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CN111996066A - 一种金属加工用切削液的制备方法 - Google Patents

一种金属加工用切削液的制备方法 Download PDF

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CN111996066A
CN111996066A CN202010674460.8A CN202010674460A CN111996066A CN 111996066 A CN111996066 A CN 111996066A CN 202010674460 A CN202010674460 A CN 202010674460A CN 111996066 A CN111996066 A CN 111996066A
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cutting fluid
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cooling
metal processing
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潘炳
陈俊杰
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Nanning College for Vocational Technology
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Abstract

本发明一种金属加工用切削液的制备方法，制备过程为先混料，再进行三级冷却，最后放入反应釜反应；与传统切削液的制备过程相比较，本申请切削液的制备多出了三级冷却及反应釜反应两大步骤，石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉经三级冷却，最后将三级冷却的混合液放入反应釜反应，在三级冷却及反应釜搅拌反应的共同作用下，可促使石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉均匀分散到切削液中，同时促使切削液各组分间形成共价键，进一步提升切削液的冷却、润滑性能，可增大刀具进给量，提升加工精度和质量，并最终延长刀具寿命，大幅降低断刀、断刃可能性，同时还能降低生产成本。

Description

一种金属加工用切削液的制备方法
技术领域
本发明涉及切削液技术领域，具体涉及一种金属加工用切削液的制备方法。
背景技术
改善金属加工过程中的润滑条件，是延缓刀具磨损的重要途径。硬质合金刀具在加工塑性好的金属材料时，切屑与刀面发生显著摩擦，加剧了刀具磨损，此外还伴随着切削力上升、切削稳定性下降、加工精度劣化、工件表面质量恶化等问题。合适的润滑环境能够减少摩擦，进而减少热量产生及切削力，是提高刀具寿命和保证尺寸精度、工件质量的可靠途径。近年来，关于切削过程润滑环境改善的研究成为学术界和工程界共同关注的热点。
切削液是一种用在金属切削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，切削液由多种超强功能助剂经科学复合配合而成，同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释等特点。
对几家机加工企业进行走访和调研，我们发现目前可用的常规水基切削液仍存在着突出短板----润滑性能较差，从而导致切削刀具发生粘附、刀具进给量小，严重影响企业生产效率。国内排名前十的某火力发电机组生产商，为保证大型器件表面质量，其CNC进给量仅为70mm/min，远远低于金属加工行业内的水平(1000mm/min)，导致工厂内大量设备需要降低加工速度，甚至停工等待，严重影响生产效率和效益。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种提升切削液的润滑能力和导热性能，增大刀具进给量，从而提升加工精度、效率和质量，并最终延长刀具寿命的金属加工用切削液的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种金属加工用切削液的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；
(2)搅拌：将金属加工用切削液的各原料搅拌均匀，得到混合料；
(3)一级冷却：将混合料放入温度为-25℃～-20℃条件下冷却15min～20min，得到一级冷却的混合料；
(4)二级冷却：将一级冷却的混合料放入温度为-5℃～0℃条件下冷却20min～25min，得到二级冷却的混合料；
(5)三级冷却：将二级冷却的混合料放入温度为-15℃～-10℃条件下冷却10min～20min，得到三级冷却的混合料；
(6)反应釜反应：将三级冷却的混合料投入反应釜中，于2000r/min～3500r/min条件下混合搅拌，静置，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；
