乳化液与全合成优缺点

乳化型切削液与合成切削液性能检测使用比较作者：崔影王金奇孙青杨德惠来源：《中小企业管理与科技·下旬》2010年第11期摘要:本文阐述了合成切削液的性能和使用作用。

切削液不含油和亚硝酸钠,具有许多优点,是目前和今后金属磨削用的理想的切削液。

关键词:合成切削液乳化型切削液金属磨削长期以来,哈轴轴承制造的磨削工序一直使用乳化油膏、碳酸钠、亚硝酸钠配制的乳化型切削液。

随着技术的发展,特别是在提高产品质量的要求下,使用这种乳化型切削液不能满足提高产品质量的要求。

首先,这种乳化型切削液使用寿命短,尤其是在夏季,切削液易腐败,容易使产品产生锈蚀;其次,由于这种切削液中含有亚硝酸钠,对人体有害,而且在与碳酸钠混合使用中,易产生较硬的结晶,后工序很难清洗干净,不仅对产品质量产生影响,还给设备的维护和保养带来了困难;再次,从环保方面看,这种切削液中的乳化油膏,是以机油为基础油而制成,含油量较高,不符合环保的排放标准,因此需要试验使用合成切削液。

1 乳化型切削液与合成型切削液理化指标的比较乳化型的切削液中含有1%左右的乳化油膏,0.5～0.6%的亚硝酸钠,0.5～0.6%的碳酸钠,合成切削液中只含有5%的合成切削液母液,不含有亚硝酸钠和碳酸钠。

对其乳化型切削液和合成切削液在实验室做了理化指标的对比试验,详细数据见表:第一类是乳化型切削液,主要由于水+矿物油+乳化剂组成,用少量碳酸钠、亚硝酸钠。

其特点是水溶性差且乳白色不透明;PH值高,碱性偏大;表面张力高于技术指标;其它技术指标达标。

第二类是合成型切削液,其特点是完全不含油,由水溶性添加剂(不含碳酸钠、亚硝酸钠),水溶性好且半透明;PH值控制在8;最大无卡咬负荷高于技术指标;其它技术指标达标。

