水基防銹劑MET-486 在全合成切削液中的應(yīng)用研究

宋揚揚

（陜西省石油化工研究設(shè)計院，陜西 西安 710054）

金屬的銹蝕是生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的問題，全世界每年因生銹而報廢的鋼鐵達(dá)幾千萬噸，我國2000年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)5000 億人民幣[1]。目前金屬的加工及儲存逐漸開始使用合成切削液。該切削液具有冷卻、清洗效果好等優(yōu)點，但也存在著潤滑性不足及防銹性差等缺點。若切削液防銹性能不好，會造成工件及車床的銹蝕，嚴(yán)重影響生產(chǎn)過程及工件質(zhì)量。所以，合成切削液的防銹性能非常重要。

合成切削液中添加的水溶性防銹劑，包括有機(jī)防銹劑和無機(jī)防銹劑。常用的無機(jī)防銹劑有亞硝酸鈉、鉬酸鹽、鎢酸鹽等，過去工業(yè)上使用的防銹劑大多是亞硝酸鈉。亞硝酸鹽型防銹液具有價廉易得、效果良好及使用方便等明顯優(yōu)點，故被廣泛使用，但近年來證明亞硝酸鹽能夠轉(zhuǎn)換成致癌物質(zhì)因而其使用和排放受到嚴(yán)格限制[2～4]。由于無機(jī)防銹劑有毒性、污染環(huán)境以及價格等原因，現(xiàn)水溶性防銹劑主要向有機(jī)防銹劑方面發(fā)展。常用的有機(jī)防銹劑有脂肪酸皂、磺酸鹽、羧酸、胺類、酰胺、酯類及磷酸酯等，它們通過物理和化學(xué)作用吸附在金屬表面上，從而改變金屬表面的狀態(tài)，起到防銹作用。有機(jī)羧酸酯類化合物具有防銹作用，廣泛應(yīng)用于水基金屬加工液中[5～7]。

MET-486 是我們研制開發(fā)用于黑色金屬的有機(jī)型水基防銹劑。本文我們以MET-486 作為合成切削液防銹添加劑，通過對鑄鐵試片和碳鋼試片的腐蝕性試驗及灰口鑄鐵片的防銹性試驗，考察其最佳添加量。

1 試驗部分

1.1 原料

MET-486 型水基防銹劑(自制)，全合成切削液濃縮液(自制)，市售商品型合成切削液。一級灰口鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片，Q235 碳鋼標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片。

1.2 全合成切削液的制備

1.2.1 全合成切削液工作液制備

取適量MET-486，將其加入一定量的全合成切削液濃縮液中，配置混合液共50g，攪拌均勻，用自來水稀釋至1000g，即配置成使用濃度為5%的工作液。

1.2.2 相容性試驗

按照上述比例重新配置混合濃縮液400g，在不斷攪拌下將其加熱到80℃，停止加熱，室內(nèi)加蓋存放，自然冷卻至室溫，然后攪拌均勻，取200g 置于250mL 白色具塞廣口瓶中，室內(nèi)常溫存放，觀察樣品外觀變化，無明顯變化為合格。

1.3 全合成金屬切削液工作液的防銹性測試方法

按照GB 6144-2010 中規(guī)定的方法，進(jìn)行工作液腐蝕性能及防銹性能的測試。

腐蝕性試驗：將兩面磨光的試片全浸在已配制好的工作液中并加蓋玻璃罩，然后置于已恒溫至(55±2)℃的恒溫箱中，連續(xù)試驗24h 后取出試片，觀察其表面，若無銹蝕、光澤如新即為合格。

單片防銹試驗：將試片磨光，再用脫脂棉蘸丙酮擦洗并吹干，吸取工作液，按梅花格式滴5 滴于試片磨光面上，每滴工作液的直徑約為4～5mm，將滴有工作液的試片放置于干燥器隔板上（底部有水），加蓋玻璃罩并合上干燥器蓋，置于已恒溫至(35±2)℃的恒溫箱中，連續(xù)試驗48h 后取出試片，觀察其表面，若5 點都沒有銹跡為A 級，4 點無銹為B 級，3點無銹為C 級，4～5 點有銹為D 級。

疊片防銹試驗：將2 片同樣大小的試片磨光、擦洗，用電吹風(fēng)吹干，其中一片平放在干燥器的隔板上，試片磨光面向上，用吸管吸工作液涂布在試片上，再用另一塊試片的磨光面重疊其上，注意使試片上下對齊，以防兩試片滑開，造成試驗誤差，置于已恒溫至(35±2)℃的恒溫箱中，連續(xù)試驗8h 后打開兩試片，用脫脂棉蘸丙酮擦洗，立即觀察距離試片邊緣1mm 以內(nèi)兩疊面，若無銹蝕或無明顯銹蝕即為合格。

2 結(jié)果及討論

2.1 MET-486 水基防銹劑

MET-486 是一種有機(jī)合成型水基防銹劑，不含無機(jī)鹽，不含油，主要用于黑色金屬特別是鑄鐵件工序間的防銹，常用量為3%～10%，室內(nèi)防銹可達(dá)3個月。其典型數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 MET-486 水基防銹劑的典型數(shù)據(jù)Table1 Typical data for water-based rust inhibitor MET-486

2.2 工作液中MET-486 添加量對防銹性的影響

工作液中MET-486 添加量對防銹性的影響結(jié)果見表2。由表2 可知，在同一種濃縮液中加入不同量的MET-486，稀釋30 倍，確保防銹劑用量分別為0.05%、0.1%、0.3%、0.5%和1.0%。當(dāng)添加量為0.1%時，就相當(dāng)于3%的亞硝酸鈉，添加量小，防銹效果好，完全可以代替亞鈉作為水基切削液的主要防銹劑。

表2 MET-486 用量對防銹性的影響Table2 Effect of MET-486 on rust resistance

2.3 應(yīng)用

我們將MET-486 水基防銹劑提供給漢中一家切削液生產(chǎn)企業(yè)用于解決乳化液及合成切削液的防銹問題。由于各種原因，該公司客戶在黑色金屬切、磨削加工中使用其切削液極易生銹，嘗試加入其他防銹劑，效果均不理想，后在母液中加入MET-486水基防銹劑，相容性較好，配置為5%的工作液，室內(nèi)存放10d 未銹，效果明顯。

3 結(jié)論

通過對灰口鑄鐵片和Q235 鋼片進(jìn)行防銹及腐蝕性試驗，我們研發(fā)的MET-486 水基防銹劑可作為優(yōu)良的水基防銹劑添加在全合成金屬切削液中，相容性好，低濃度就可達(dá)到亞硝酸鈉的水平，明顯提高切削液對黑色金屬的防銹能力。

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