其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡7～9份、石油磺酸钡12～17份、三乙醇胺2～4份、乳化硅油0.5～0.8份、机械油65～75份、茶油3～5份、水10～15份、纳米助剂1.5～2.5份；
所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯12～15份、空心碳纳米球20～25份、陶瓷微粉7～9份。
进一步地，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡8份、石油磺酸钡15份、三乙醇胺3份、乳化硅油0.6份、机械油70份、茶油4份、水12份、纳米助剂2份。
进一步地，所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯13份、空心碳纳米球22份、陶瓷微粉8份。
进一步地，所述纳米助剂使用前先改性，改性纳米助剂的制备方法为：1)按配比称取组成纳米助剂的各原料；2)将组成纳米助剂的各原料混合均匀得到混合料；3)将混合料放入乙醇水溶液中超声分散，得到分散液，其中混合料和乙醇水溶液的体积比为1:7.5～8.5，乙醇水溶液中，乙醇和水的体积比为1:1.5～1.8；4)将分散液放入转速为5000r/min～6000r/min的搅拌装置中搅拌5min～8min，得到活化的分散液；5)水洗去除乙醇，烘干，即得所述改性纳米助剂。
进一步地，所述步骤4)中将分散液放入转速为5500r/min的搅拌装置中搅拌7min，得到活化的分散液。
进一步地，所述步骤(3)中将混合料放入温度为-22℃条件下冷却18min，得到一级冷却的混合料。
进一步地，所述步骤(4)中将一级冷却的混合料放入温度为-3℃条件下冷却23min，得到二级冷却的混合料。
进一步地，所述步骤(5)中将二级冷却的混合料放入温度为-12℃条件下冷却15min，得到三级冷却的混合料。
进一步地，所述步骤(6)中混合搅拌的时间为5min～15min。
氯化石蜡是作为极压剂用在切削液中的，氯化石蜡在水中是比较稳定的,不会发生或极少发生水解,但在切削加工的过程中,由于加工点的温度很高,会有一部分氯化石蜡会热分解,部分与铁反应,部分变成盐酸进入润滑体系,故要中和的东西及防锈剂来平衡体系，氯化石蜡对加工不锈钢类的产品有很好的效果，而且价格便宜，用在切削液中可以降低生产成本。
石油磺酸钡具有优良的抗潮湿、抗盐雾、抗盐水和水置换性能，对多种金属具有优良的防锈性能。石油磺酸钡在切削液里面主要是防锈作用。石油磺酸钡有着很好的防锈性能，原因是石油磺酸钡能在金属表面形成强度很高的吸附膜，石油磺酸钡与氯化石蜡复配使用，使用效果更好。
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，且石墨烯具有非常好的热传导性能，纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是为止导热系数最高的碳材，将石墨烯加入纳米助剂中可以极大增加纳米助剂的冷却性能。
空心碳纳米球是一种新的碳纳米材料，其具有比表面积大、密度低的优点，化学稳定性、热稳定性及生物相容性好，其在能量转换、储存、催化、吸附和生物医药等众多领域展现出巨大的应用前景，将空心碳纳米球加入纳米助剂中可以极大增加纳米助剂的冷却性能。
陶瓷微粉是一种强度高，而且坚硬的微球，主要成分是SiO2和Al2O3，因而其具有优良的经久耐用性、耐侯性、耐腐蚀性和抗化学性能，其分散性好、悬浮性好、化学稳定性好、耐热温度高、密度小，陶瓷微粉的粘度很低，有很好的流动性；陶瓷微粉的宽粒径分布使得小的微球能够填充到大的微球之间的空隙中，因而将陶瓷微粉加入纳米助剂中可以极大增加纳米助剂的耐久性、耐磨性，改善纳米助剂的流动性能，同时能极大降低纳米助剂的生产成本。
本发明一种金属加工用切削液的制备方法，纳米助剂由石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉复配而成；不仅极大增加纳米助剂的冷却性能、耐久性、耐磨性，三者相互作用下，还能极大提升纳米助剂的润滑性能，因此本发明切削液加入了纳米助剂，可以进一步提升切削液的冷却、润滑性能，可增大刀具进给量，提升加工精度和质量，并最终延长刀具寿命30～50％，同时还能降低生产成本。
本发明一种金属加工用切削液的制备方法，制备过程为先混料，再进行三级冷却，最后放入反应釜反应；与传统切削液的制备过程相比较，本申请切削液的制备多出了三级冷却及反应釜反应两大步骤。首先本申请纳米助剂由石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉复配而成，石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉都难溶于切削液，因此首要解决的问题是如何将组成纳米助剂的石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉均匀分散到切削液中，申请人发现低温冷却条件下有助于石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉均匀分散到切削液中，但分散效果不佳；超高温条件下也有助于石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉均匀分散到切削液中，但超高温条件下制得的切削液的稳定性不佳，极易变质；经申请人不断研究，发现石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉在温度为-25℃～-20℃条件下冷却15min～20min，再在温度为-5℃～0℃条件下冷却20min～25min，接着在温度为-15℃～-10℃条件下冷却10min～20min，最后将三级冷却的混合液放入反应釜反应，在三级冷却及反应釜搅拌反应的共同作用下，可促使石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉均匀分散到切削液中，同时促使切削液各组分间形成共价键，进一步提升切削液的冷却、润滑性能，可增大刀具进给量，提升加工精度和质量，并最终延长刀具寿命，大幅降低断刀、断刃可能性，同时还能降低生产成本。
本发明一种金属加工用切削液的制备方法，纳米助剂使用前先改性，石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉组成的混合料放入乙醇水溶液中超声分散，得到分散液，在将分散液放入搅拌装置中高速搅拌，高速搅拌为机械化学法改性，通过高速搅拌的方法增强粒子的表面活性，达到表面改性的目的，得到活化的分散液；再从活化的分散液分离出石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉，即可得到表面改性的石墨烯、空心碳纳米球及陶瓷微粉，表面改性的石墨烯、空心碳纳米球及陶瓷微粉的分散性更好，可促使石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉均匀分散到切削液中，制得的切削液的品质更高。
本发明一种金属加工用切削液的制备方法，制备出的切削液有如下作用：一、润滑作用：切削液在切削机加工过程中的润滑作用，可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工性能；二、冷却作用：切削液能将因切削而发热的刀具、切屑和工件间的切削热从刀具和工件处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度；三、清洗作用：切削液有良好的清洗作用，能除去生成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果；四、防锈作用：切削液有防锈能力，能有效防止环境介质及残存切削液中的油泥等腐蚀性物质对金属产生侵蚀；五、稳定作用：切削液具有良好的稳定性，在贮存和使用中不产生沉淀或分层、析油、析皂和老化等现象。
具体实施方式
下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。
切削液水质一般要求纯净水，水质不达标导致水中含有钙镁离子会对加工部件产生腐蚀，所以水质在切削液生产中至关重要的。
切削液在存放时应避免高温及超低温的场所，容器应该保持密封状态以避免混入异物。切削液在室外贮藏时，应绝对避免雨水混入，如实在需要将切削液放置在室外，应避免放在阳光可以直射的地方和潮湿的地方，切削液保存温度为10℃～25℃。
实施例1
一种金属加工用切削液的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：使用精度0.001g的电子称，按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；
(2)搅拌：将金属加工用切削液的各原料放入搅拌罐中搅拌均匀，得到混合料；
(3)一级冷却：将混合料放入温度为-25℃条件下冷却15min，得到一级冷却的混合料；
(4)二级冷却：将一级冷却的混合料放入温度为-5℃条件下冷却20min，得到二级冷却的混合料；
(5)三级冷却：将二级冷却的混合料放入温度为-15℃条件下冷却10min，得到三级冷却的混合料；
(6)反应釜反应：将三级冷却的混合料投入反应釜中，于2000r/min条件下混合搅拌5min，静置，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；并将制备得到的金属加工用切削液密封保存；
其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡7份、石油磺酸钡12份、三乙醇胺2份、乳化硅油0.5份、机械油65份、茶油3份、水10份、纳米助剂1.5份；所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯12份、空心碳纳米球20份、陶瓷微粉7份。
本实例使用的氯化石蜡从山东东虎化工科技有限公司购进，色号150号，密度为1.23～1.25g/cm3。
本实例使用的石油磺酸钡从济南圣丰工贸有限公司购进，水分含量0.05％，pH7～8。
本实例使用的三乙醇胺从济南双盈化工有限公司购进，产品等级为工业级。
本实例使用的乳化硅油从济南忠奥化工有限公司购进，分子量30000～60000，pH6～8。
本实例使用的机械油从上海博仑润滑油有限公司购进，闪点200℃，倾点-20℃。
本实例使用的茶油从江西宝林天然香料有限公司购进。
本实例使用的石墨烯从湖南丰恩新材料科技有限公司购进，细度为5μm～10μm。
