高性能鉬合金削切液的開發(fā)和應用

趙紅星（上海尤希路化學工業(yè)有限公司，上海 201906）

高性能鉬合金削切液的開發(fā)和應用

趙紅星（上海尤希路化學工業(yè)有限公司，上海 201906）

根據鉬及鉬合金的特點對材料進行加工，開發(fā)并研制了一種高性能的鉬合金削切液，利用消泡試驗、腐蝕試驗、防銹試驗等，對其消泡性能、抗腐蝕性能以及防銹性能等做了評價，同時采用摩擦磨損試驗以及攻絲扭矩試驗對其潤滑性能做了評價，并通過應用試驗對其加工性能做了評價。結果顯示：鉬合金削切液的抗腐蝕性、防銹性、冷卻性、潤滑性等十分良好，且能夠達到鉬合金材料加工的要求。

高性能；鉬合金；削切液；開發(fā)應用

1 試驗方法

1.1 常規(guī)試驗

按照國家標準《合成削切液》GB/T 6144-2010實施常規(guī)試驗，一般包括：消泡試驗、腐蝕試驗、防銹試驗、削切液外觀試驗等。

1.2 評價潤滑性

一般采用Reichert摩擦磨損試驗以及Falex攻絲扭矩試驗等，評價鉬合金削切液的潤滑性能。

1.3 表面張力試驗

采用型號為DCAT21的表面張力測試儀，以面積為3.98mm2、尺寸為19.9mm×0.2mm的鉑金試片為測試片，測溫溫度為25攝氏度。鉑金片在測試前需使用酒精燈燒紅，以去除上面的雜質或者殘余物。冷卻后將其放置于樣品夾槽內。啟動設備，自動完成整個測量，記錄測量結果。

1.4 粒徑分布試驗

一般鉬合金削切液測量其粒徑分布時，范圍在0.6nm～6μ m之間，且采用馬爾文的Zetasizer Nano ZS測量粒徑分布。液體介質中大分子或者粒子的分子量、Zeta電位、粒徑等三種特性，均可由該儀器提供。而在測試之前，需精準控制溫度、自動調準光路，并合理設定測量位置。啟動儀器，自動完成整個測量，記錄測量結果。

1.5 防銹試驗

一般采用IP287方法，即鐵屑防銹方法進行防銹試驗。取（105±2）攝氏度烘箱烘干的2g左右鑄鐵屑，在直徑為90mm的濾紙上畫有35mm×35mm的試驗區(qū)域將鑄鐵屑均勻分布，將濾紙放置于培養(yǎng)皿中，將被測試液采用移液管吸取2mL在鑄鐵屑上均勻滴加，然后將培養(yǎng)皿蓋蓋上，并于溫度為（23±2）攝氏度環(huán)境下放置2h。然后采用自來水對濾紙以及鐵屑進行清洗，并將濾紙烘干，對濾紙表面存在的銹蝕情況進行觀察。

2 高性能鉬合金削切液的研制

高性能鉬合金削切液的主要組成包括：由乳化劑、殺菌劑、極壓劑、基礎油、助乳化劑、方防銹劑、偶合劑、消泡劑以及水等，其中含有5%～30%的礦物油，且乳化粒徑＜0.1μm，呈現(xiàn)為半透明至透明的外觀狀態(tài)。按照加工條件，在使用的過程中，需要稀釋削切液，使其變成體積分數一定的稀釋液，一般稀釋到3%～10%左右。

2.1 基礎油

在研制鉬合金削切液時，基礎油既是油溶性添加劑的載體，同時能起到一定的潤滑作用。而基礎油的性能參數如黏度以及結構等，會直接影響到鉬合金削切液的乳化性能以及潤滑性能。一般基礎油的黏度較大，則其乳化性能較差，而潤滑性能較好；如果基礎油黏度較小，則其潤滑性能較好，而乳化性能較差。為了兼顧兩種性能，基礎油可選擇大連150SN石蠟基，其黏度在40攝氏度條件下時為30mm2/s，10%～20%的添加量。

