配方1（%）透明水溶性切削液
乙二醇 65.8;四硼酸鈉 3.0;偏硅酸鈉 1.0;磷酸鈉 0.2;水 余量。
本液用于結(jié)構(gòu)鋼的車削、研磨和鉆孔，使用時(shí)用水稀釋3倍。
……
共三種配方。
2、 乳化切削油
配方1（%）石油磺酸鈉 13;聚氧乙烯烷基酚醚（OP-10） 6.5;氯化石蠟 10~30；環(huán)烷酸鉛 5;三乙醇胺油酸皂 2.5;高速機(jī)械油（5號(hào)） 余量。
本油用于金屬加工的擠壓、車、鉆等到工序，使用濃度為本乳化油的5%~30%.。
配方2（%）妥爾油酸鈉鹽 4.5~5.5;石油酸鈉鹽 4.5~5.5;C1-4合成脂肪酸 2.5~4;聚乙二醇 1.5;工業(yè)機(jī)械油 余量。
……
共五種配方。
3、 防銹極壓乳化油
配方1（%）氯化石蠟 10;硫化油酸 9;石油磺酸鋇 20;油酸 2;三乙醇胺 5;機(jī)械油（10號(hào)） 余量。
本油主要用于重載切削加工，可代替植物油及硫化切削油。以20%的濃度使用。防銹性能良好。
……
共兩種配方。
4、 其他切削液
配方1（份）硫化切削油
硫化棉子油 500;棉子油 1350;硫磺 70;機(jī)械油（10號(hào)） 2200.。
配方2……
共有四種配方。
切削液的配方研究：
水基切削液具有優(yōu)良的冷卻和清洗性能，但潤(rùn)滑和防銹性能差，因而應(yīng)用范圍受到限制。以松香、順酐和多元胺等原料合成了非離子表面活性劑H，同是以油酸和三乙醇胺為原料合成油酸三乙醇胺酯，經(jīng)實(shí)用證明：以非離子表面活性劑H和油酸三乙醇胺酯等復(fù)合配制而成的水基切削液，具有優(yōu)良的潤(rùn)滑性、防銹性、冷卻性和清洗性。是水基切削液的重大突破。
現(xiàn)代機(jī)械加工向高速、強(qiáng)力、精密方向發(fā)展，超硬、超強(qiáng)度等難加工材料的發(fā)展也使切削加工的難度日益增加。這兩方面的原因?qū)е虑邢骷庸み^(guò)程中的摩擦力、摩擦熱大幅度提高，這就要求金屬加工液具有更好的潤(rùn)滑、冷卻、清洗、防銹性能，以便獲得理想的加工表面。礦物潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑、防銹性能優(yōu)越，但冷卻、清洗性能差;乳化液和水基切削液的冷卻、清洗性能優(yōu)良，但潤(rùn)滑、防銹性能差。水基切削液除具有乳化液的所有性能外，其潤(rùn)滑、冷卻、防銹性能亦達(dá)到或超過(guò)乳化液的標(biāo)準(zhǔn)要求。因而水基切削液已成為國(guó)內(nèi)外機(jī)械加工中提高加工性能的發(fā)展方向[l]。在水基切削液中添加油性添加劑和極壓添加劑，是改善水基切削液潤(rùn)滑和防銹性能的有效途徑。以松香、順酐和多元胺等原料合成的非離子表面活性劑H具有優(yōu)異的潤(rùn)滑和防銹性能，油酸三已醇胺酯是優(yōu)良的油性添加劑，以非離子表面活性劑H和油酸三乙醇胺酯等復(fù)合配制而成的水基切削液，具有優(yōu)良的潤(rùn)滑性、防銹性、冷卻性和清洗性。是水基切削液的重大突破。
1、非離子表面活性劑H的合成
在催化劑存在下，反應(yīng)溫度為160～200℃時(shí)，松香[3]與順酐進(jìn)行共聚反應(yīng)，共聚物進(jìn)一步與多元胺發(fā)生中和反應(yīng)，生成了非離子表面活性劑H。產(chǎn)物為紅棕色粘稠液體。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了順酐，松香及其聚合物的紅外光譜[2]，證明了反應(yīng)的發(fā)生。
2 油酸三乙醇胺酯的合成
油酸是重要脂肪酸之一，其潤(rùn)滑性能很好，但它是非水溶性的。要把它添加在水基切削液中，必須在其分子鏈中引入親水基團(tuán)。三乙醇胺分子中含有三個(gè)一OH基團(tuán)，它可與酸發(fā)生酯化反應(yīng)[4]。
在130～160。C條件下，油酸與三已醇胺的初始反應(yīng)摩爾比不超過(guò)1：3時(shí)，油酸的COOH基團(tuán)與三乙醇胺的一0H基團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成了油酸三乙醇胺酯，油酸三乙醇胺酯是一種優(yōu)良的水溶性油性劑。經(jīng)四球機(jī)檢測(cè)：5%的油酸三乙醇胺水溶液的最大無(wú)卡咬負(fù)荷PB值可達(dá)700N，用MPV一200摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)定其摩系數(shù)為0.070。
3 新型水基切削液的配方及工藝流程
(1)新型水基切削液的配方
作者研制的新型水基合成切削液，主要成份有：非離子表面活性劑H、油酸三乙醇胺、極壓抗磨劑、防腐劑及消泡劑等。其中非離子表面活性劑H、油酸三乙醇胺由自己合成，其他組分均為市售。各組分配比通過(guò)實(shí)驗(yàn)選定如表1所示。
(2)工藝流程
新型水基合成切削液的工藝流程如下：