本实例使用的空心碳纳米球从北京德科岛金科技有限公司购进，细度为3.5μm～5.5μm。
本实例使用的陶瓷微粉从拓亿新材料(广州)有限公司购进，细度为5000目～6000目。
实施例2
一种金属加工用切削液的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：使用精度0.001g的电子称，按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；
(2)搅拌：将金属加工用切削液的各原料放入搅拌罐中搅拌均匀，得到混合料；
(3)一级冷却：将混合料放入温度为-20℃条件下冷却20min，得到一级冷却的混合料；
(4)二级冷却：将一级冷却的混合料放入温度为0℃条件下冷却25min，得到二级冷却的混合料；
(5)三级冷却：将二级冷却的混合料放入温度为-10℃条件下冷却20min，得到三级冷却的混合料；
(6)反应釜反应：将三级冷却的混合料投入反应釜中，于3500r/min条件下混合搅拌15min，静置，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；并将制备得到的金属加工用切削液密封保存；
其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡9份、石油磺酸钡17份、三乙醇胺4份、乳化硅油0.8份、机械油75份、茶油5份、水15份、纳米助剂2.5份；所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯15份、空心碳纳米球25份、陶瓷微粉9份。
本实例使用的氯化石蜡从山东东虎化工科技有限公司购进，色号150号，密度为1.23～1.25g/cm3。
本实例使用的石油磺酸钡从济南圣丰工贸有限公司购进，水分含量0.05％，pH7～8。
本实例使用的三乙醇胺从济南双盈化工有限公司购进，产品等级为工业级。
本实例使用的乳化硅油从济南忠奥化工有限公司购进，分子量30000～60000，pH6～8。
本实例使用的机械油从上海博仑润滑油有限公司购进，闪点200℃，倾点-20℃。
本实例使用的茶油从江西宝林天然香料有限公司购进。
本实例使用的石墨烯从湖南丰恩新材料科技有限公司购进，细度为5μm～10μm。
本实例使用的空心碳纳米球从北京德科岛金科技有限公司购进，细度为3.5μm～5.5μm。
本实例使用的陶瓷微粉从拓亿新材料(广州)有限公司购进，细度为5000目～6000目。
实施例3
一种金属加工用切削液的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：使用精度0.001g的电子称，按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；
(2)搅拌：将金属加工用切削液的各原料放入搅拌罐中搅拌均匀，得到混合料；
(3)一级冷却：将混合料放入温度为-22℃条件下冷却18min，得到一级冷却的混合料；
(4)二级冷却：将一级冷却的混合料放入温度为-3℃条件下冷却23min，得到二级冷却的混合料；
(5)三级冷却：将二级冷却的混合料放入温度为-12℃条件下冷却15min，得到三级冷却的混合料；
(6)反应釜反应：将三级冷却的混合料投入反应釜中，于2800r/min条件下混合搅拌10min，静置，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；并将制备得到的金属加工用切削液密封保存；
其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡8份、石油磺酸钡15份、三乙醇胺3份、乳化硅油0.6份、机械油70份、茶油4份、水12份、纳米助剂2份；所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯13份、空心碳纳米球22份、陶瓷微粉8份。
本实例使用的氯化石蜡从山东东虎化工科技有限公司购进，色号150号，密度为1.23～1.25g/cm3。
本实例使用的石油磺酸钡从济南圣丰工贸有限公司购进，水分含量0.05％，pH7～8。
本实例使用的三乙醇胺从济南双盈化工有限公司购进，产品等级为工业级。
本实例使用的乳化硅油从济南忠奥化工有限公司购进，分子量30000～60000，pH6～8。
本实例使用的机械油从上海博仑润滑油有限公司购进，闪点200℃，倾点-20℃。
本实例使用的茶油从江西宝林天然香料有限公司购进。
本实例使用的石墨烯从湖南丰恩新材料科技有限公司购进，细度为5μm～10μm。
本实例使用的空心碳纳米球从北京德科岛金科技有限公司购进，细度为3.5μm～5.5μm。
本实例使用的陶瓷微粉从拓亿新材料(广州)有限公司购进，细度为5000目～6000目。
实施例4
一种金属加工用切削液的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：使用精度0.001g的电子称，按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；
(2)搅拌：将金属加工用切削液的各原料放入搅拌罐中搅拌均匀，得到混合料；