根据国家标准规定检验,合成切削液理化检验数据都达到国家标准。

2 生产使用比较2.1 使用中合成切削液无烧伤、不腐蚀,冷却性、水溶性及冷却液的使用寿命等方面都优于乳化型切削液。

在加工中心常见的水基切削液一般有三大类，即乳化液、合成切削液和半合成切削液，大多数多是兑水使用。

半合成型、全合成型与乳化型这三种切削液有什么区别？全合成切削液：是仅使用化学合成基础油(即不含矿物油)的水溶性切削液。

水的导热性能和冷却效果好，但单纯的水容易使金属生锈，润滑性能差。

因此，常在水溶液中加入一定量的添加剂，如防锈添加剂、表面活性物质和油性添加剂等，使其既具有良好的防锈性能，又具有一定的润滑性能。

在配制水溶液时，要特别注意水质情况，如果是硬水，必须进行软化处理。

半合成切削液：是既含有矿物油又含有化学合成基础油的水溶性切削液。

也称微乳化切削液。

它的浓缩液由少量矿物油(含量为5%～30%)，油性剂、极压剂、防锈剂、表面活性剂和防腐剂等组成。

稀释液油滴直径小于1μm，稀释液呈透明状或半透明状。

具有良好的冷却、润滑和防锈性能。

所以它具备乳化液和合成切削液的优点，又弥补了两者的不足，是切削液发展的趋势。

乳化液：是仅以矿物油作为基础油的水溶性切削液;它由乳化油与水配置而成。

乳化油主要是由矿物油(含量为50%～80%)、乳化剂、防锈剂、油性剂。

极压剂和防腐剂等组成。

稀释液不透明，呈乳白色。

具有良好的润滑/防锈性能,冷却性比半合成稍差。

但乳化油（皂化油）在加工中存在很多不利因素，如其工作稳定性差，使用周期短，容易发臭，员工皮肤容易过敏，溶液不透明，很难观察工作时的切削状况，故使用量逐年减少。

切削液的选用1、粗加工时切削液的选用：粗加工时，加工余量大，所用切削用量大，产生大量的切削热。

采用高速钢铣刀切削时，使用切削液的主要目的是降低切削温度，减少铣刀磨损。

采用低浓度乳化液或半合成。

但必须连续、充分地浇注，以免处于高温状态的硬质合金刀片产生巨大的内应力而出现裂纹。

2、精加工时切削液的选用：精加工时，要求表面粗糙度值较小，一般选用润滑性能较好的切削液，如高浓度的乳化液。

3、根据工件材料的性质选用切削液：切削铸铁、黄铜等脆性材料时，一般用全合成或者半合成切削液，以免崩碎切屑黏附在机床的运动部件上。

乳化液、半合成切削液和合成切削液的区别乳化液，半合成切削液和全合成切削液的区别主要有以下几个方面：水基切削液分为三大类，即乳化液、合成切削液和半合成切削液。

1、乳化液：它由乳化油与水配置而成。

乳化油主要是由矿物油(含量为50%～80%)、乳化剂、防锈剂、油性剂。

极压剂和防腐剂等组成。

稀释液不透明，呈乳白色。

但由于其工作稳定性差，使用周期短，溶液不透明，很难观察工作时的切削状况，故使用量逐年减少。

2、合成切削液：它的浓缩液不含矿物油，由水溶性防锈剂、油性剂、极压剂。

表面活性剂和消泡剂等组成。

稀释液呈透明状或半透明状。

主要优点是：使用寿命长；优良的冷却和清洗性能，适合高速切削；溶液透明，具有良好的可见性，特别适合数控机床、加工中心等现代加工设备上使用。

但合成切削液容易洗刷掉机床滑动部件上的润滑油，造成滑动不灵活，润滑性能相对差些。

3、半合成切削液：也称微乳化切削液。

它的浓缩液由少量矿物油(含量为5%～30%)，油性剂、极压剂、防锈剂、表面活性剂和防腐剂等组成。

稀释液油滴直径小于1µm，稀释液呈透明状或半透明状。

它具备乳化液和合成切削液的优点，又弥补了两者的不足，是切削液发展的趋势。

合成切削液包括三种：1、一种化学合成的切削液是含有水溶性防锈剂的真溶液，如亚硝酸钠、碳限钠、三乙醇胺等组成的水溶性液。

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，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。

象我们威尔的固体切削液。

2、化学合成的切削液是由表面活性剂、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，一般小于400Pa。

其润湿性好，渗透能力强，冷却和清洗性能好，也有一定的润滑作用。

由于合成以上上两种合成切削液是单相体系，其稳定性较乳化液好，使用周期长，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，并容易在这些可移动部件的接触面产生锈蚀，所以在使用合成切削液时要注意加强设备的防锈管理。

切削液分类及废切削液净化、处理一、切削液分类切削液(cuttingfluid,coolant)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、易稀释特点。

克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病，对车床漆也无不良影响，适用于黑色金属的切削及磨加工，属当前最领先的磨削产品。

切削液各项指标均优于皂化油，它具有良好的冷却、清洗、防锈等特点，并且具备无毒、无味、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点。

1.分类水基的切削液可分为乳化液、半合成切削液和全合成切削液。

乳化液、半合成以及全合成的分类通常取决于产品中基础油的类别：乳化液是仅以矿物油作为基础油的水溶性切削液；半合成切削液是既含有矿物油又含有化学合成基础油的水溶性切削液;全合成切削液则是仅使用化学合成基础油(即不含矿物油)的水溶性切削液。

