本發(fā)明涉及微乳化切削液技術(shù)領域，尤其涉及一種耐磨抗壓納米金剛石型微乳化切削液。

背景技術(shù)：

金屬切削液是金屬加工過程中重要的配套材料，其主要作用是冷卻、潤滑、清洗和防銹。按照介質(zhì)狀況分為兩大類：油基型和水基型切削液，油基型切削液的主要成分通常是礦物油（也有植物油或其他合成材料），并加入油溶性防銹劑、油性劑和含活性元素的極壓潤滑劑調(diào)合而成，相比水基切削液，油基切削液的潤滑性能和防銹性能較好，但卻具有易產(chǎn)生油霧、易著火等缺點，水基切削液是用大量的水將濃縮液稀釋后使用的，因而不具有產(chǎn)生油煙和引發(fā)火災的缺點，水的比熱容大，熱導率高，汽化熱大，是非常優(yōu)良的冷卻劑，切且成本低廉，另外加工后的脫脂清洗也比較簡單。微乳液是一種介于乳化液和合成液之間并兼具乳化液潤滑性和合成液清晰性的性能優(yōu)異的切削液，成本較低，是未來加工液的主要發(fā)展方向。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，各種鋼鐵和鋁合金的加工也飛速發(fā)展，目前國內(nèi)在鋼鐵和鋁合金的潤滑方面金屬切削液研究較少，主要以進口為主，我國在這方面的的研究工作起步較晚，而且主要集中在材料加工成型上，對切削加工中的潤滑和防腐蝕方面的問題重視不夠。近年來隨著新型加工機械的不斷出現(xiàn)，加工條件日趨苛刻，對金屬切削液也提出了更高的要求。

付巧蓮在《添加劑在微乳液中對鋁/鋼潤滑性能影響的研究》一文中針對鋁-鋼摩擦副難于潤滑的問題，以水性微乳化液為基礎液，系統(tǒng)的研究了氯系、磷系、硫系、酯類以及聚醚類五大類潤滑添加劑在微乳化液中對鋼-鋼摩擦副、鋁-鋼摩擦副的潤滑特性。研究發(fā)現(xiàn)微乳液的最大無卡咬負荷與添加劑的種類和用量有關，其中對鋼-鋼摩擦副的潤滑效果是多硫化物LZ5340L在水基微乳液中的響應值最好，加入量為5%時最大無卡咬負荷值為1118N，其次是氯化脂肪酸DA8527，硫化甘油三酸酯RC2411也有較好的潤滑性能；在微乳化液中對鋁-鋼的摩擦副潤滑結(jié)果為，硫系添加劑RC2411對鋁-鋼的摩擦副潤滑效果最好，當其濃度為4%時，鋁銷的磨損量只有0.1mg，LZ5340L在加入量為4%時，鋁銷的磨損量也只有0.2mg。通過一系列試驗后發(fā)現(xiàn)硫系添加劑對鋼-鋼摩擦副和鋁-鋼摩擦副具有較好的潤滑性能，對其機理進行初步分析認為硫系添加劑能在金屬表面形成一層致密的硫化膜，降低剪切應力，起到潤滑作用。雖然作者系統(tǒng)的研究了在微乳化液中添加硫系潤滑劑能夠有效的提高切削液的潤滑性能，但是隨著加工器件日趨多元化，人們對微乳化切削液的要求越來越高，防銹蝕和使用壽命問題是切削液加工過程中不得不考慮的一個重要因素，因此對微乳化切削液必須進行改性以期獲得的切削液能夠提高加工效率和工件的表面質(zhì)量，同時延長刀具和切削液本身的使用壽命，降低加工成本，獲得最佳經(jīng)濟效益才是當前的研究熱點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種耐磨抗壓納米金剛石型微乳化切削液。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種耐磨抗壓納米金剛石型微乳化切削液，由以下重量份的原料制備制成：精制礦物油15-20、脂肪醇羥乙基磺酸鈉13-14、羥基合成醇聚氧乙烯醚10-11、椰油脂肪酸單乙醇酰胺3.5-4.5、硼氫化鈉24-27、烷基醇胺3.5-4、苯并三氮唑4-5、二乙醇胺3-4、石油磺酸鈉2.6-2.8、油酰胺2.8-3.2、氯化鈉2.2-2.4、脂肪醇1.3-1.6、丙三醇0.5-0.6、消泡劑0.05-0.1、納米金剛石3-4、亞硝酸鈉3-5、對氨基苯磺酸5.8-7、十二烷基硫酸鈉30-35、丙二醇無規(guī)聚乙醚4-5、過硫酸鉀10.5-12、苯胺適量、甲醇適量、鹽酸適量、去離子水適量。