(3)一级冷却：将混合料放入温度为-22℃条件下冷却18min，得到一级冷却的混合料；
(4)二级冷却：将一级冷却的混合料放入温度为-3℃条件下冷却23min，得到二级冷却的混合料；
(5)三级冷却：将二级冷却的混合料放入温度为-12℃条件下冷却15min，得到三级冷却的混合料；
(6)反应釜反应：将三级冷却的混合料投入反应釜中，于2800r/min条件下混合搅拌10min，静置，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；并将制备得到的金属加工用切削液密封保存；
其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡8份、石油磺酸钡15份、三乙醇胺3份、乳化硅油0.6份、机械油70份、茶油4份、水12份、纳米助剂2份；所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯13份、空心碳纳米球22份、陶瓷微粉8份；所述纳米助剂使用前先改性，改性纳米助剂的制备方法为：1)按配比称取组成纳米助剂的各原料；2)将组成纳米助剂的各原料混合均匀得到混合料；3)将混合料放入乙醇水溶液中超声分散，得到分散液，其中混合料和乙醇水溶液的体积比为1:7.5～8.5，乙醇水溶液中，乙醇和水的体积比为1:1.5～1.8；4)将分散液放入转速为5500r/min的搅拌装置中搅拌7min，得到活化的分散液；5)水洗去除乙醇，烘干，即得所述改性纳米助剂
本实例使用的氯化石蜡从山东东虎化工科技有限公司购进，色号150号，密度为1.23～1.25g/cm3。
本实例使用的石油磺酸钡从济南圣丰工贸有限公司购进，水分含量0.05％，pH7～8。
本实例使用的三乙醇胺从济南双盈化工有限公司购进，产品等级为工业级。
本实例使用的乳化硅油从济南忠奥化工有限公司购进，分子量30000～60000，pH6～8。
本实例使用的机械油从上海博仑润滑油有限公司购进，闪点200℃，倾点-20℃。
本实例使用的茶油从江西宝林天然香料有限公司购进。
本实例使用的石墨烯从湖南丰恩新材料科技有限公司购进，细度为5μm～10μm。
本实例使用的空心碳纳米球从北京德科岛金科技有限公司购进，细度为3.5μm～5.5μm。
本实例使用的陶瓷微粉从拓亿新材料(广州)有限公司购进，细度为5000目～6000目。
对比例1
一种金属加工用切削液的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：使用精度0.001g的电子称，按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；
(2)搅拌：将金属加工用切削液的各原料放入搅拌罐中搅拌均匀，搅拌温度为800℃，静置，即得所述金属加工用切削液；并将制备得到的金属加工用切削液密封保存；
其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡8份、石油磺酸钡15份、三乙醇胺3份、乳化硅油0.6份、机械油70份、茶油4份、水12份、纳米助剂2份；所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯13份、空心碳纳米球22份、陶瓷微粉8份。
本实例使用的氯化石蜡从山东东虎化工科技有限公司购进，色号150号，密度为1.23～1.25g/cm3。
本实例使用的石油磺酸钡从济南圣丰工贸有限公司购进，水分含量0.05％，pH7～8。
本实例使用的三乙醇胺从济南双盈化工有限公司购进，产品等级为工业级。
本实例使用的乳化硅油从济南忠奥化工有限公司购进，分子量30000～60000，pH6～8。
本实例使用的机械油从上海博仑润滑油有限公司购进，闪点200℃，倾点-20℃。
本实例使用的茶油从江西宝林天然香料有限公司购进。
本实例使用的石墨烯从湖南丰恩新材料科技有限公司购进，细度为5μm～10μm。
本实例使用的空心碳纳米球从北京德科岛金科技有限公司购进，细度为3.5μm～5.5μm。
本实例使用的陶瓷微粉从拓亿新材料(广州)有限公司购进，细度为5000目～6000目。
对比例2
一种金属加工用切削液的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：使用精度0.001g的电子称，按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；
(2)搅拌：将金属加工用切削液的各原料放入搅拌罐中搅拌均匀，得到混合料；
(3)一级冷却：将混合料放入温度为-22℃条件下冷却56min，得到一级冷却的混合料；
(4)反应釜反应：将一级冷却的混合料投入反应釜中，于2800r/min条件下混合搅拌10min，静置，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；并将制备得到的金属加工用切削液密封保存；