2.2 確立乳化體系

在研制鉬合金削切液的過程中，合理選配乳化劑是關鍵。通常情況下，乳化劑的HLB值為3～6時，適用于制作W/O型乳化液；當乳化劑的HLB值為8～18時，適用于制作O/W型乳化液。通過合理搭配乳化劑，就能將防銹劑、極壓劑、稀釋液穩(wěn)定性、殺菌劑、濃縮液等添加劑的搭配問題完全解決，從而使得鉬合金削切液具有良好的抗菌性能、消泡性能、防銹性能以及極壓潤滑性能。

2.3 篩選防銹劑

在使用鉬合金削切液的過程中，其加入額水量在90%以上，而由于存在大量的水分，其會造成機床、刀具以及工件等生銹，從而造成機床、刀具以及工件等逐漸報廢。因此在研制鉬合金削切液的過程中，需加入一定量的防銹劑，這樣就能對機床、刀具、工件等生銹情況進行抑制。一般鉬合金削切液所使用的防銹添加劑有兩類，即油溶性防銹劑和水溶性防銹劑。在油溶性防銹劑中，一般常用的為酰胺類、金屬皂鹽類、高分子羧酸以及磺酸鹽等；而在水溶性防銹劑中，一般常用的為羧酸鹽、硼酸鹽以及短鏈醇胺等。

2.4 選擇潤滑劑

在研制削切液的過程中，由于其性質與其他金屬存在較大的差異，因此在削切的過程中，容易發(fā)生條狀裂紋以及積削瘤。因此必須在研制過程中加入一定量的潤滑劑，這樣才能有效的增強其潤滑的效果。一般常用的潤滑劑主要為硫化物、胺、酯、氯化物、脂肪醇以及長鏈脂肪酸等，由于鉬本身具有較強的活性，因此一般不采用氯化物以及硫化物作為潤滑劑。

2.5 篩選鉬腐蝕抑制劑

表1 產品配方組成

表2 使用工況及參數

在加工鉬及鉬合金材料的過程中，由于鉬具有較強的化學活性，且容易受到堿性以及酸性溶液的腐蝕，因此必須在研制鉬合金削切液的過程中加入鉬腐蝕抑制劑，這樣才能確保加工材料不會與堿性或者酸性物質發(fā)生反應。

2.6 選擇其他添加劑

在研制鉬合金削切液，還需使用一些其他添加劑，例如消泡劑、銅腐蝕抑制劑以及殺菌劑等。一般殺菌劑采用具有細菌和霉菌共同抑制的復合型殺菌劑。通常在鉬合金削切液研制的過程中，其常用的消泡劑為有機硅型消泡劑。另外銅腐蝕抑制劑為主要選用苯三唑。

3 配方組成及評價性能

篩選添加劑之后，可對產品配方進行確定，具體配方見表1。當配方確定好之后，就需要考察鉬合金削切液的各項性能。通常情況下，市場銷售與研制的產品之間，在消泡性、防銹性以及腐蝕性等方面沒有較大的差異，但是研制出的產品具有超過240h的鉬腐蝕性能，且潤滑性能非常好。另外磨斑面積、攻絲扭矩以及失重等均相對較小。

4 應用試驗

當實驗室完成鉬合金削切液的研制之后，可將其應用于實際生產過程中，而鉬合金削切液使用參數及工況見表2。

5 結語

綜上所述，通過對高性能鉬合金削切液開發(fā)與應用的研究，可以看出，在對鉬合金削切液進行研制的過程中，其主要的特點為抑制鉬防腐性、消泡性、潤滑性、防銹性以及乳化性等，通過應用試驗表明，鉬合金削切液具有優(yōu)良的使用性能，因此可在加工鉬及鉬合金材料的過程中獲得良好的應用。

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