所述一種耐磨抗壓納米金剛石型微乳化切削液，由下列具體步驟制備制成：

（1）將納米金剛石加到去離子水中超聲分散成濃度為1mg/ml懸浮液，調(diào)節(jié)pH值為9-10，再加入硼氫化鈉攪拌均勻后在80℃水浴條件下持續(xù)攪拌1-1.5h，冷卻至室溫備用；同時冰水浴條件下將亞硝酸鈉、對氨基苯磺酸和1mol/L鹽酸溶液混合均勻，充分攪拌反應30min后加到備用的納米金剛石懸浮液中，然后在冰水浴和室溫條件下各反應2h，反應結(jié)束后用去離子水透析，干燥得到改性納米金剛石；

（2）將十二烷基硫酸鈉加到去離子水中，電動攪拌直至形成質(zhì)量濃度為2%的乳化劑溶液，再加入苯胺攪拌混合均勻，然后在冰水浴條件下加入步驟（1）制備的產(chǎn)物，磁力攪拌1h得到均一的懸浮液，其中苯胺與步驟（1）制備的產(chǎn)物質(zhì)量比為2-3:1，將過硫酸鉀加到8.35%（v/v）的鹽酸溶液中制成濃度為5%的過硫酸鉀混合溶液，攪拌均勻后逐滴加到苯胺混合溶液中，在0-5℃下持續(xù)反應5-7h，反應結(jié)束后靜置過夜，抽濾，并用去離子水和甲醇多次洗滌，直至濾液接近無色，將得到的固體物在真空干燥箱中在60℃下干燥12h，研成粉末備用；

(3)在反應容器中加入精制礦物油，攪拌加熱至60-65℃時依次加入石油磺酸鈉、油酰胺、脂肪醇羥乙基磺酸鈉、羥基合成醇聚氧乙烯醚和椰油脂肪酸單乙醇酰胺，每加入一種物料攪拌均勻后即可加入下一種物料，而后加入苯并三氮唑，攪拌溶解均勻得油相體系；

（4）在容器中加入去離子水加熱到70-80℃，在攪拌下緩慢加入氯化鈉、脂肪醇和丙三醇充分攪拌溶解，攪拌均勻后加入步驟(2)制備的產(chǎn)物超聲分散均勻得水相體系；

（5）在保持60-70℃下將水相體系緩慢加到以200-300r/min轉(zhuǎn)速攪拌的油相體系中，待水相體系滴加結(jié)束后控制反應溫度為40-50℃，加入消泡劑得到基礎濃縮液，向該濃縮液中加入其余剩余物料調(diào)成母液，用去離子水將其稀釋成濃度為10%的微乳化切削液即可。

本發(fā)明的優(yōu)點是：聚苯胺具有合成原料成本低廉、優(yōu)異的抗劃傷、抗點蝕能力等優(yōu)點，能夠在鋼鐵和鋁合金的表面形成均勻致密的聚苯胺膜，起到良好的防腐防銹的作用，但是其在一般的有機溶劑中溶解性較差，因此需要對其進行摻雜改善其溶解性，聚苯胺具有優(yōu)異的俘獲納米粒子的寄主能力，可以與一些活潑的無機納米粒子共同摻雜有效的改善其溶解性及耐蝕能力，納米金剛石具有最大的硬度、極高的導熱性、高的耐磨性和良好的化學穩(wěn)定性，納米金剛石加到潤滑油中可以起到耐磨減摩的作用，但是由于粒子比重大、難分散、易團聚等缺點，經(jīng)磺化處理的金剛石具有更好的分散性和耐磨性，能夠在水基切削液中趨于穩(wěn)定，本發(fā)明利用十二烷基硫酸鈉對聚苯胺進行摻雜，起到接枝增溶的作用，有利于分子鏈的離域和舒展，降低分子鏈間的相互作用力，有助于提高聚苯胺乳液的流動性和分散性，并且和磺化金剛石形成良好的交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，在水基中具有良好的分散性和穩(wěn)定性，提高了微乳化切削液的防腐蝕、耐磨、減摩等功能，本發(fā)明制備的微乳化切削液分散穩(wěn)定性、粘度穩(wěn)定性高，加工精度高，潤滑性、冷卻性、清洗性和防銹性能好，不腐蝕工件，不易變質(zhì)，能滿足多種加工材質(zhì)的需求，應用前景廣。