其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡8份、石油磺酸钡15份、三乙醇胺3份、乳化硅油0.6份、机械油70份、茶油4份、水12份、纳米助剂2份；所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯13份、空心碳纳米球22份、陶瓷微粉8份；所述纳米助剂使用前先改性，改性纳米助剂的制备方法为：1)按配比称取组成纳米助剂的各原料；2)将组成纳米助剂的各原料混合均匀得到混合料；3)将混合料放入乙醇水溶液中超声分散，得到分散液，其中混合料和乙醇水溶液的体积比为1:7.5～8.5，乙醇水溶液中，乙醇和水的体积比为1:1.5～1.8；4)将分散液放入转速为5500r/min的搅拌装置中搅拌7min，得到活化的分散液；5)水洗去除乙醇，烘干，即得所述改性纳米助剂
本实例使用的氯化石蜡从山东东虎化工科技有限公司购进，色号150号，密度为1.23～1.25g/cm3。
本实例使用的石油磺酸钡从济南圣丰工贸有限公司购进，水分含量0.05％，pH7～8。
本实例使用的三乙醇胺从济南双盈化工有限公司购进，产品等级为工业级。
本实例使用的乳化硅油从济南忠奥化工有限公司购进，分子量30000～60000，pH6～8。
本实例使用的机械油从上海博仑润滑油有限公司购进，闪点200℃，倾点-20℃。
本实例使用的茶油从江西宝林天然香料有限公司购进。
本实例使用的石墨烯从湖南丰恩新材料科技有限公司购进，细度为5μm～10μm。
本实例使用的空心碳纳米球从北京德科岛金科技有限公司购进，细度为3.5μm～5.5μm。
本实例使用的陶瓷微粉从拓亿新材料(广州)有限公司购进，细度为5000目～6000目。
对比例3
一种金属加工用切削液的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：使用精度0.001g的电子称，按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；
(2)搅拌：将金属加工用切削液的各原料放入搅拌罐中搅拌均匀，得到混合料；
(3)二级冷却：将混合料放入温度为-3℃条件下冷却56min，得到二级冷却的混合料；
(4)反应釜反应：将二级冷却的混合料投入反应釜中，于2800r/min条件下混合搅拌10min，静置，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；并将制备得到的金属加工用切削液密封保存；
其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡8份、石油磺酸钡15份、三乙醇胺3份、乳化硅油0.6份、机械油70份、茶油4份、水12份、纳米助剂2份；所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯13份、空心碳纳米球22份、陶瓷微粉8份；所述纳米助剂使用前先改性，改性纳米助剂的制备方法为：1)按配比称取组成纳米助剂的各原料；2)将组成纳米助剂的各原料混合均匀得到混合料；3)将混合料放入乙醇水溶液中超声分散，得到分散液，其中混合料和乙醇水溶液的体积比为1:7.5～8.5，乙醇水溶液中，乙醇和水的体积比为1:1.5～1.8；4)将分散液放入转速为5500r/min的搅拌装置中搅拌7min，得到活化的分散液；5)水洗去除乙醇，烘干，即得所述改性纳米助剂
本实例使用的氯化石蜡从山东东虎化工科技有限公司购进，色号150号，密度为1.23～1.25g/cm3。
本实例使用的石油磺酸钡从济南圣丰工贸有限公司购进，水分含量0.05％，pH7～8。
本实例使用的三乙醇胺从济南双盈化工有限公司购进，产品等级为工业级。
本实例使用的乳化硅油从济南忠奥化工有限公司购进，分子量30000～60000，pH6～8。
本实例使用的机械油从上海博仑润滑油有限公司购进，闪点200℃，倾点-20℃。
本实例使用的茶油从江西宝林天然香料有限公司购进。
本实例使用的石墨烯从湖南丰恩新材料科技有限公司购进，细度为5μm～10μm。
本实例使用的空心碳纳米球从北京德科岛金科技有限公司购进，细度为3.5μm～5.5μm。
本实例使用的陶瓷微粉从拓亿新材料(广州)有限公司购进，细度为5000目～6000目。
对比例4
一种金属加工用切削液的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：使用精度0.001g的电子称，按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；
(2)搅拌：将金属加工用切削液的各原料放入搅拌罐中搅拌均匀，得到混合料；
(3)三级冷却：将混合料放入温度为-12℃条件下冷却56min，得到三级冷却的混合料；
(4)反应釜反应：将三级冷却的混合料投入反应釜中，于2800r/min条件下混合搅拌10min，静置，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；并将制备得到的金属加工用切削液密封保存；
其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡8份、石油磺酸钡15份、三乙醇胺3份、乳化硅油0.6份、机械油70份、茶油4份、水12份、纳米助剂2份；所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯13份、空心碳纳米球22份、陶瓷微粉8份；所述纳米助剂使用前先改性，改性纳米助剂的制备方法为：1)按配比称取组成纳米助剂的各原料；2)将组成纳米助剂的各原料混合均匀得到混合料；3)将混合料放入乙醇水溶液中超声分散，得到分散液，其中混合料和乙醇水溶液的体积比为1:7.5～8.5，乙醇水溶液中，乙醇和水的体积比为1:1.5～1.8；4)将分散液放入转速为5500r/min的搅拌装置中搅拌7min，得到活化的分散液；5)水洗去除乙醇，烘干，即得所述改性纳米助剂
