油酸在水基金屬加工液中的應用研究 - 楊宏-

1、收稿日期:2004-04-27油酸在水基金屬加工液中的應用研究楊宏(四川大學化工學院成都610065摘要:以油酸和三乙醇胺、聚乙二醇400為原料合成了油酸三乙醇胺酯,其具有優(yōu)良的潤滑性、防銹性和水溶性,可解決水基金屬加工液潤滑性差的問題。經(jīng)四球機檢測:5%的油酸三乙醇胺水溶液的最大無卡咬負荷P B值可達800N, P D值超過1800N。關鍵詞:油酸;水基切削液;研制;應用中圖分類號:TG50115文獻標識碼:A文章編號:0254-0150(20045-071-2Study on Application of Oleic Acid in W ater B ase Cutting FluidY

2、ang Hong(Sch ool of Chemical Engineering of S ichuan University,Chengdu610065,ChinaAbstract:Oleate was synthesized by using oleic acid and triethanolam ine in the medium of polyethylene glycol.W ater base cutting fluid made of oleate has the g ood performances such as lubricating,refrigeration,clean

3、ingup and anti2tarnish agent,which im proves the quality of water base cutting fluid.The test results by four ball machine show that the number of P B in water base cutting fluid containing five percent of oleate was up to800N,m oreover,P D was m ore than1800N.K eyw ords:oleic acid;water base cuttin

4、g fluid;application現(xiàn)代機械加工向高速、強力、精密方向發(fā)展,超硬、超強度等難加工材料的發(fā)展也使切削加工的難度日益增加。這就要求金屬加工液具有更好的潤滑、冷卻、清洗、防銹性能,以便獲得理想的加工表面。水基切削液的冷卻、清洗性能優(yōu)良,但潤滑、防銹性能差。在水基切削液中添加油性添加劑和極壓添加劑,是改善水基切削液性能的有效途徑1。經(jīng)試驗表明:油酸三乙醇胺酯具有優(yōu)良減摩耐磨性,添加在水基切削液中,具有優(yōu)良的潤滑性、防銹性、冷卻性和清洗性。本文介紹了油酸三乙醇胺酯的制備方法和它對切削液性能的影響,對提高金屬加工液的質量,具有十分重要的意義。1油酸的性能油酸的潤滑性能很好,是脂肪酸中重要

5、的摩擦改進劑之一,表1是常用摩擦改進劑的性能比較2。表1常用摩擦改進劑的性能比較摩擦改進劑吸附熱/(Jg-1磨損量/(×10-6cm3礦物油1416815蓖麻油1613413芳香族成分1818315十六醇3315214油酸4012117硬脂酸15016018從表1可以看出,油酸的吸附熱高,磨損量少。2油酸三乙醇胺酯的合成及潤滑性能研究211油酸三乙醇胺酯的合成油酸是非水溶性的。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。以聚乙二醇為介質,在100150條件下,油酸的C OOH基團與三乙醇胺的-OH基團發(fā)生酯化反應,生成了油酸三乙醇胺酯,剩余的油酸與聚乙二醇反應生成了聚乙二

6、醇單油酸酯及聚乙二醇雙油酸酯等產(chǎn)物。聚乙二醇油酸酯、油酸三乙醇胺酯都是優(yōu)良的水溶性油性劑,具有優(yōu)良的潤滑性、防銹性。212油酸三乙醇胺酯的潤滑性能研究實驗采用四球機測定油酸三乙醇胺酯的潤滑性能,實驗結果如圖12 所示。從圖12可以看出:油酸三乙醇胺酯可使水基切削液的潤滑性能顯著提高。最大無卡咬負荷P B值隨油酸三乙醇胺酯含量的增大而增大;P D值先隨油酸三乙醇胺酯含量的增大而增大,當油酸三乙醇胺酯2004年9月第5期(總第165期潤滑與密封LUBRIC ATION E NG INEERINGSep12004N o15(serial N o1165 的量超過5%時,P D值達到最大值(>1

