本发明属于金属加工液技术领域，本发明涉及一种用于钕铁硼磁性材料加工的水基全合成切削液及其制备方法。
背景技术：
钕铁硼材料是一种优异的永磁体材料，成型工艺主要有烧结成型、粘结成型、注塑成型三种，其中烧结钕铁硼是目前应用最广泛的钕铁硼材料。烧结钕铁硼是通过粉末烧结而成，只是得到毛坯件，后续还需要通过机械加工(主要有切片、磨片、打孔等)才能得到所需形状的磁体。
烧结钕铁硼含有稀土元素，化学性质活泼，易发生原电池反应，且通过粉末烧结而成，具有典型的粉末冶金特征即具有微孔结构，采用一般的水基切削液极易导致钕铁硼材料在加工过程中锈蚀。一直以来钕铁硼材料加工用切削液主要采用油基切削液，但油基切削液存在火灾隐患、油雾大、工作环境差、污染环境、清洗性差以及油品消耗大等问题。随着国家环保政策的越来越严，越来越多的钕铁硼加工企业一直在寻找合适的水基切削液来替代油基切削液。作为国内钕铁硼生产的南北两大基地，宁波和包头的大型钕铁硼生产企业近些年都在寻找合适的水基切削液，但都因为存在缺陷而无法完全替代现用油基切削液。
目前，针对钕铁硼加工用的水基切削液有关报道不多，只能从零星的专利文献中看到有关的介绍。专利cn101191099b介绍了《烧结钕铁硼用全合成水基切削液及其制备方法》，其按以下重量百分比原料制成：一元或二元羧酸：2％～9％；三乙醇胺或二乙醇胺中至少一种：2％～20％；水溶性硫代磷酸酯盐：0.1％～2％；水溶性稀土配合物：0.1％～2％；分子量为200～600的聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙二醇中至少一种：2％～20％；ph稳定剂：0.01％～0.1％；抗硬水剂：0.01％～0.1％；水：余量。制备方法为：a.按照原料组分加入所需原料；b.加热搅拌回流，加热温度70～150℃，搅拌速度100～1000r/min；c.反应1～8小时后，冷却至室温；专利cn103725387a介绍了一种钕铁硼永磁材料用线切割液，其特点是该切割液的组分为：脂肪酸3％～9％，乙醇胺10％～15％，胺基硼膦酸酯3％～6％，清洗剂5％～10％，防锈剂6％～9％，抗硬水剂0.3％～1.0％，消泡剂0.3％～1.0％，水余量；其制备方法为：按原料配方的量将脂肪酸加入反应釜中，加热到60～70℃，在搅拌状态下加入乙醇胺，继续升温至120～150℃反应2h，然后降温到80℃再依次加入胺基硼膦酸酯、清洗剂、防锈剂、抗硬水剂、消泡剂和水，继续搅拌2h即为成品；专利cn102311860a介绍了一种用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液及其使用方法，其按重量份包括下列组分：有机胺10-20、有机酸5-15、水溶性磷酸酯1-10、防锈缓蚀剂5-10、分散剂及表面活性1-5、防腐杀菌剂0.5-5、抗硬水剂0.01-1、消泡剂0.05-1、助剂2-10、水余量。用于钕铁硼材料切片加工的水基切削液的使用方法，其特征在于：将切削液与水按比例1：10-30稀释后使用。
从已有的专利和技术来看，虽然已经有了一些用于钕铁硼材料加工用的水全合成切削液，但都存在一些缺陷，比如对切片加工中使用的粘胶溶解腐蚀大，工件加工时易脱落导致崩刀；对加工下来的废屑防锈性能差，大大降低了废屑的再利用价值；含有仲胺、壬基酚结构物质等有毒有害物质；产品适应加工方式单一，只能满足钕铁硼材料切片机切片、线切割切片、磨片、打孔、异型切割等加工方式中的一种。因此，研发出一款性能优异，更加环保，适应更多加工方式的多用途钕铁硼全合成切削液是非常符合当下市场需求的。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是针对油基切削液和现有钕铁硼全合成切削液的上述缺陷，提供一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液，该全合成切削液不含对人体有毒有害的物质，不污染环境，满足钕铁硼材料多种加工方式的全合成切削液，能够满足钕铁硼加工所需润滑、防锈、清洗和冷却要求，提高加工废屑的再利用经济价值。同时，提供一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液，按重量百分比包括下列组分：有机醇胺10-20％、有机羧酸5-15％、极压剂1-10％、边界润滑剂1-10％、金属缓蚀剂0.5-8％、润湿剂0.2-1％、沉降剂0.2-1％，防腐杀菌剂0.5-2％、消泡剂0.1-1％、软水剂0.3-2％，ph调整剂0-2％、其他助剂2-10％、水余量。
所述有机醇胺为环己基二乙醇胺、二甘醇胺、amp-95、三乙醇胺、甲基二乙醇胺中的一种或多种，且以环己基二乙醇胺为主，其重量百分比不小于7％；
所述有机羧酸为十一烷二酸、十二烷二酸、癸二酸、新癸酸、正壬酸以及异辛酸中的一种或多种；
所述极压剂为长链烷基聚氧乙烯醚磷酸酯，优先选择德固赛的al200；