非離子表面活性劑H的制備一油酸三乙醇胺的合成一各組分混合一攪拌一一+加入消泡劑一裝桶。4新型水基切削液的質(zhì)量指標(biāo)
按照國(guó)標(biāo)(GB6144—85)進(jìn)行檢測(cè)，新型水基切削液的質(zhì)量指標(biāo)如表2所示。
4、 應(yīng)用結(jié)果及理論分析
(1)應(yīng)用結(jié)果
新型水基切削液研制完成之后，先后在渝州齒輪廠、大江車輛制造廠進(jìn)行試用，都獲得了比較理想的效果。綜合起來(lái)，產(chǎn)品有如下特點(diǎn)：
1)冷卻性能突出。能大大帶走切削熱和充分冷卻刃具的切削刃，使其保持硬度、強(qiáng)度和銳利的切削能力，從而提高了工作效率。
2)潤(rùn)滑性能優(yōu)越。在切削區(qū)能形成潤(rùn)滑油膜，切削液最大無(wú)卡咬負(fù)荷PB值達(dá)到686N以上。因而能大大降低切削力和降低刀具及砂輪的消耗。同乳化油相比，表面加工精度顯著提高。
3)該潤(rùn)滑切削液在使用中可以滲入工件切削表面的極細(xì)微裂縫中，使表面金屬晶格脆化，使切削加工容易進(jìn)行。
4)具有很好的流動(dòng)性和良好的清洗性。同乳化油相比，可提高工件光潔度l～2級(jí)。
5)具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。在存儲(chǔ)和使用時(shí)，不分層及析出沉淀物，不易腐敗，不產(chǎn)生防礙工人健康的氣體。同時(shí)該產(chǎn)品不含對(duì)人體有害的亞硝酸鈉和礦物油，工作環(huán)境干凈無(wú)味，加工時(shí)能清晰觀察工件表面。
6)具有優(yōu)良的化學(xué)、熱安定性和防銹性。在高溫、高壓與空氣接觸中不分解、不變質(zhì)、不腐蝕金屬表面。加工件常溫下兩周內(nèi)不生銹。
7)新型水基切削液的總體性能與礦物油相當(dāng)，但成本不到礦物油的一半。
8)新型水基切削液的工作廢液少，易于處理，大大地減少了環(huán)境污染。
(2)理論分析
1)潤(rùn)滑性能分析
在金屬切削加工中，大多數(shù)摩擦屬于邊界潤(rùn)滑摩擦。在邊界潤(rùn)滑中，由于不存在完全的油膜，其承載能力已與油的粘度無(wú)關(guān)，而取決于潤(rùn)滑液的油性，即潤(rùn)滑成分是否包含著對(duì)金屬存在強(qiáng)烈吸附的原子
團(tuán)，能在切削界面形成物理吸附膜。
非離子表面活性劑H中的極性基團(tuán)對(duì)金屬有較大的親合能力，很容易吸附在金屬表面上，形成吸附潤(rùn)滑膜。因其疏水基團(tuán)較大，并有芳環(huán)結(jié)構(gòu)，具有油性劑的作用。同時(shí)非離子表面活性劑H含有N非活性極壓元素，它兼有油性劑和極壓劑的雙重功效。再與加入的極壓抗磨劑協(xié)同作用，形成高強(qiáng)度物理和化學(xué)吸附膜，使之在高壓、高溫和激烈摩擦作用下不致于破壞。能防止或減小工件、切屑、刀具三者之間的直接接觸，達(dá)到減小摩擦及粘結(jié)的目的，起到極好的潤(rùn)滑作用。
油酸三乙醇胺是一種陽(yáng)離子表面活性劑，作為油性劑添加在切削液中，易在刃具與切削工件之間形成物理吸附膜，從而起到潤(rùn)滑作用。另外，油酸三乙醇胺與極壓抗磨劑也有良好的協(xié)同抗磨作用，亦可使?jié)櫥阅茱@著提高。
2)清洗性能分析
切削液清洗性能的好壞，與切削液的滲透性和流動(dòng)性緊密相關(guān)，表面張力低、滲透性和流動(dòng)性好的切削液，清洗性能就好。
新型水基切削液中由于有含量不低的非離子表面活性劑H和陽(yáng)離子表面活性劑油酸三乙醇胺的存在，二者協(xié)調(diào)作用，極大地降低了切削液的表面張力，明顯地增強(qiáng)了切削液的滲透性和流動(dòng)性。因而具有很好的清洗性能。
3)冷卻性能分析
切削液的冷卻作用，取決于它的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱及汽化速度等。水的導(dǎo)熱系數(shù)為油的3～5倍，比熱為油的2～2.5倍，故水的冷卻性能比油優(yōu)越很多。新型水基切削液中含有90%以上的水分，所以冷卻性能突出。
4)防銹性能分析
非離子表面活性劑H本身具有防銹和防腐作用，與加入的防腐劑產(chǎn)生復(fù)合增效作用，在金屬表面形成吸附保護(hù)膜層，鈍化膜層，從而阻滯了陰、陽(yáng)極腐蝕過(guò)程，由于有致密的履蓋膜，能有效地抗拒介質(zhì)中的水分子、氧及其他腐蝕性物質(zhì)的浸入，具有優(yōu)良的防腐、防銹性能。
5、 結(jié)論
(1)以松香、順酐和多元胺等原料合成的非離子表面活性劑H，具有優(yōu)異的潤(rùn)滑、防銹和清洗性能。
(2)油酸三乙醇胺酯是一種優(yōu)良的水溶性油性劑。
(3)以非離子表面活性劑H和油酸三乙醇胺酯等復(fù)合配制而成的水基切削液，具有優(yōu)良的潤(rùn)滑性、防銹性、冷卻性和清洗性。是水基切削液的重大突破
