水基磨削乳化液切削液配方水基磨削乳化液简称切削液。切削液配方
1、透明水溶性切削液
配方1(%)透明水溶性切削液
乙二醇65.8；四硼酸钠3.0；偏硅酸钠1.0；磷酸钠0.2；水余量。
本液用于结构钢的车削、研磨和钻孔，使用时用水稀释3倍。
…
共三种配方。
2、乳化切削油
配方1(%)石油磺酸钠13；聚氧乙烯烷基酚醚(OP-10)6.5；氯化石蜡10~30；环烷酸铅5；三乙醇胺油酸皂2.5；高速机械油(5号)余量。
本油用于金属加工的挤压、车、钻等到工序，使用浓度为本乳化油的
5%~30%.。
配方2(%)妥尔油酸钠盐4.5~5.5；石油酸钠盐4.5~5.5；C1-4合成脂肪酸2.5~4；聚乙二醇1.5；工业机械油余量。
…
共五种配方。
3、防锈极压乳化油
配方1(%)氯化石蜡10；硫化油酸9；石油磺酸钡20；油酸2；三乙醇胺5；机械油(10号)余量。
本油主要用于重载切削加工，可代替植物油及硫化切削油。以20%的浓度
使用。防锈性能良好。
…
共两种配方。
4、其他切削液
配方1(份)硫化切削油
硫化棉子油500；棉子油1350；硫磺70；机械油(10号)2200.。
配方2…
共有四种配方。
切削液的配方研究：
水基切削液具有优良的冷却和清洗性能，但润滑和防锈性能差，因而应用
范围受到限制。以松香、顺酐和多元胺等原料合成了非离子表面活性剂H，同
是以油酸和三乙醇胺为原料合成油酸三乙醇胺酯，经实用证明：以非离子表面
活性剂H和油酸三乙醇胺酯等复合配制而成的水基切削液，具有优良的润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。是水基切削液的重大突破。
现代机械加工向高速、强力、精密方向发展，超硬、超强度等难加工材料
的发展也使切削加工的难度日益增加。这两方面的原因导致切削加工过程中的
摩擦力、摩擦热大幅度提高，这就要求金属加工液具有更好的润滑、冷却、清洗、防锈性能，以便获得理想的加工表面。矿物润滑油的润滑、防锈性能优越，但冷却、清洗性能差；乳化液和水基切削液的冷却、清洗性能优良，但润滑、
防锈性能差。水基切削液除具有乳化液的所有性能外，其润滑、冷却、防锈性
能亦达到或超过乳化液的标准要求。因而水基切削液已成为国内外机械加工中
提高加工性能的发展方向[l]。在水基切削液中添加油性添加剂和极压添加剂，是改善水基切削液润滑和防锈性能的有效途径。以松香、顺酐和多元胺等原料
合成的非离子表面活性剂H具有优异的润滑和防锈性能，油酸三已醇胺酯是优
良的油性添加剂，以非离子表面活性剂H和油酸三乙醇胺酯等复合配制而成的
水基切削液，具有优良的润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。是水基切削液的
重大突破。
1、非离子表面活性剂H的合成
在催化剂存在下，反应温度为160~200℃时，松香[3]与顺酐进行共聚反应，共聚物进一步与多元胺发生中和反应，生成了非离子表面活性剂H。产物为红
棕色粘稠液体。实验测定了顺酐，松香及其聚合物的红外光谱[2]，证明了反应的发生。
2油酸三乙醇胺酯的合成
油酸是重要脂肪酸之一，其润滑性能很好，但它是非水溶性的。要把它添
加在水基切削液中，必须在其分子链中引入亲水基团。三乙醇胺分子中含有三
个一OH基团，它可与酸发生酯化反应[4]。
