內容提要
金屬加工液是機械製造中重要的物料,對工件起著冷卻、清洗、潤滑和防鏽等作用。水基金屬加工液在環境影響和部分性能方面有一定的優勢,產量和用量正在逐步擴大。
本書以水基金屬加工液最基礎的要素——表面活性劑開篇,之後對水基冷卻和潤滑加工液、水基清洗液、水基防鏽液、水基淬火液分別進行了介紹,包括各類產品的性能、標準和套用要點。最後,深入討論了水基金屬加工用液與清潔生產。
本書是金屬加工液產品研究和開發人員的良師益友,對金屬加工工藝技術人員正確選用金屬加工液也大有裨益。
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金屬加工液是指金屬在加工過程中所需耗用的工作液。按加工方式、使用功能的差異,可以劃分為冷卻/潤滑用、暫時性防腐蝕用、熱處理用和金屬清洗用四個領域。
在ISO6743?1—87潤滑油的分類標準中,對應的有M組即金屬切削和成形加工用(ISO6743?7)、R組即金屬暫時性保護防腐蝕用(ISO6743?8)和U組即金屬熱處理用(ISO6743?14)。金屬清洗用工作液不屬於ISO6743?1系列,在ISO的其他標準中亦未被查到。
以上四類金屬加工用液中,都包括所謂的油基產品和水基產品。在M組中,油基、水基兩類產品的消耗量的比例在各國之間是有差異的,其中英國、美國、日本大致各為一半,而德國水基產品的量卻只占35%上下。至於R組,油基產品即防鏽油品卻是主流,占95%以上。在U組中,水基產品仍在發展中,國外的品牌產品已得到愈來愈多的認可,但在總量上仍是少部分。
至於金屬清洗類產品中,關於石油溶劑、有機溶劑與水基產品的耗用比例,很難統計。除了精密零件和電子元件外,在很多場合下可能還是水基產品比較實用,更適合於流水線上作業。所以水基產品的總量可能是巨大的,尤其是在表面處理和塗裝前處理用。
目錄
第1章表面活性劑1
11表面活性劑及其在水基金屬加工用液中的套用1
12表面自由能與界面張力3
121表面自由能3
122界面張力7
13表面活性劑的性質9
131溶液的表面性質9
132吉布斯吸附公式與膠束14
133表面活性劑的幾項重要作用及原理16
14表面活性劑的分類23
141陰離子表面活性劑26
142陽離子表面活性劑30
143兩性表面活性劑32
144非離子型表面活性劑33
15表面活性劑的化學結構與性質的關係40
151表面活性劑的HLB值41
152表面活性劑的憎水基種類與性質的關係45
153表面活性劑的分子結構、分子量與性質的關係45
16乳化液的形成、穩定與破乳48
161乳化液的物理性質48
162O/W型乳化液的形成與穩定49
163HLB概念的套用和鐘形曲線51
164O/W型乳化液的破乳58
165乳化劑的用量59
166微乳化油與HLB值60
17聚醚等四類表面活性劑61
171聚醚(嵌段複合物)61
172烷基糖苷65
173烷基醇醚胺66
174磷酸酯鹽67
175硼酸酯鹽68
參考文獻70
第2章水基金屬冷卻、潤滑用加工液72
21水基金屬冷卻、潤滑用加工液分類74
211GB 76315中金屬加工潤滑劑的分類75
212JIS K 2241中水溶性切削油的分類79
213GB/T 6144等三個國內標準82
22水基金屬冷卻、潤滑用加工液的作用86
221潤滑作用86
222冷卻作用88
223清洗作用90
224防鏽作用91
225其他相關作用92
23水基冷卻、潤滑金屬加工液的選擇和使用97
24水基冷卻、潤滑金屬加工液的組成及維護104
241組成104
242複合乳化劑及濃縮液109
243使用中的維護110
25四球機試驗與潤滑性的評定115
附21水的硬度換算及軟化120
附22美軍規格MILC46113B(MR)透明切削液濃縮物122
附23與切削液相關的文獻標題目錄127
參考文獻133
第3章水基金屬清洗劑134
31偏鹼性的水基金屬清洗劑135
311殘留油污的多樣性136
312清洗工藝的多樣性137
313清潔生產143
32乳化清洗與半水清洗145
33清潔度與產品質量146
34標準、指標及選擇148
341標準148
342清洗能力148
343腐蝕性與防鏽性150
344pH值及儲備鹼度151
345泡沫性能152
附31JB 4323—85水基金屬清洗劑152
附32部分機械產品清潔度標準目錄154
參考文獻155
第4章水基防鏽用液156
41中性介質緩蝕劑156
411中性介質緩蝕劑分類158
412常用的中性介質緩蝕劑159
42水基防鏽材料162
421RB類水溶性防鏽劑164
422RH類水基防鏽材料165
423RM類水基防鏽材料166
43套用範圍與試驗方法171
431套用與試驗方法171
432液相全浸腐蝕試驗172
433鑄鐵試片水滴與重疊試驗173
434 鐵屑濾紙法174
435濕熱條件下的防鏽性能175
參考文獻176
第5章水基金屬淬火用液177
參考文獻180
第6章水基金屬加工用液與清潔生產181
61清潔生產182
62環境友好的金屬用液183
621環境友好潤滑劑的生態標誌184
622潤滑劑的生物降解186
623潤滑劑的毒性評估189
624環境友好潤滑劑的套用192
625潤滑劑生物降解性評估方法193
63水基金屬加工用液的廢水處理195
631水基金屬加工用液使用中的管理195
632淨化裝置200
633水基切削液的再生處理206
634水基切削液的廢液處理207
參考文獻219
附錄金屬加工液產品簡介220
發展趨勢
從環保、安全和成本等方面考慮,水基金屬加工液必然會取得更快的發展,得到更廣泛的套用。未來水基金屬加工液及添加劑將向以下幾個方面發展:
(1)長效。合理套用殺菌劑、防鏽劑,開發長壽命型水基金屬加工液,減少廢液排放,節約能源,降低成本。
(2)高效。同時隨著機械加工工業的不斷發展,勢必對金屬加工液的性能提出更高的要求,要在高速、高效的條件下同時滿足苛刻的加工要求和對工件、刀具、工具機的保護;不但要確保對不同金屬的適應性,還能滿足不同工藝條件。
(3)環境友好。隨著環保相關法律法規日益完善,對環境保護的要求越來越高,水基金屬加工液及所用添加劑也應符合使用安全,對環境無污染,對生物無毒害等要求。
組成
配製水基金屬加工液使用的添加劑多數是陰離子或非離子型有機物,大部分是液體,便於混合。基本種類包括脂肪酸、鏈烷醇醯胺、酯、磺酸鹽、皂、乙氧基表面活性劑、氯化石蠟、硫化脂肪和油、乙二醇酯、醇胺、聚乙二醇、磺化油、油酯和各種殺菌劑等。水基金屬加工液的很多性質是相互制約的。比如,若有極好的生物性和硬水穩定性,則其廢液可能很難處理;若有極好的潤滑性,則可能不易於清洗。總體來說,水基金屬加工液應該是穩定、低泡、易於後處理的。可以通過實驗來確定其中添加劑最佳種類和數量。