本实例使用的氯化石蜡从山东东虎化工科技有限公司购进，色号150号，密度为1.23～1.25g/cm3。
本实例使用的石油磺酸钡从济南圣丰工贸有限公司购进，水分含量0.05％，pH7～8。
本实例使用的三乙醇胺从济南双盈化工有限公司购进，产品等级为工业级。
本实例使用的乳化硅油从济南忠奥化工有限公司购进，分子量30000～60000，pH6～8。
本实例使用的机械油从上海博仑润滑油有限公司购进，闪点200℃，倾点-20℃。
本实例使用的茶油从江西宝林天然香料有限公司购进。
本实例使用的石墨烯从湖南丰恩新材料科技有限公司购进，细度为5μm～10μm。
本实例使用的空心碳纳米球从北京德科岛金科技有限公司购进，细度为3.5μm～5.5μm。
本实例使用的陶瓷微粉从拓亿新材料(广州)有限公司购进，细度为5000目～6000目。
对比例5
一种金属加工用切削液的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：使用精度0.001g的电子称，按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；
(2)搅拌：将金属加工用切削液的各原料放入搅拌罐中搅拌均匀，得到混合料；
(3)三级冷却：将混合料放入温度为-12℃条件下冷却56min，得到三级冷却的混合料，静置三级冷却的混合料，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；并将制备得到的金属加工用切削液密封保存；
其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡8份、石油磺酸钡15份、三乙醇胺3份、乳化硅油0.6份、机械油70份、茶油4份、水12份、纳米助剂2份；所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯13份、空心碳纳米球22份、陶瓷微粉8份；所述纳米助剂使用前先改性，改性纳米助剂的制备方法为：1)按配比称取组成纳米助剂的各原料；2)将组成纳米助剂的各原料混合均匀得到混合料；3)将混合料放入乙醇水溶液中超声分散，得到分散液，其中混合料和乙醇水溶液的体积比为1:7.5～8.5，乙醇水溶液中，乙醇和水的体积比为1:1.5～1.8；4)将分散液放入转速为5500r/min的搅拌装置中搅拌7min，得到活化的分散液；5)水洗去除乙醇，烘干，即得所述改性纳米助剂
本实例使用的氯化石蜡从山东东虎化工科技有限公司购进，色号150号，密度为1.23～1.25g/cm3。
本实例使用的石油磺酸钡从济南圣丰工贸有限公司购进，水分含量0.05％，pH7～8。
本实例使用的三乙醇胺从济南双盈化工有限公司购进，产品等级为工业级。
本实例使用的乳化硅油从济南忠奥化工有限公司购进，分子量30000～60000，pH6～8。
本实例使用的机械油从上海博仑润滑油有限公司购进，闪点200℃，倾点-20℃。
本实例使用的茶油从江西宝林天然香料有限公司购进。
本实例使用的石墨烯从湖南丰恩新材料科技有限公司购进，细度为5μm～10μm。
本实例使用的空心碳纳米球从北京德科岛金科技有限公司购进，细度为3.5μm～5.5μm。
本实例使用的陶瓷微粉从拓亿新材料(广州)有限公司购进，细度为5000目～6000目。
采用实施例1～4及对比例1-5制备得到的金属加工用切削液进行性能测定，测定项目为：1.刀具磨损量；2.刀具有效使用寿命；3.切削液有效使用寿命。
性能测定材料清单：
1.金属加工设备：适用于金属加工的铣床2台；
2.数个数控铣床使用的刀具，刀具可包括但不限于铣端面，铣平面，攻丝，钻孔等，具体为；KOOLEE球头铣刀。
3.测量工具：千分尺1把，游标卡尺1把；
4.切削液：实施例1～4及对比例1-5制备得到的金属加工用切削液，每种金属加工用切削液至少准备2台铣床的使用量；
5.被加工金属件：铝材、不锈钢合金，例如：316L，304等；具体为：不锈钢合金S316。
6.人员保护装备：手套、口罩、护目镜、实验衣等常见保护装备；
7.切削液搅拌工具：电动搅拌器1台；
8.称量工具：电子天平1台。
为保证性能测试结果的准确性，需要一名熟练数控师傅配合。
刀具信息表
Figure BDA0002583549430000131
加工材质信息表
Figure BDA0002583549430000132
下表1给出实施例1～4及对比例1-5制备得到的金属加工用切削液的性能测定结果。
Figure BDA0002583549430000133
Figure BDA0002583549430000141
