在金屬切削過程中,工件表面常粘有金屬粉末、砂粒、油等污垢。為除去這些污垢,使切削液具有一定的洗滌能力,可在切削液中加入適量堿性物質如碳酸鈉、三乙醇胺,或其他表面活性劑如非離子表面活性劑如平平加、0P-7、OP-10等;陰離子烷基糖苷表面活性劑如脂肪酸皂、烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉等。切削液的清洗作用是潤滑、滲透、分散等綜合作用的結果。若采用非離子性表面活性劑和陰離子表面活性劑復配能起到顯著降低切削液表面張力的作用,從而滿足切削液的清洗作用。
在水溶性切削液中防銹劑必不可少。防銹性能對于加工部位的質量、產品合格率以及機床的保養等有著十分重要的意義。切削液中使用的防銹劑許多都是表面活性劑,如油溶性防銹劑有石油磺酸鹽(鈉、鈣、鋇鹽等)、金屬皂等;水溶性防銹劑有單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、油酸三乙醇胺、十二烷基二乙醇酰胺等。開發防銹性能良好、環境友好的水溶性防銹劑是近年來的發展趨勢。
水溶性防銹劑是合成液中的主要添加劑,最常用的水溶性防銹劑是亞硝酸鈉,但因其與有機胺反應能生成有致癌作用的亞硝胺,已相繼被各國禁用。為此開發了一系列能夠替代亞硝酸鈉的新型防銹劑,主要替代品有硼酸鹽、羧酸鹽、磷酸鹽、磺酸鹽等幾大類。
一般認為硼酸鹽與羧酸鹽的作用機理屬吸附型,其分子中極性基韌吸附于金屬表面而起到防銹效果,但也有人認為硼酸鹽具有陽極鈍化作用。研究發現硼酸鹽及羧酸鹽單獨使用時,防銹效果均不理想。但硼酸鹽和羧酸鹽兩者復配后,其防銹效果良好。硼酸鹽和羧酸鹽復合配比為2:1時防銹性能加強,該復配體系在用量相當的條件下,防銹性能與亞硝酸鈉相當。
環已六醇六磷酸酯,外觀為褐色黏稠狀液體,是一種從糧食作物中提取的無毒化工產品,因其分子結構中具有能同金屬配合的24個氧原子、12個羥基和6個磷酸基,與金屬接觸時極易在金屬表面形成一層致密的有機單分子保護膜,使金屬的電極電位變得和鉑、金一樣,從而有效地阻止了金屬的腐蝕。
實驗結果表明,環己六醇六磷酸酯對鋼、鑄鐵、銅、鋁均有優良的防銹能力。將環己六醇六磷酸酯與防霉劑、潤滑劑、消泡劑、表面活性劑等配制成水基金屬切削液具有優良的潤滑、冷卻、洗滌、防銹等綜合功能。其配方為:0.4%潤滑劑(合成),0.3%消泡劑,0.85%環己六醇六磷酸酯復合防銹劑,余量為水。切削液的pH值為8.5~9.5。
在切削液的研制中,發現油酸--7,醇酰胺在油基切削液中對黑色金屬有很好的防銹性能,但不適用于水基合成切削液,它對酸、鹽等電解質很敏感,易水解,不宜在酸性環境和硬水條件下使用。為此,應對油酸醇酰胺改性,以制備既具有良好的防銹性,而且耐水解能力強的水溶性油酸酰胺基表面活性劑。我們知道欲提高疏水性油的親水性,可向疏水性油的分子上引入親水性基團,如-COOH、-CONH2、-S03H、-NH2、-SH等。