每一种类型的切削液都会含有除基础油以外的各种添加剂：防锈剂、有色金属腐蚀钝化剂、消泡剂等。

有些厂家会有微乳液的分类；通常认为是介于乳化液和半合成切削液之间的类别。

乳化液的稀释液在外观上呈乳白色；半合成液的稀释液通常呈半透明状,也有一些产品偏乳白色;全合成液的稀释液通常完全透明如水或略带某种颜色。

2、配方体系切削液配方主要成分包含主要成分有：乙二醇、四硼酸钠、偏硅酸钠、磷酸钠。

乙二醇：乙二醇乙二醇又名〃甘醇〃、〃L2-亚乙基二醇〃，简称EG o化学式为(HoCH2)2,是最简单的二元醇。

乙二醇是无色无臭、有甜味液体，对动物有毒性，人类致死剂量约为L6g∕kg0乙二醇能与水、丙酮互溶，但在醛类中溶解度较小。

用作溶剂、防冻剂以及合成涤纶的原料。

乙二醇的高聚物聚乙二醇(PEG)是一种相转移催化剂，也用于细胞融合；其硝酸酯是一种炸药。

四硼酸钠：四硼酸钠，或称硼砂，分子式Na2B4O7∙10H2O,是非常重要的含硼矿物及硼化合物。

乳化液乳化液是一种高性能的半合成金属加工液，特别适用于铝金属及其合金的加工，但不适用于含铅的材料，比如一些黄铜和锡类金属。

本产品使用寿命很长，完全不受渗漏油、混入油的影响，最好用软水进行调配。

乳化液采用不含氯的特制配方，专门用于解决铝金属及其合金加工时出现的种种问题（比如：切屑粘结、刀具磨损、工件表面精度差以及表面受到污染等）。

它能应用于包括绞孔在内的所有操作。

乳化液亦能有效地防止加工工件生锈或受到化学腐蚀，还能有效的防止细菌侵蚀感染。

应用乳化液是一种含矿物油的半合成加工液产品，它具有当前最先进的配方技术，特别适用于大规模的铝铸件生产厂商。

当用我们的产品更换其他普通的可溶性切削油时，应将整个冷却循环系统彻底的进行杀菌清洗。

化学成分其主要化学成分包括：水、基础油（矿物油、植物油、合成酯或它们的混合物）、表面活性剂、防锈添加剂（环烷酸锌、石油磺酸钠（亦是乳化剂）、石油磺酸钡、苯并三唑，山梨糖醇单油酸酯、硬脂酸铝）、极压添加剂（含硫、磷、氯等元素的极性化合物）、摩擦改进剂（减摩剂或油性添加剂）、抗氧化剂。

乳化液的优点：1、使用本产品能充分保持环境的清洁，特别当和同类产品比较时，您会发现：加工后产品能留下一层轻质的液膜，能被轻松清除，方便了清洁维护管理。

2、产品有效的防止了细菌和真菌的侵蚀影响，节约了保管维护的成本。

该品亦有良好的润湿粘附特性，减少了切削液的溅出损失，也清洁了环境。

3、该产品特别能够防止金属焊粘，比如防止切屑在刀刃或工件上的累积焊连；同时能有效防止普通铁制金属材料发生腐蚀。

4、产品含有润滑增效剂，用来改进加工部件的表面质量，并且延长刀具寿命。

它能和绝大部分的加工材料相容，包括：铸铁、钢件、铜、铝合金，以及多种塑料和化合物。

5、用户利用现有的技术、设备，并且按照通用的处理方法就能进行产品的废弃处理。

稀释比例1、轻负荷加工和研磨：4 到 6 %2、中负荷加工和研磨：6 到 8 %3、重负荷加工和研磨：8 到 12 %材料、低合金铝、高合金铝车销、钻、4%、5%自动车床、4%、5%重度研磨、铣削、5%、5%拉削、扩孔、5%、7-8%功螺纹、绞孔。