所述边界润滑剂为分子量1700-3100的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段共聚物和植物油改性聚醚酯中的一种或多种，分子量1700-3100的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段共聚物优先选择巴斯夫的rpe1740、rpe1720、rpe2520中的一种或两种，植物油改性聚醚酯优先选择广州米奇化工的extrimir150c；
所述金属缓蚀剂为四硼酸钾、钼酸钠、苯并三氮唑及其衍生物中的一种或多种；
所述润湿剂为短碳链(<10个碳原子)聚氧乙烯醚，优先选择陶氏的lfe-635；
所述沉降剂为非离子活性剂脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物，优先选择盟庆信的metolat4050；
所述防腐杀菌剂为苯并异噻唑啉酮、甲基苯并异噻唑啉酮和丁基苯并异噻唑啉酮中的一种或多种；
所述消泡剂为聚醚改性硅氧烷和聚醚胺，两者的组分比为1：3；
软水剂为edta-4na、葡萄糖酸钠、nta-3na和dpta-5na中的一种或两种；
所述ph调整剂为含量90％的氢氧化钾；
所述其他助剂为乙醇、聚乙二醇-400以及烷基糖苷中的一种或多种，用于提高切削液在线切割加工时的排屑性能、放电效率和灭弧性能。
上述的用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液的制备方法；步骤如下：
(1)按照配方组分要求所需的重量比，向反应釜中依次加入有机醇胺和有机羧酸，控制温度60-80℃，搅拌速度50-70r/min，反应时间为2h。反应产物为透明粘稠液体，将此产物作为a剂；
(2)在反应釜中加入水，启动搅拌，搅拌速度控制在30-50r/min，依次加入ph调整剂、软水剂和金属缓蚀剂，每种添加剂加料时间间隔为10-20分钟；
(3)向步骤(2)得到的溶液中依次加入a剂、极压剂、边界润滑剂、其他助剂、润湿剂、沉降剂、防腐杀菌剂、消泡剂，每种添加剂加料时间间隔为5-15分钟。通过上述制备方法即可得到一种透明均一的用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本产品通过极压剂和边界润滑剂的合理搭配，具有优异的润滑性能和冷却性能，使得本产品既能满足其他全合成切削液只能用于切片和磨片的加工，又能满足钻孔、铣孔以及铰孔等打孔加工。
(2)乙醇、聚乙二醇-400以及烷基糖苷等的引入，为线切割加工提供爆炸能量，提高提高切削液在线切割加工时的排屑性能、放电效率和灭弧性能，使得本产品能够完全满足钕铁硼材料采用线切割方式的切片加工以及线切割异型加工。
(3)本产品中的有机醇胺挥发性低，碱储备高且稳定，通过和有机羧酸的合理搭配，使得产品对钕铁硼材料和加工废屑具有优异的防锈性能，既保证了对加工件的防锈要求，又解决加工废屑因生锈造成再利用价值不高的问题。同时环己基二乙醇胺、二甘醇胺、amp-95等特种醇胺对钕铁硼材料中的钴等稀有金属有优异的抑制析出作用，能够明显降低切削液对工件的腐蚀。
(4)通过引入高效润湿剂和非离子沉降剂，使得本产品具有优异的金属屑沉降性和渗透性、清洗性，确保加工精度和设备及工件的清洁。
(5)本产品所选用的有机醇胺均为非强碱性叔胺，对切片加工中使用的胶水溶解腐蚀小，不会造成加工过程中因工件脱落而导致崩刀的问题，减少安全事故的发生。
(6)本产品不含亚硝酸盐、铬酸盐、仲胺、壬基酚以及重金属等有毒有害物质，对人体无害，不污染环境，废液处理成本低。
附图说明
图1为胶水溶解腐蚀示意图。
图中1.试片，2.砝码，3.液体产品，4.铁架台。
具体实施方式
下面通过具体实施例详述本发明，但不限制本发明的保护范围。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。
实施例1
一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液，配方如下表1所示，
表1用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液配方表
本实施例的制备方法步骤如下：(1)按照配方组分要求所需的重量比，向反应釜中依次加入有机醇胺和有机羧酸，控制温度65℃，搅拌速度60r/min，反应时间为2h。反应产物为透明粘稠液体，将此产物作为a剂；(2)在反应釜中加入水，启动搅拌，搅拌速度控制在35r/min，依次加入ph调整剂、软水剂和金属缓蚀剂，每种添加剂加料时间间隔为15分钟；(3)向步骤(2)得到的溶液中依次加入a剂、极压剂、边界润滑剂、其他助剂、润湿剂、沉降剂、防腐杀菌剂、消泡剂，每种添加剂加料时间间隔为10分钟。通过上述制备方法即可得到一种透明均一的产品。
实施例2
一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液，配方如下表2所示，
表2用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液配方表
本实施例的制备方法与实施例一相同。
实施例3