具體實施方式

一種耐磨抗壓納米金剛石型微乳化切削液，由以下重量份（公斤）的原料制備制成：精制礦物油15、脂肪醇羥乙基磺酸鈉13、羥基合成醇聚氧乙烯醚10、椰油脂肪酸單乙醇酰胺3.5、硼氫化鈉24、烷基醇胺3.5、苯并三氮唑4、二乙醇胺3、石油磺酸鈉2.6、油酰胺2.8、氯化鈉2.2、脂肪醇1.3、丙三醇0.5、消泡劑0.05、納米金剛石3、亞硝酸鈉3、對氨基苯磺酸5.8、十二烷基硫酸鈉30、丙二醇無規(guī)聚乙醚4、過硫酸鉀10.5、苯胺適量、甲醇適量、鹽酸適量、去離子水適量。

所述一種耐磨抗壓納米金剛石型微乳化切削液，由下列具體步驟制備制成：

（1）將納米金剛石加到去離子水中超聲分散成濃度為1mg/ml懸浮液，調(diào)節(jié)pH值為9，再加入硼氫化鈉攪拌均勻后在80℃水浴條件下持續(xù)攪拌1h，冷卻至室溫備用；同時冰水浴條件下將亞硝酸鈉、對氨基苯磺酸和1mol/L鹽酸溶液混合均勻，充分攪拌反應30min后加到備用的納米金剛石懸浮液中，然后在冰水浴和室溫條件下各反應2h，反應結(jié)束后用去離子水透析，干燥得到改性納米金剛石；

（2）將十二烷基硫酸鈉加到去離子水中，電動攪拌直至形成質(zhì)量濃度為2%的乳化劑溶液，再加入苯胺攪拌混合均勻，然后在冰水浴條件下加入步驟（1）制備的產(chǎn)物，磁力攪拌1h得到均一的懸浮液，其中苯胺與步驟（1）制備的產(chǎn)物質(zhì)量比為2:1，將過硫酸鉀加到8.35%（v/v）的鹽酸溶液中制成濃度為5%的過硫酸鉀混合溶液，攪拌均勻后逐滴加到苯胺混合溶液中，在0℃下持續(xù)反應5h，反應結(jié)束后靜置過夜，抽濾，并用去離子水和甲醇多次洗滌，直至濾液接近無色，將得到的固體物在真空干燥箱中在60℃下干燥12h，研成粉末備用；

(3)在反應容器中加入精制礦物油，攪拌加熱至60℃時依次加入石油磺酸鈉、油酰胺、脂肪醇羥乙基磺酸鈉、羥基合成醇聚氧乙烯醚和椰油脂肪酸單乙醇酰胺，每加入一種物料攪拌均勻后即可加入下一種物料，而后加入苯并三氮唑，攪拌溶解均勻得油相體系；

（4）在容器中加入去離子水加熱到70℃，在攪拌下緩慢加入氯化鈉、脂肪醇和丙三醇充分攪拌溶解，攪拌均勻后加入步驟(2)制備的產(chǎn)物超聲分散均勻得水相體系；

（5）在保持60℃下將水相體系緩慢加到以200r/min轉(zhuǎn)速攪拌的油相體系中，待水相體系滴加結(jié)束后控制反應溫度為40℃，加入消泡劑得到基礎濃縮液，向該濃縮液中加入其余剩余物料調(diào)成母液，用去離子水將其稀釋成濃度為10%的微乳化切削液即可。

對實施例制備的微乳化切削液進行性能測試，結(jié)果如下：

貯存安定性：無變色、無分層；消泡性（mL?10-1min-1）：＜2；腐蝕試驗（55±2℃，鑄鐵/h）：＞48；腐蝕試驗（55±2℃，鋁/h）：＞12；防銹性試驗（鑄鐵，h）＞48；最大無卡咬負和（N）：914；抗磨性（N）：＞60。