1. 什么是乳化油？乳化油又称为可溶性油，通常所用的皂化溶解油、乳化油、极压乳化油可归入此类。

由基础油、乳化剂、防锈防腐剂、消泡剂、杀菌剂等调合而成。

2. 油基切削液与水基相比各有何特点？对于各种类型的金属切削液，总的来说，油基切削液的润滑性好些，水基切削液的冷却性好些。

油基切削液在高温时易产生烟雾、易着火；水基切削液易生菌腐败，使用期短，容易生锈。

3. 乳化液的性能特点？乳化液把油的润滑性和防锈性与水的极好的冷却性结合起来，同时具备较好的润滑冷却性，因而对于有大量热生成的高速低负荷的金属切削加工十分有效。

与油基切削液相比，乳化液的优点在于较大的散热性，较好的清洗性，以及用水稀释使用而带来的经济性，此外，也有利于操作现场的卫生和安全。

实际上除加工难度特别大的材料外，乳化液几乎可以用于所有的轻、中等负荷的切削加工及大部分重负荷加工，乳化液还可用于除螺纹磨削、槽沟磨削等复杂磨削外的所有磨削加工。

乳化液的缺点是细菌、霉菌容易繁殖，使乳化液中的有效成分产生化学分解而发臭、变质，所以一般都应加入毒性小的有机杀菌剂。

4.乳化液的维护和管理乳化液的维护保养比油基切削液要复杂得多。

当配制乳化液时，要先将水加入水箱，然后边搅拌边加入乳化油。

要避免将水加入油中，否则会得到油包水型乳化液，这类乳化液的黏度大，不适合一般的切削使用。

配制乳化液所用的水十分重要，含各种矿物质和盐的硬水常会妨碍乳化过程。

用硬水配制的乳化液常会迅速分层，析出大量的油和不溶于水的皂，影响使用的效果。

另外，如水质太软，泡沫就有可能增多。

所以配制乳化液时要预先了解水质的情况，如水质太硬必须经过预处理，可在水中加入质量分数为0.1%～0.3%的三聚磷酸钠或二乙胺乙酸钠可起到降低水质硬度的作用。

但加入三聚磷酸钠过多会导致细菌、霉菌的繁殖。

所以如果当地的自来水硬度过大，最好使用去离子水。

乳化液中含有的脂肪油和不饱和脂肪酸很容易被微生物侵蚀。

乳化液中经常遇到的微生物有细菌、霉菌和藻类三类，这三类微生物对乳化㳖的稳定性有不利影响。

乳化型切削液在铝合金加工中的应用【摘要】切削液在机械零部件加工过程中是不可或缺的元素，相比钢铁材质的加工，铝合金加工对切削液的冷却、润滑性能要求更高。

切削液的浓度、压力、流量等工艺指标对工件的加工质量有巨大的影响。

在选用切削液时应从公司的实际情况出发，在保障零件加工质量的同时，兼顾通用性、兼容性、经济性。

【关键词】切削液；铝合金；加工在金属切削过程中，金属和刀具界面会产生大量的热，其温度可达到600～1000℃。

这对工件表面质量、尺寸精度、刀具的使用寿命、动能消耗及生产效率都有很大的影响。

切削过程中产生的切屑停留会对后续加工工序产生不良影响，如刮花已加工表面、堵塞螺纹孔等；切屑进入夹具体，粘附在夹具定位基准上，影响工件的装夹精度；切屑携带大量的热量堆积在工作台、机床护板上，使机床产生热变形，影响零部件的加工精度。