在130~160。C条件下，油酸与三已醇胺的初始反应摩尔比不超过1：3时，油酸的COOH基团与三乙醇胺的一0H基团发生酯化反应，生成了油酸三乙醇胺酯，油酸三乙醇胺酯是一种优良的水溶性油性剂。经四球机检测：5%的油酸三
乙醇胺水溶液的最大无卡咬负荷PB值可达700N，用MPV一200摩擦磨损试验
机测定其摩系数为0.070。
3新型水基切削液的配方及工艺流程
(1)新型水基切削液的配方
作者研制的新型水基合成切削液，主要成份有：非离子表面活性剂H、油
酸三乙醇胺、极压抗磨剂、防腐剂及消泡剂等。其中非离子表面活性剂H、油
酸三乙醇胺由自己合成，其他组分均为市售。各组分配比通过实验选定如表1
所示。
(2)工艺流程
新型水基合成切削液的工艺流程如下：
非离子表面活性剂H的制备一油酸三乙醇胺的合成一各组分混合一搅拌一
一+加入消泡剂一装桶。4新型水基切削液的质量指标
按照国标(GB6144-85)进行检测，新型水基切削液的质量指标如表2所示。
4、应用结果及理论分析
(1)应用结果
新型水基切削液研制完成之后，先后在渝州齿轮厂、大江车辆制造厂进行
试用，都获得了比较理想的效果。综合起来，产品有如下特点：
1)冷却性能突出。能大大带走切削热和充分冷却刃具的切削刃，使其保持
硬度、强度和锐利的切削能力，从而提高了工作效率。
2)润滑性能优越。在切削区能形成润滑油膜，切削液最大无卡咬负荷PB值达到686N以上。因而能大大降低切削力和降低刀具及砂轮的消耗。同乳化油相比，表面加工精度显著提高。
3)该润滑切削液在使用中可以渗入工件切削表面的极细微裂缝中，使表面
金属晶格脆化，使切削加工容易进行。
4)具有很好的流动性和良好的清洗性。同乳化油相比，可提高工件光洁度
l~2级。
5)具有优良的稳定性。在存储和使用时，不分层及析出沉淀物，不易腐败，不产生防碍工人健康的气体。同时该产品不含对人体有害的亚硝酸钠和矿物油，工作环境干净无味，加工时能清晰观察工件表面。
6)具有优良的化学、热安定性和防锈性。在高温、高压与空气接触中不分解、不变质、不腐蚀金属表面。加工件常温下两周内不生锈。
7)新型水基切削液的总体性能与矿物油相当，但成本不到矿物油的一半。
8)新型水基切削液的工作废液少，易于处理，大大地减少了环境污染。
(2)理论分析
1)润滑性能分析
在金属切削加工中，大多数摩擦属于边界润滑摩擦。在边界润滑中，由于不存在完全的油膜，其承载能力已与油的粘度无关，而取决于润滑液的油性，即润滑成分是否包含着对金属存在强烈吸附的原子
团，能在切削界面形成物理吸附膜。
非离子表面活性剂H中的极性基团对金属有较大的亲合能力，很容易吸附在金属表面上，形成吸附润滑膜。因其疏水基团较大，并有芳环结构，具有油性剂的作用。同时非离子表面活性剂H含有N非活性极压元素，它兼有油性剂和极压剂的双重功效。再与加入的极压抗磨剂协同作用，形成高强度物理和化学吸附膜，使之在高压、高温和激烈摩擦作用下不致于破坏。能防止或减小工件、切屑、刀具三者之间的直接接触，达到减小摩擦及粘结的目的，起到极好的润滑作用。
油酸三乙醇胺是一种阳离子表面活性剂，作为油性剂添加在切削液中，易在刃具与切削工件之间形成物理吸附膜，从而起到润滑作用。另外，油酸三乙醇胺与极压抗磨剂也有良好的协同抗磨作用，亦可使润滑性能显著提高。
2)清洗性能分析
切削液清洗性能的好坏，与切削液的渗透性和流动性紧密相关，表面张力低、渗透性和流动性好的切削液，清洗性能就好。
