水基合成切削液具有良好的冷却、清洗和防锈性能，使用寿命长，溶液透明易观察，尤其适合在数控 机床、加工中心上使用，因而是近年来研究的主要方向。目前我国对合成切削液的研究尚处于初级 阶段，存在的主要问题是润滑性能差，防锈性能不理想，使用范围窄，含有有害添加剂等。随着制 造技术的发展，水基合成切削液的需求量越来越大，对其质量和水平提出新的和更高的要求。我校 研制成功的硼氮型合成切削液，经河北省产品质量检验所检验，各种指标均达到GB6144－8 5标准规定的最高标准，其中防锈、润滑性能指标优于国标。经在工厂的数控机床、加工中心上使 用，取得好的效果，受到用户好评。一、研究内容硼氮型合成切削液不含矿物油，主要由水溶性极 压添加剂、油性剂、防锈剂和表面活性剂等组成。在配方设计中，为了满足切削液的各种性能要求 ，我校研制了一种新型多功能添加剂，选择并复配了～种表面活性剂，合成了一种防锈络合物，作 为合成切削液的主要添加剂。同时对这些添加剂的水溶性、互溶性、协同效应、经济性和使用方便 性做了研究与考虑，并用正交试验法优化出了它们的最佳配比。二．新型多功能添加剂常用的板压 添加剂是含硫、磷、氯的有机化合物。这些物质添加在油中可在高温条件下与金属表面起化学反应 ，形成化学润滑膜，在边界润滑条件下，减小磨擦起润滑作用。合成切削液不含矿物油，故加入上 述三类添加剂的化合物不同，作用机理也不同。氯化物遇水易分解，氯离于极易穿透水膜与金属优 先作用而生成氯化铁，氯化铁易溶于水，很难起到极压润滑作用，相反氯化物还会污染环境，腐蚀 金属，因此不宜添加在水基切削液中。磷酸酯类添加剂有毒而被限制使用，二烷基二硫代磷酸锌是 良好的极压剂，但不溶于水，溶于水的磷酸盐不能作为润滑剂，实验表明，它们的加入量大于l％ 会严重影响切削液的润滑性。这主要是因为磷原子具有弧对电子，能在金属表面优先吸附，而本身 又不具有油性，使极压润滑性能下降。硫化合物在水基切削液中能起到极压润滑作用，但腐蚀有色 金属，含量高时气味大，限制了切削液的使用范围。据此，我校研制了棚氮型多功能添加剂。硼氮 型多功能添加剂，即复合棚酸酯添加剂，它是由硼化物、氮化物、硫化物和醇等直接反应生成。在 合成复合硼酸酯时，要注意加料次序和控制反应温度。以四球试验机等仪器设备作为检测手段，采 用正交试验法，优化出适用于合成切削液的多功能添加剂。研究表明，硼氮型多功能添加剂具有优 良的减摩抗磨性能和防锈性能，同时它能防霉、杀菌，且低毒，对环境污染小。用它作为切削液的 主要添加剂能显著提高切削液的性能。2．复合型表面活性剂表面活性剂能降低切削液界面张力， 使其扩散、渗透能力强，提高切削液润滑防锈能力。如何选择合适的表面活性剂是研制工作的关键 之一。表面活性剂分子具有双亲结构，一端亲油，一端亲水。不同类型的表面活性剂主要区别是其 极性基团，分别有阳离子型，阴离子型，两性型与非离子型。选择单一的表面活性剂很难达到理想 的效果。配制复合型表面活性剂要注意它们的协同效应以及与其它添加剂的互溶性、经济性和低泡 性。阴离子表面活性剂价廉，易配制，它的极性基团带负电，易与切削过程中的金属表面形成吸附 膜，是一种良好的油性剂，能起润滑、防锈作用。非离子表面活性剂不怕硬水，耐酸碱，具有清洗 能力，且稳定。两者以一定比例复配可增强效应。我校合成了多元醇型非离子表面活性剂，即由酯 肪酸与带有多个按基的醇类以及带有NHZ或NH基的氨基醇等合成。这类表面活性剂除具有上述 优点外，还对皮肤有滋润作用。阴离于表面活性剂主要是RCOOM，即油酸皂，油酸三乙醇胺等 。3．防锈剂的选择与协同效应水基切削液中常用的有效防锈剂是亚硝酸钠，它价格低廉，防锈性 能好，但由于亚硝酸钠易与氨基醇反应生成致癌物质N一亚硝基链醇脸，有害人体健康而被限用。 磷酸盐也是良好的防锈剂，但含量高时会降低切削液的润滑性能，在工业污水排放中，使环境产生 过营养化，河流湖泊出现赤潮，其使用也受到限制。银酸钠水溶液不但对铁和钢有保护作用，而且 对铜、铝等有色金属的腐蚀表现了良好的缓蚀效果，但价格太高。我校对常用的几种缓蚀剂分别作 了防锈性能实验，并考察了它们之间的协同效应。实验表明，铂酸盐与硼酸盐、磷酸盐、苯并三氮 华等有最佳协同效应。因此利用多元复合效应，由铅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、有机胺等合成出一种 高效防锈络合物，它具有成本低、无毒（或低毒）、防锈性能优良的特点。二、硼氛型合成切削液 性能检测将复合哪酸酯和表面活性剂、防锈络化物和助溶剂等添加剂在一定温度下按一定加料顺序 配制成硼氮型合成切削液。1．理化性能参照国家标准GB6144－85，对棚氮型合成切削液 理化性能进行了检测，各项指标均达到国家标准（见表）。2．减摩抗磨性能减磨性试验是在M－ ZOO型摩擦磨损试验机上进行的。稀释液浓度5％，试验方法按说明书，试验结果：在负荷3O ON下，摩擦系数V一0．