对其润滑性能做了评价，并通过应用试验对其加工性能做了评价。结果显示：钼合金削切液的抗腐蚀性、防锈性、冷却性、润滑性等十分良好，且能够达到钼合金材料加工的要求。

高性能；钼合金；削切液；开发应用

1 试验方法

1.1 常规试验

按照国家标准《合成削切液》GB/T 6144-2010实施常规试验，一般包括：消泡试验、腐蚀试验、防锈试验、削切液外观试验等。

1.2 评价润滑性

一般采用Reichert摩擦磨损试验以及Falex攻丝扭矩试验等，评价钼合金削切液的润滑性能。

1.3 表面张力试验

采用型号为DCAT21的表面张力测试仪，以面积为3.98mm2、尺寸为19.9mm×0.2mm的铂金试片为测试片，测温温度为25摄氏度。铂金片在测试前需使用酒精灯烧红，以去除上面的杂质或者残余物。冷却后将其放置于样品夹槽内。启动设备，自动完成整个测量，记录测量结果。

1.4 粒径分布试验

一般钼合金削切液测量其粒径分布时，范围在0.6nm～6μ m之间，且采用马尔文的Zetasizer Nano ZS测量粒径分布。液体介质中大分子或者粒子的分子量、Zeta电位、粒径等三种特性，均可由该仪器提供。而在测试之前，需精准控制温度、自动调准光路，并合理设定测量位置。启动仪器，自动完成整个测量，记录测量结果。

1.5 防锈试验

一般采用IP287方法，即铁屑防锈方法进行防锈试验。取（105±2）摄氏度烘箱烘干的2g左右铸铁屑，在直径为90mm的滤纸上画有35mm×35mm的试验区域将铸铁屑均匀分布，将滤纸放置于培养皿中，将被测试液采用移液管吸取2mL在铸铁屑上均匀滴加，然后将培养皿盖盖上，并于温度为（23±2）摄氏度环境下放置2h。然后采用自来水对滤纸以及铁屑进行清洗，并将滤纸烘干，对滤纸表面存在的锈蚀情况进行观察。

2 高性能钼合金削切液的研制

高性能钼合金削切液的主要组成包括：由乳化剂、杀菌剂、极压剂、基础油、助乳化剂、方防锈剂、偶合剂、消泡剂以及水等，其中含有5%～30%的矿物油，且乳化粒径＜0.1μm，呈现为半透明至透明的外观状态。按照加工条件，在使用的过程中，需要稀释削切液，使其变成体积分数一定的稀释液，一般稀释到3%～10%左右。

2.1 基础油

在研制钼合金削切液时，基础油既是油溶性添加剂的载体，同时能起到一定的润滑作用。而基础油的性能参数如黏度以及结构等，会直接影响到钼合金削切液的乳化性能以及润滑性能。一般基础油的黏度较大，则其乳化性能较差，而润滑性能较好；如果基础油黏度较小，则其润滑性能较好，而乳化性能较差。为了兼顾两种性能，基础油可选择大连150SN石蜡基，其黏度在40摄氏度条件下时为30mm2/s，10%～20%的添加量。

2.2 确立乳化体系

在研制钼合金削切液的过程中，合理选配乳化剂是关键。通常情况下，乳化剂的HLB值为3～6时，适用于制作W/O型乳化液；当乳化剂的HLB值为8～18时，适用于制作O/W型乳化液。通过合理搭配乳化剂，就能将防锈剂、极压剂、稀释液稳定性、杀菌剂、浓缩液等添加剂的搭配问题完全解决，从而使得钼合金削切液具有良好的抗菌性能、消泡性能、防锈性能以及极压润滑性能。

2.3 筛选防锈剂

在使用钼合金削切液的过程中，其加入额水量在90%以上，而由于存在大量的水分，其会造成机床、刀具以及工件等生锈，从而造成机床、刀具以及工件等逐渐报废。因此在研制钼合金削切液的过程中，需加入一定量的防锈剂，这样就能对机床、刀具、工件等生锈情况进行抑制。一般钼合金削切液所使用的防锈添加剂有两类，即油溶性防锈剂和水溶性防锈剂。在油溶性防锈剂中，一般常用的为酰胺类、金属皂盐类、高分子羧酸以及磺酸盐等；而在水溶性防锈剂中，一般常用的为羧酸盐、硼酸盐以及短链醇胺等。

2.4 选择润滑剂

在研制削切液的过程中，由于其性质与其他金属存在较大的差异，因此在削切的过程中，容易发生条状裂纹以及积削瘤。因此必须在研制过程中加入一定量的润滑剂，这样才能有效的增强其润滑的效果。一般常用的润滑剂主要为硫化物、胺、酯、氯化物、脂肪醇以及长链脂肪酸等，由于钼本身具有较强的活性，因此一般不采用氯化物以及硫化物作为润滑剂。

2.5 筛选钼腐蚀抑制剂

表1 产品配方组成

表2 使用工况及参数

在加工钼及钼合金材料的过程中，由于钼具有较强的化学活性，且容易受到碱性以及酸性溶液的腐蚀，因此必须在研制钼合金削切液的过程中加入钼腐蚀抑制剂，这样才能确保加工材料不会与碱性或者酸性物质发生反应。

2.6 选择其他添加剂

在研制钼合金削切液，还需使用一些其他添加剂，例如消泡剂、铜腐蚀抑制剂以及杀菌剂等。一般杀菌剂采用具有细菌和霉菌共同抑制的复合型杀菌剂。通常在钼合金削切液研制的过程中，其常用的消泡剂为有机硅型消泡剂。另外铜腐蚀抑制剂为主要选用苯三唑。

3 配方组成及评价性能

筛选添加剂之后，可对产品配方进行确定，具体配方见表1。当配方确定好之后，就需要考察钼合金削切液的各项性能。通常情况下，市场销售与研制的产品之间，在消泡性、防锈性以及腐蚀性等方面没有较大的差异，但是研制出的产品具有超过240h的钼腐蚀性能，且润滑性能非常好。另外磨斑面积、攻丝扭矩以及失重等均相对较小。