新型水基切削液中由于有含量不低的非离子表面活性剂H和阳离子表面活性剂油酸三乙醇胺的存在，二者协调作用，极大地降低了切削液的表面张力，明显地增强了切削液的渗透性和流动性。因而具有很好的清洗性能。
3)冷却性能分析
切削液的冷却作用，取决于它的导热系数、比热、汽化热及汽化速度等。
水的导热系数为油的3~5倍，比热为油的2~2.5倍，故水的冷却性能比油优越
很多。新型水基切削液中含有90%以上的水分，所以冷却性能突出。
4)防锈性能分析
非离子表面活性剂H本身具有防锈和防腐作用，与加入的防腐剂产生复合
增效作用，在金属表面形成吸附保护膜层，钝化膜层，从而阻滞了阴、阳极腐
蚀过程，由于有致密的履盖膜，能有效地抗拒介质中的水分子、氧及其他腐蚀
性物质的浸入，具有优良的防腐、防锈性能。
5、结论
(1)以松香、顺酐和多元胺等原料合成的非离子表面活性剂H，具有优异的
润滑、防锈和清洗性能。
(2)油酸三乙醇胺酯是一种优良的水溶性油性剂。
(3)以非离子表面活性剂H和油酸三乙醇胺酯等复合配制而成的水基切削液，具有优良的润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。是水基切削液的重大突破。
2)水基切削液的分类(1)防锈乳化液(L-MAA)：由矿油、乳化剂、防锈剂等
组成，矿物油的含量(质量分数下同)约为50-80%，在水中形成水包油型乳化液。与油基切削液相比，乳化液的优点在于冷却效果好，一般稀释为5-10%的水溶
液使用，成本较低，使用安全。乳化液最大的缺点是稳定性差，易受细菌、霉
菌的侵蚀而发臭变质，使用周期短。乳化油行业标准SH 0365-92。(2)防锈润
滑剂乳化液(L-MAB)：这类乳化液含有动植物脂肪或长链脂肪酸(如油酸)，具有较好的润滑性。缺点是这些动植物脂肪或长链不饱和脂肪酸易受微生物及霉菌
的侵蚀而分解，使用周期很短。为了延长其使用周期，可在乳化液中加少量的
碳酸钠、硼砂或苯甲酸钠(约为水稀释后乳化液的0.1-0.3%)，可提高乳化液的PH值和增强抗霉菌的能力，延长使用周期。(3)极压乳化液(L-MAC和L-MAD)：
这类乳化液含有油溶性的硫、磷、氯型极压添加剂，具有强的极压润滑性，可
用于攻丝、拉削、带锯等重切削加工，也用于不锈钢、耐热合金钢等难切削材
料的加工。(4)微乳液(L-MAE)：这类乳化液含油量较少(质量分数约10-30%)，
其中含表面活性剂量大，可在水中形成半透明状的微乳液，乳化颗粒在0.1μm
以下(一般乳化液的颗粒1μm)。微乳液的优点是稳定性较乳化液大大提高，使
用周期也比乳化液长。(5)极压微乳液(L-MAF)：含有硫、磷、氯型极压添加剂，具有良好的极压润滑性，可用于重负荷切削及难切削材料的加工。含有硫、磷、氯型极压添加剂的乳化液和微乳液，要特别注意提高其防锈性能。氯离子的存
在很容易对黑色金属产生腐蚀，因此要选择在水中不易分解的含氯极压添加剂。含硫极压剂的乳化液不适合用于加工铜及铜合金。(6)化学合成切削液(L-MAG)：化学合成切削液包括二种：一种是只含水溶性防锈剂的真溶液，如由亚硝酸钠、碳酸钠、三乙醇胺等组成的水溶液。这类溶液具有一定的冷却、清洗、防锈性，不易变质，使用周期较长，但其润滑性和润湿性较差，表面张力较大(与水接近)，并且在水分蒸发后在金属表面会留下硬的结晶残留物，所以这类切削液只
适合于一般的磨削加工。另一种合成液是由表面活性剂、水溶性防锈剂和水溶
性润滑剂组成，是一种颗粒极小的胶体溶液。这种切削液表面张力低，润湿性好，渗透能力强，冷却和清洗性能好，也有一定的润滑作用。合成切削液由于