O85。抗磨性试验是在MS－SOO型四球机上进行的。稀释液浓度 5％，试验方法按GB3142－82标准测试，试验结果：最大无卡咬负荷PB一82ON。s ．切削试验在CA614O车床上进行了切削力试验，在相同条件下比较了某乳化液和硼氮型切削 液的性能。稀释液浓度5％，采用正交试验法。试验结果：某乳化液降低切削力5～7％，硼氮型 切削液降低切削力10～15％。在M131WX1400型万能外圆磨床上进行了砂轮磨耗比试 验。在相同条件下比较了某乳化液和硼氮型切削液的性能。砂轮摩耗比计算公式为：v一工件磨除 量／砂轮损耗量，稀释液浓度5％，试验结果为：某乳化液的磨耗比y一12．43（此时砂轮需 修整），硼氮型切削液的磨耗比y一2465（此时砂轮还不需修整）。观察车削试验和磨削试验 加工的工件表面质量，硼氮型切削液加工后的工件表面粗糙度较某乳化液的明显降低约1级。三、 应用硼氮型合成切削液在唐山轻工机械厂的台湾产数控车床、意大利产加工中心上使用1年多，加 工的工件分别为盘套类零件（材质为不锈钢、钢），轴类零件（材质为钢），减速机体（材质为铸 铁）等。在天津拖拉机厂的保加利亚产加工中心上使用半年多，加工的工件主要是变速箱体（材质 为铝合金），使用结果表明，硼氮型合成切削液性能优良。主要体现在以下几方面：1．润滑性能 优良与乳化切削液相比较，刀具使用寿命提高l～2倍，特别是加工不锈钢盘套零件尤为明显；工 件表面粗糙度值下降（l级）。2．防锈性能好在炎热潮湿的夏季，工件加工后7天不会生锈，机 床也无锈蚀现象。3．使用周期长该切削液经3～4个月不会变质，可减少更换次数，废液排放少 ，降低切削液消耗费用。4溶液透明，便于观察特别适合于在数控机床、加工中心等设备上应用。 5．不伤害操作者皮肤，无不良气味。四、结束语硼氮型合成切削液是一种新型切削液，它由硼氮 类化合物为主体配制而成，不含矿物油，不含有害人体健康与污染环境的亚硝酸盐、氯化物等。润 滑、防锈、冷却和清洗性能优良，使用寿命长，使用安全方便，适用范围广，可代替进口切削液， 值得大力推广应用。硼氮型合成切削液的研究及其应用@贾晓鸣$唐山河北理工学院!06300 9@张秀玲$唐山河北理工学院!063009@国士平$唐山河北理工学院!063009合成 切削液;;添加剂;;润滑;;防锈硼氮型合成切削液由新型高效多功能添加剂，复合型表面活性剂和防锈络合物等添加剂构成。它具有优良的润滑、防锈功能，不含亚硝酸盐、氯化合物等有害化学物质，是一种很有发展前景的新型切削液。<1>周泽华:金属切削原理,上海科学技术出版社,1984。
<2>欧风、李晓:应用摩擦化学的节能润滑技术,北京,中国标准出版社,1991
<3>刘程:表面活性剂应用大全,北京工业大学出版社,1994
<4>程侣柏:精细化工产品的合成及应用,大连理工大学出版社,1992
<5>叶茂盛:金属切削液,北京,机械工业出版社,1994
<6>石淼森:切削液的设计及其质量评估,《机械工艺师》1995.6验方法按GB3142－ 82标准测试，试验结果：最大无卡咬负荷PB一82ON。s．切削试验在CA614O车床上 进行了切削力试验，在相同条件下比较了某乳化液和硼氮型切削液的性能。稀释液浓度5％，采用 正交试验法。试验结果：某乳化液降低切削力5～7％，硼氮型切削液降低切削力10～15％。 在M131WX1400型万能外圆磨床上进行了砂轮磨耗比试验。在相同条件下比较了某乳化液 和硼氮型切削液的性能。砂轮摩耗比计算公式为：v一工件磨除量／砂轮损耗量，稀释液浓度5％ ，试验结果为：某乳化液的磨耗比y一12．43（此时砂轮需修整），硼氮型切削液的磨耗比y 一2465（此时砂轮还不需修整）。观察车削试验和磨削试验加工的工件表面质量，硼氮型切削 液加工后的工件表面粗糙度较某乳化液的明显降低约1级。三、应用硼氮型合成切削液在唐山轻工 机械厂的台湾产数控车床、意大利产加工中心上使用1年多，加工的工件分别为盘套类零件（材质 为不锈钢、钢），轴类零件（材质为钢），减速机体（材质为铸铁）等。在天津拖拉机厂的保加利 亚产加工中心上使用半年多，加工的工件主要是变速箱体（材质为铝合金），使用结果表明，硼氮 型合成切削液性能优良。主要体现在以下几方面：1．润滑性能优良与乳化切削液相比较，刀具使 用寿命提高l～2倍，特别是加工不锈钢盘套零件尤为明显；工件表面粗糙度值下降（l级）。2 ．防锈性能好在炎热潮湿的夏季，工件加工后7天不会生锈，机床也无锈蚀现象。3．使用周期长 该切削液经3～4个月不会变质，可减少更换次数，废液排放少，降低切削液消耗费用。4溶液透 明，便于观察特别适合于在数控机床、加工中心等设备上应用。5．不伤害操作者皮肤，无不良气味。四、结束语硼氮型合成切削液是一种新型切削液，它由硼氮类化合物为主体配制而成，不含矿物油，不含有害人体健
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