7、800N,最大無卡咬負荷P B值達800N。這是因為隨著油酸三乙醇胺酯含量的增大,油性增強,因而潤滑性提高,相應的P B值增大。但P D值與潤滑劑的分子結構有很大關系,因此,當油酸三乙醇胺酯的量超過一定值后,達到最大值。3油酸三乙醇胺酯水基切削液的配方設計研究311配方設計水基全合成切削液的主要成份有:油酸三乙醇胺、防銹劑、防腐劑及消泡劑等。油酸三乙醇胺由實驗室合成,油酸來源于四川西普油脂化工有限公司,其他組份均為市售。各組分配比如表2所示。表2新型水基切削液的配方組分純度用量/%防銹劑工業(yè)6防腐劑工業(yè)310油酸三乙醇胺合成10消泡劑工業(yè)1自來水余量312油酸三乙醇胺酯水基切削液的質量指標按照

8、國標(G B6144-85進行檢測,對油酸三乙醇胺酯水基切削液的理化性能進行檢測,結果如表3所示。表3水基切削液的質量指標(5%工作液項目質量指標外觀熒光綠液體pH值8101010安定性-10+70,合格腐蝕性(100,3h銅1A鋁1級防銹性,一級鑄鐵(3337單片96h,疊片12hP B/P D值/N800/1800消泡性/(m Lm in<2313油酸三乙醇胺酯水基切削液應用結果油酸三乙醇胺酯切削液研制完成之后,進行了試用,效果非常理想。綜合起來,產(chǎn)品有如下特點:(1冷卻性能突出,從而提高了工作效率。(2潤滑性能優(yōu)越。在切削區(qū)能形成潤滑膜,切削液最大無卡咬負荷P B值達到800N以上

9、,表面加工精度顯著提高。(3具有優(yōu)良的防銹性,加工件常溫下兩月內(nèi)不生銹。(4具有優(yōu)良的化學、熱安定性。在高溫、高壓與空氣接觸中不分解、不變質、不腐蝕金屬表面。工作環(huán)境干凈無味,加工時能清晰觀察工件表面。314機理分析在金屬切削加工中,大多數(shù)摩擦屬于邊界潤滑摩擦。潤滑液中所含的對金屬有強烈吸附的原子團,在切削界面形成物理吸附膜。該吸附膜在很大程度上決定了潤滑液承載能力的大小。油酸三乙醇胺中具有2C OOH、2NH2等吸附力大的極性基團,對金屬有較大的親合能力,容易在金屬表面上形成分子定向吸附潤滑膜。該吸附膜能在高壓、高溫和其它工作情況下,防止或減小工件、切屑、刀具三者之間的直接接觸,因此起到優(yōu)良

10、的潤滑作用。油酸的2C OOH基團對金屬雖有一定的腐蝕作用,但2C OOH與2NH3發(fā)生反應后,不僅2C OOH的活性大大降低,而且生成的油酸三乙醇胺在金屬表面形成吸附保護膜層、鈍化膜層、有效地抗拒介質中的水分子、氧及其他腐蝕性物質的侵入,具有優(yōu)良的防銹性能。4結論油酸具有優(yōu)良的耐磨性,是很好的減摩劑。油酸三乙醇胺酯綜合了油酸的減摩性和胺的突出防銹性,添加在水基切削液中,克服了潤滑性、防銹性差等難題,是水基切削液的一個突破。參考文獻1王家序,等1水基切削液的研制及應用1潤滑與密封,2002(1:606112黃文軒1潤滑油添加劑應用指南1中國石化出版社,20031 3王延,等1松香類表面活性劑的

11、開發(fā)與應用1表面活性劑工業(yè),1994(2:71614張秀玲1三乙醇胺及在水基切削液中的應用1潤滑油,1999(5:36371(上接第70頁入進、排氣道的機油量、降低顆粒排放、改善機油消耗,又能節(jié)省密封圈,簡化裝配工藝,還可以適當控制氣門桿與導管配合面機油量,也減少了氣門桿和導管的磨損,因而此結構是簡單而實用的新型密封結構。參考文獻1M arlin P J,Fieder D F,Bruns I J1增壓柴油機氣門桿密封套的研制1國外內(nèi)燃機,1996(3:434812許漢力,方之昌1內(nèi)燃機潤滑與用油1中國石化出版社, 199713W illiam B Y oung,John G M artin1Advanced Fluorocarbon C om2 pounds for Valve Stem Seal Applications1SAE T rans1,1992,101(4:1498150914魏春源,何長貴1風冷柴油機1機械工業(yè)出版