是单相体系，其稳定性较乳化液好，使用周期较长，但由于不含油，且清洗能
力强，很容易把机床导轨面上的润滑油清洗掉，造成刀架移动困难，并在这些
可移动部件的接触面容易产生锈蚀，所以在使用合成切削液时要注意加强设备
的防锈管理。合成切削液国家推荐标准GB/T6144-85。(7)极压化学合成切削液(L-MAH)：这种切削液是包含有水溶性极压添加剂的化学合成切削液，如硫化脂
肪酸皂、氯化脂肪聚醚等，可以使切削液的极压润滑性大幅度提高。含硫的水
溶性极压添加剂对铜腐蚀严重，不适宜在铜零件的设备使用，而且一般硫氯型
水溶性极压添加剂在水中的稳定性差，易分解出腐蚀性强的硫酸根、氯离子等，对机床和工件会引起腐蚀，必须在切削液中加入防锈能力强的水基金属防锈剂
和金属钝化剂。近年来，已开发出非硫磷氯型的水基极压润滑剂，这类润滑剂
除有较好的极压润滑性外，还具备一定的防锈能力，对有色金属不产生腐蚀。
可扩大水基合成切削液的使用范围。切削液的分类及适用范围ID类别性能使用范围备注1水基切削液/合成切削液(水溶液)①普通型冷却性能、清洗性能好、有一定的防锈功能、润滑性能差粗磨、粗加工常用配方见《常用的切削液的配方》序号1~42水基切削液/合成切削液(水溶液)①防锈型冷却性能、清洗性能好、有一定的防锈功能、兼有一定的润滑性能,透明性好对防锈性要求高的精加工常用配方见《常用的切削液的配方》序号6~113水基切削液/合成切削液(水
溶液)①极压型有一定极压润滑性重切削和强力磨削常用配方见《常用的切削液
的配方》序号124水基切削液/合成切削液(水溶液)①多效型具有良好的冷却、清洗、防锈、润滑、性能,能防止对铜、铝等金属的腐蚀作用适用于多种金属的切削及磨削加工,也适用于极压切削或精密切削加工-5水基切削液/乳化液②/
防锈乳化液防锈性能好,冷却性能,润滑性能一般,清洗性能稍差适用于防锈性要求较高的工序几一般的车、铣、钻等加工常用配方见《常用的切削液的配方》序号13~18，常用浓度2~5%6水基切削液/乳化液②/普通乳化液清洗性能、冷
却性能好,兼有防锈性能和润滑性能应用广泛,适用于磨削加工及一般切削加工常用配方见《常用的切削液的配方》序号19、20、21，磨削用浓度2~3%7水基切削液/乳化液②/极压乳化液极压润滑性能好,其他性能一般适用于要求良好的极压润滑性能的工序,如拉削、攻丝、铰孔及难加工材料的加工常用配方见《常用的切削液的配方》序号22、23、24，常用浓度15~25%8油基切削液(切削
油)/矿物油润滑性能好,冷却性能差,化学稳定性好,透明性好适用于流体润滑,可用于冷却、润滑系统合一的机床，如齿轮加工机床、螺纹加工机床有时需加入油溶性防锈添加剂,常用配方见《常用的切削液的配方》序号20、25、269油基切削液(切削油)/动植物油润滑性能比矿物油更好,但易腐败变质,冷却性能差,粘附在金属上不易清洗适用于边界润滑,可用于攻丝、铰孔、拉削渐被极压切削油代替10油基切削液(切削油)/复合油润滑性能好,冷却性能差适用于边界润滑,可用于攻丝、铰孔、拉削渐被极压切削油代替11油基切削液(切削油)/极压切削油极压润滑性能好,可代替动植物油或复合油适用于要求良好的极压润滑性能的工序,如拉削、攻丝、铰孔以及难加工材料的加工常用配方见表《常用的切削液的配方
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