在金属切削过程中,工件表面常粘有金属粉末、砂粒、油等污垢。为除去这些污垢,使切削液具有一定的洗涤能力,可在切削液中加入适量碱性物质如碳酸钠、三乙醇胺,或其他表面活性剂如非离子表面活性剂如平平加、0P-7、OP-10等;阴离子烷基糖苷表面活性剂如脂肪酸皂、烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等。切削液的清洗作用是润滑、渗透、分散等综合作用的结果。若采用非离子性表面活性剂和阴离子表面活性剂复配能起到显著降低切削液表面张力的作用,从而满足切削液的清洗作用。
在水溶性切削液中防锈剂必不可少。防锈性能对于加工部位的质量、产品合格率以及机床的保养等有着十分重要的意义。切削液中使用的防锈剂许多都是表面活性剂,如油溶性防锈剂有石油磺酸盐(钠、钙、钡盐等)、金属皂等;水溶性防锈剂有单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、油酸三乙醇胺、十二烷基二乙醇酰胺等。开发防锈性能良好、环境友好的水溶性防锈剂是近年来的发展趋势。
水溶性防锈剂是合成液中的主要添加剂,最常用的水溶性防锈剂是亚硝酸钠,但因其与有机胺反应能生成有致癌作用的亚硝胺,已相继被各国禁用。为此开发了一系列能够替代亚硝酸钠的新型防锈剂,主要替代品有硼酸盐、羧酸盐、磷酸盐、磺酸盐等几大类。
一般认为硼酸盐与羧酸盐的作用机理属吸附型,其分子中极性基韧吸附于金属表面而起到防锈效果,但也有人认为硼酸盐具有阳极钝化作用。研究发现硼酸盐及羧酸盐单独使用时,防锈效果均不理想。但硼酸盐和羧酸盐两者复配后,其防锈效果良好。硼酸盐和羧酸盐复合配比为2:1时防锈性能加强,该复配体系在用量相当的条件下,防锈性能与亚硝酸钠相当。
环已六醇六磷酸酯,外观为褐色黏稠状液体,是一种从粮食作物中提取的无毒化工产品,因其分子结构中具有能同金属配合的24个氧原子、12个羟基和6个磷酸基,与金属接触时极易在金属表面形成一层致密的有机单分子保护膜,使金属的电极电位变得和铂、金一样,从而有效地阻止了金属的腐蚀。
实验结果表明,环己六醇六磷酸酯对钢、铸铁、铜、铝均有优良的防锈能力。将环己六醇六磷酸酯与防霉剂、润滑剂、消泡剂、表面活性剂等配制成水基金属切削液具有优良的润滑、冷却、洗涤、防锈等综合功能。其配方为:0.4%润滑剂(合成),0.3%消泡剂,0.85%环己六醇六磷酸酯复合防锈剂,余量为水。切削液的pH值为8.5~9.5。
在切削液的研制中,发现油酸--7,醇酰胺在油基切削液中对黑色金属有很好的防锈性能,但不适用于水基合成切削液,它对酸、盐等电解质很敏感,易水解,不宜在酸性环境和硬水条件下使用。为此,应对油酸醇酰胺改性,以制备既具有良好的防锈性,而且耐水解能力强的水溶性油酸酰胺基表面活性剂。我们知道欲提高疏水性油的亲水性,可向疏水性油的分子上引入亲水性基团,如-COOH、-CONH2、-S03H、-NH2、-SH等。