由上述性能测定结果可知，本发明一种金属加工用切削液的制备方法，制备过程为先混料，再进行三级冷却，最后放入反应釜反应；与传统切削液的制备过程相比较，本申请切削液的制备多出了三级冷却及反应釜反应两大步骤，石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉在温度为-25℃～-20℃条件下冷却15min～20min，再在温度为-5℃～0℃条件下冷却20min～25min，接着在温度为-15℃～-10℃条件下冷却10min～20min，最后将三级冷却的混合液放入反应釜反应，在三级冷却及反应釜搅拌反应的共同作用下，可促使石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉均匀分散到切削液中，同时促使切削液各组分间形成共价键，进一步提升切削液的冷却、润滑性能，可增大刀具进给量，提升加工精度和质量，并最终延长刀具寿命，大幅降低断刀、断刃可能性，同时还能降低生产成本；纳米助剂使用前先改性，石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉组成的混合料放入乙醇水溶液中超声分散，得到分散液，在将分散液放入搅拌装置中高速搅拌，高速搅拌为机械化学法改性，通过高速搅拌的方法增强粒子的表面活性，达到表面改性的目的，得到活化的分散液；再从活化的分散液分离出石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉，即可得到表面改性的石墨烯、空心碳纳米球及陶瓷微粉，表面改性的石墨烯、空心碳纳米球及陶瓷微粉的分散性更好，可促使石墨烯、空心碳纳米球、陶瓷微粉均匀分散到切削液中，制得的切削液的品质更高。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称量：按配比称取组成金属加工用切削液的各原料；
（2）搅拌：将金属加工用切削液的各原料搅拌均匀，得到混合料；
（3）一级冷却：将混合料放入温度为-25℃～-20℃条件下冷却15min～20min，得到一级冷却的混合料；
（4）二级冷却：将一级冷却的混合料放入温度为-5℃～0℃条件下冷却20min～25min，得到二级冷却的混合料；
（5）三级冷却：将二级冷却的混合料放入温度为-15℃～-10℃条件下冷却10min～20min，得到三级冷却的混合料；
（6）反应釜反应：将三级冷却的混合料投入反应釜中，于2000r/min～3500r/min条件下混合搅拌，静置，即得分散均匀的所述金属加工用切削液；
其中，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡7～9份、石油磺酸钡12～17份、三乙醇胺2～4份、乳化硅油0.5～0.8份、机械油65～75份、茶油3～5份、水10～15份、纳米助剂1.5～2.5份；
所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯12～15份、空心碳纳米球20～25份、陶瓷微粉7～9份。
2.根据权利要求1所述的一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，所述金属加工用切削液由以下重量份的原料组成：氯化石蜡8份、石油磺酸钡15份、三乙醇胺3份、乳化硅油0.6份、机械油70份、茶油4份、水12份、纳米助剂2份。
3.根据权利要求1所述的一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，所述纳米助剂由以下重量份的原料组成：石墨烯13份、空心碳纳米球22份、陶瓷微粉8份。
4.根据权利要求1所述的一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，所述纳米助剂使用前先改性，改性纳米助剂的制备方法为：1）按配比称取组成纳米助剂的各原料；2）将组成纳米助剂的各原料混合均匀得到混合料；3）将混合料放入乙醇水溶液中超声分散，得到分散液，其中混合料和乙醇水溶液的体积比为1:7.5～8.5，乙醇水溶液中，乙醇和水的体积比为1:1.5～1.8；4）将分散液放入转速为5000r/min～6000r/min的搅拌装置中搅拌5min～8min，得到活化的分散液；5）水洗去除乙醇，烘干，即得所述改性纳米助剂。
5.根据权利要求4所述的一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中将分散液放入转速为5500r/min的搅拌装置中搅拌7min，得到活化的分散液。
6.根据权利要求1所述的一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中将混合料放入温度为-22℃条件下冷却18min，得到一级冷却的混合料。
7.根据权利要求1所述的一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中将一级冷却的混合料放入温度为-3℃条件下冷却23min，得到二级冷却的混合料。
8.根据权利要求1所述的一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中将二级冷却的混合料放入温度为-12℃条件下冷却15min，得到三级冷却的混合料。
9.根据权利要求1所述的一种金属加工用切削液的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中混合搅拌的时间为5min～15min。
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