切削液的使用，能及时带走切削产生的热量，大流量切削液的冲刷作用，使切屑能及时的脱离已加工表面，清洗夹具和机床护板，从而使工件达到良好的加工质量。

1 切削液的分类切削液大体可以分为两大系列：非水溶性（油基）和水溶性（水基）切削液[1]。

油基切削液（也称切削油），以矿物油为基础，用于苛刻的加工场合。

粘度低的用于冲洗、冷却场合，如深孔加工，粘度高的用在间歇性切削，如齿轮切削、重型车削等。

水溶性切削液按矿物油在其中的含量及液滴的大小等可以分为三类：乳化液、半合成切削液及全合成切削液。

乳化液是比较早的传统型的切削液，基础油含量在60%以上，它的稀释液不透光而呈乳白色。

全合成切削液中不含任何基础油，其中的主要成分是防锈剂、表面活性剂及一些性能添加剂，它的所有组分均是完全水溶性的，在稀释后呈完全透明状。

含油量介于两者之间的为半合成切削液。

2 乳化液三个工艺指标对铝合金加工的影响在铝合金切削加工过程中，乳化液的浓度、压力、流量这三个工艺指标选择对零部件的加工质量产生巨大影响。

2.1 乳化液的浓度选择在工厂现场使用的切削液，是由切削液浓缩物加水稀释而成的工作液。

水基切削液一、名词解释：水基切削液：是将油剂或浓缩液---也就是我们通常所说的原液---用大量的水稀释的切削液，我们现在接触的水基切削液配比一般是100(水)：3~8(原液)，某些切削液的配比也会达到100：20。

水基切削液一般分为三大类，即乳化液、半合成切削液和全合成切削液。

乳化液：由乳化油与水配置而成。

乳化油主要是由50%～80%的矿物油、乳化剂、防锈剂、油性剂、极压剂和防腐剂等组成。

稀释液不透明，呈乳白色。

半合成切削液：半合成切削液也称微乳化切削液，它的浓缩液由少量矿物油(含量为5%～30%)，油性剂、极压剂、防锈剂、表面活性剂和防腐剂等组成。

稀释液油滴直径小于1µm，稀释液呈透明状或半透明状全合成切削液：合成切削液浓缩液不含矿物油，由水溶性防锈剂、油性剂、极压剂。

表面活性剂和消泡剂等组成。

稀释液呈透明状或半透明状。

二、水基切削液的特性乳化液润滑极压性较好，清洗性能较好。

但乳化液中的油相油滴较大，导致金属加工冷却性较差。

同时由于乳化液稳定性差，所以乳化液在使用一段时间后，会出现变味变臭的现象，这种情况在夏天温度高的时候尤为明显。

另外，由于乳化液呈乳白色不透明，所以在加工过程中很难观察切削状况，但是乳化液在三种水基切削液中是最便宜的一种。

半合成切削液与乳化液很相似，但是由于半合成切削液添加了更多的表面活性剂，所以油滴分散得更细小，更稳定，所以相对于乳化液来说更不容易变质，使用的时间更长。

加工过程中的冷却性、润滑性都比较好，清洗性也很好。

全合成切削液中不含任何油基(如矿物油）成分，而采用具有润滑作用的水溶性合成酯类添加其他成分配制而成。

全合成切削液除的润滑性、加工冷却性和清洗方面的性能尤为优异。

但是全合成切削液容易洗掉机床部件上的润滑油，而对机床的润滑造成影响，并且能够在一些接触面上形成锈蚀，所以使用全合成切削液对机床的防锈管理提出了更高要求。

三、使用水基切削液中需要注意的问题1、选择首先是安全，关注切削液的MSDS(Material Safety Data Sheet即化学品安全说明书)，它提供化学品的理化参数、燃爆性能、对健康的危害、安全使用贮存、泄漏处置、急救措施以及有关的法律法规等十六项内容，避免使用者受到化学品的潜在危害。

微乳化液按切削液的性质划分，切削液可分为纯油性和水溶性两大类。

水溶性切削液根据成分的不同，又可分为乳化液、半合成液(微乳化液)、合成液三种。

微乳化液是介于乳化液和合成液之间的新型切削液，是继乳化切削液、合成切削液之后，水基切削液的新一代产品，它是微乳化油经水高倍稀释后形成的微乳状、半透明的液体。

微乳化液克服了乳化液易腐败、清洗性能差及合成切削液侵蚀机床漆面、润滑性能差等缺陷，避免了油污污染、发霉变质等弊病，综合了乳化液和合成液的优点，有油性、水性双重的极压、润滑、冷却、防锈和清洗能力，是新一代的理想机加工润滑冷却介质。