一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液，配方如下表3所示，
表3用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液配方表
本实施例的制备方法与实施例一相同。
本发明提供的用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液兑水使用，可以和水任意比例互溶，使用比例根据现场工艺参数制定。产品润滑性和冷却性优异，能够满足钕铁硼材料后加工的所有加工方式；防锈性能优异，钕铁硼材料废屑防锈试验断点浓度≤3％，能够满足钕铁硼材料和废屑的防锈要求；沉降性、排屑性和清洗性优异，保证了加工精度和加工效率，工件及设备表面清洁；粘结胶水溶解腐蚀试验远超过5小时，完全能够满足在钕铁硼材料切片加工周期内不会因溶解腐蚀导致工件脱落的要求；产品不含亚硝酸盐、铬酸盐、仲胺、壬基酚及重金属等有毒有害物质，原料可生物降解，对人体无害，不污染环境，废液处理成本低。
本发明实施例得到用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液的主要性能指标见表4表4产品相关性能指标
(a)试验所用铁屑为钕铁硼材料加工企业采用油基切削油产生的废屑，采用溶剂清洗后进行试验；
(b)试验方法：将铸铁或碳钢试片用502胶粘结在0.2kg砝码上，待胶水固化后，将两者悬挂浸没在本发明产品中，砝码处于下方，测定砝码自动脱落的时间，如图1所示。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的全部实施例。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
1.一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液，其特征是，按重量百分比包括下列组分：有机醇胺10-20％、有机羧酸5-15％、极压剂1-10％、边界润滑剂1-10％、金属缓蚀剂0.5-8％、润湿剂0.2-1％、沉降剂0.2-1％，防腐杀菌剂0.5-2％、消泡剂0.1-1％、软水剂0.3-2％，ph调整剂0-2％、其他助剂2-10％、水余量。
2.如权利要求1所述的一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液，其特征是，所述有机醇胺为环己基二乙醇胺、二甘醇胺、amp-95、三乙醇胺、甲基二乙醇胺中的一种或多种，且以环己基二乙醇胺为主，其重量百分比不小于7％；
所述有机羧酸为十一烷二酸、十二烷二酸、癸二酸、新癸酸、正壬酸以及异辛酸中的一种或多种；
所述极压剂为长链烷基聚氧乙烯醚磷酸酯。
3.如权利要求2所述的一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液，其特征是，所述边界润滑剂为分子量1700-3100的环氧乙烷与环氧丙烷嵌段共聚物和植物油改性聚醚酯中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液，其特征是，所述金属缓蚀剂为四硼酸钾、钼酸钠、苯并三氮唑及其衍生物中的一种或多种；
所述润湿剂为<10个碳原子的短碳链的聚氧乙烯醚。
5.如权利要求4所述的一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液，其特征是，所述沉降剂为非离子活性剂脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物。
6.如权利要求5所述的一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液，其特征是，所述防腐杀菌剂为苯并异噻唑啉酮、甲基苯并异噻唑啉酮和丁基苯并异噻唑啉酮中的一种或多种；
所述消泡剂为聚醚改性硅氧烷和聚醚胺，两者的组分比为1：3；
软水剂为edta-4na、葡萄糖酸钠、nta-3na和dpta-5na中的一种或两种；
所述ph调整剂为含量90％的氢氧化钾；
所述其他助剂为乙醇、聚乙二醇-400以及烷基糖苷中的一种或多种。
7.如权利要求1-6所述的一种用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液的制备方法，其特征是，步骤如下：
(1)按照配方组分要求所需的重量比，向反应釜中依次加入有机醇胺和有机羧酸，控制温度60-80℃，搅拌速度50-70r/min，反应时间为2h；反应产物为透明粘稠液体，将此产物作为a剂；
(2)在反应釜中加入水，启动搅拌，搅拌速度控制在30-50r/min，依次加入ph调整剂、软水剂和金属缓蚀剂，每种添加剂加料时间间隔为10-20分钟；
(3)向步骤(2)得到的溶液中依次加入a剂、极压剂、边界润滑剂、其他助剂、润湿剂、沉降剂、防腐杀菌剂、消泡剂，每种添加剂加料时间间隔为5-15分钟；通过上述制备方法即可得到一种透明均一的用于钕铁硼材料加工的多用途全合成切削液。
技术总结