编辑本段原理在金属切削加工过程中刀具与工件之间的关系十分复杂，因不同的切削过程也存在着很大差异，但其润滑过程中的特征基本相似。

在金属切削过程中主要存在着三种变形区：第Ⅰ变形区，被切削金属层在刀具的作用下发生塑性变形，产生剪切滑移。

第Ⅱ变形区，切屑沿前刀面排出时，进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处的金属纤维化。

第Ⅲ变形区，已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压、摩擦和回弹，造成纤维化加工硬化。

从这三个变形区来看切削液几乎不可能进入第Ⅰ变形区，有可能进入的是第Ⅱ、第Ⅲ变形区。

切削液通过切屑与前刀面之间，及切削刃与工件表面之间存在的微小间隙渗透到变形区，在刀具与切屑、刀具与工件的表面上形成吸附薄膜，呈边界润滑状态，它减小了前刀面与切屑、后刀面与已加工表面之间的摩擦和变形，起到了润滑、冷却的作用。

因此，切削液的选用是极其重要的，其润滑性、冷却性及清洗性是机械加工中要求具备的基本性能。

根据加工的不同，选用的切削液的性能也有其侧重点，如在用丝锥攻螺纹时，一般情况下侧重于切削液的润滑性能；但在加工盲孔螺纹时，切削液的清洗性及加工后清除的难易程度则又极其重要；而在磨削加工过程中，则侧重于切削液的冷却及清洗性能等。

因此，在选用切削液时必须慎重，要根据不同的加工方法、零件材质等方面来全面考虑。

三大类金属加工液优缺点一、常用三大类金属加工液产品使用性能的区别1、水溶液类：水溶液是以水为首要成分的金属加工液。

水的导热功能和冷却效果好，但单纯的水简单使金属生锈，润滑功能差。

因而，常在水溶液中参加必定量的添加剂，如防锈添加剂、外表活性物质和油性添加剂等，使其既具有杰出的防锈功能，又具有必定的润滑功能。

在制造水溶液时，要特别注意水质状况，如果是硬水，有必要进行软化处置。

2、乳化型金属加工液类：乳化型金属加工液是将乳化油用95%～98%的水稀释而成，呈乳白色或半透明状的液体，具有杰出的冷却效果。

但润滑、防锈功能较差。

通常再参加必定量的油性、极压添加剂和防锈添加剂，制造成极压乳化型金属加工液或防锈乳化型金属加工液。

3、切削油类：切削油的首要成分是矿物油，少量选用动物油或复合油。

纯矿物油不能在冲突界面构成巩固的润滑和防锈效果。

金属加工液的选用1.粗加工时金属加工液的选用，粗加工时，加工余量大，所用切削用量大，发生很多的切削热。

选用高速钢铣刀切削时，运用金属加工液的首要意图是下降切削温度，削减铣刀磨损。

硬质合金刀具耐热性好，通常不必金属加工液，必要时可选用低浓度乳化型金属加工液或水溶液。

但有必要接连、充分地浇注，避免处于高温状况的硬质合金刀片发生宏大的内应力而呈现裂纹。

2.精加工时半合成型金属加工液的选用，精加工时，需求外表粗糙度值较小，通常选用润滑功能较好的金属加工液，如高浓度的乳化型金属加工液或含极压添加剂的切削油。

3.依据工件材料的性质选用金属加工液，切削塑性材料时需用金属加工液。

切削铸铁、黄铜等脆性材料时，通常不必金属加工液，避免崩碎切屑黏附在机床的运动部件上。

加工高强度钢、高温合金等难加工材料时，因为切削加工处于极压润滑冲突状况，故应选用含极压添加剂的金属加工液。

切削有色金属和铜、铝合金时，为了得到较高的外表质量和精度，可选用10%～20%的乳液化、火油或火油与矿物油的混合物。

但不能用含硫的金属加工液，因硫对有色金属有腐蚀效果。