光學加工用水基潤滑冷卻液中防銹添加劑的研究

楊改霞

廣州有色金屬研究院精細化工研究開發(fā)中心，廣東 廣州 510650

光學加工用水基潤滑冷卻液中防銹添加劑的研究

楊改霞

廣州有色金屬研究院精細化工研究開發(fā)中心，廣東 廣州 510650

選擇硼酸酯、苯甲酸鈉和植酸作為光學冷加工用水基潤滑冷卻液中的復合防銹添加劑，并通過對鑄鐵試片、碳鋼試片和純鋁試片的腐蝕性試驗及灰口鑄鐵片的防銹性試驗，確定各成分的添加量．試驗結果表明，當w(硼酸酯)=6%，w(苯甲酸鈉)=4%及w(植酸)=9%時，添加有復合防銹添加劑的水基潤滑冷卻液對光學設備能起到很好的防銹保護作用．

光學潤滑冷卻液；防銹添加劑；硼酸酯；苯甲酸鈉；植酸

近年來，國內外在光學玻璃冷加工過程中主要使用水基潤滑冷卻液．該冷卻液具有冷卻、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．若水基潤滑冷卻液防銹性能不好，會造成光學冷加工設備的銹蝕，使設備加工精度降低及使用壽命縮短．所以，水基潤滑冷卻液的防銹性能非常重要．

水基潤滑冷卻液中添加的水溶性防銹劑，包括有機防銹劑和無機防銹劑．常用的無機防銹劑有亞硝酸鈉、重鉻酸鉀、硼酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽等，由于無機防銹劑有毒性、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防銹劑方面發(fā)展．常用的有機防銹劑有脂肪酸皂、羧酸、磺酸鹽、胺類、酰胺、酯類及磷酸酯等，它們通過物理和化學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[1]．醇胺類化合物與硼酸的反應物硼酸酯具有防銹作用，可與其它防銹添加劑配合使用，應用于水基玻璃潤滑冷卻液中[2-3]．

本文以硼酸酯、苯甲酸鈉和植酸作為光學玻璃用水基潤滑冷卻液中的復合防銹添加劑，通過對鑄鐵試片、碳鋼試片和純鋁試片的腐蝕性試驗及灰口鑄鐵片的防銹性試驗，考察復合防銹添加劑中各成分的腐蝕性能和防銹性能，以確定各成分的最佳添加量．

1 試驗部分

1.1 原 料

一級灰口鑄鐵標準腐蝕試片、Q235碳鋼標準腐蝕試片、純鋁標準腐蝕試片，水基潤滑冷卻液濃縮液（自制），硼酸酯、苯甲酸鈉及植酸均為工業(yè)品．

1.2 水基潤滑冷卻液的制備

取適量硼酸酯、苯甲酸鈉和植酸，將它們加入至一定量的水基潤滑冷卻液濃縮液中，配制成濃縮混合液20 g，然后加入自來水稀釋至400 g，充分攪拌均勻，即制成使用濃度為5%的水基潤滑冷卻液工作液．

1.3 水基潤滑冷卻液工作液的防銹性測試方法

按照GB6144-85中規(guī)定的方法，進行水基潤滑冷卻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潤滑冷卻液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24 h后取出試片，觀察其表面，若無銹蝕、光澤如新即為合格．

鑄鐵單片防銹試驗:將鑄鐵試片用剛玉砂紙磨光，再用脫脂棉蘸無水酒精擦洗并吹干，然后用吸管吸取水基潤滑冷卻液工作液，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4～5 mm，將滴有工作液的試片放置于干燥器隔板上（干燥器底部需放入少量水），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48 h后取出試片，觀察其表面，若五點都沒有銹跡為A級（合格），四點無銹為B級，三點無銹為C級，四至五點有銹為D級．

鑄鐵疊片防銹試驗:將兩片同樣大小的金屬試片磨光、擦洗，用電吹風吹干，其中一片平放在干燥器的隔板上，試片磨光面向上，用吸管吸取水基潤滑冷卻液工作液，涂布在試片上，再用另一塊試片的磨光面重疊其上，注意使試片上下片對齊，以防兩試片滑開，造成試驗誤差，然后合上干燥器蓋并置于已恒溫至35±2℃的恒溫箱中，連續(xù)試驗8 h后打開兩試片，用脫脂棉蘸無水乙醇擦洗，立即觀察距試片邊緣1 mm以內兩疊面，若無銹蝕或無明顯迭印即為合格．

2 結果與討論

2.1 硼酸酯用量對防銹性能的影響

取苯甲酸鈉0.8 g、植酸1.8 g、硼酸酯的用量按照表1所示改變，將它們分別加入到一定量的水基潤滑冷卻液濃縮液中，配成濃度為5%的水基潤滑冷卻液工作液，然后測定工作液對灰口鑄鐵試片、Q235碳鋼試片及純鋁試片的防銹性能．

表1 硼酸酯用量對防銹性的影響Table 1 Effect of boric acid ester on rust resistance

由表1可知，在其它成分含量固定不變的情況下，當硼酸酯添加量為1.2 g，即質量分數(shù)為6%時，工作液即可滿足鑄鐵單片、疊片和Q235碳鋼試片以及純鋁試片的防銹性能要求．因此，試驗確定水基潤滑冷卻液中硼酸酯的加入量為6%．

2.2 苯甲酸鈉用量對防銹性能的影響

取硼酸酯1.2 g、植酸1.8 g、苯甲酸鈉的用量按照表2所示改變，將它們分別加入到一定量的水基潤滑冷卻液濃縮液中，配成濃度為5%的水基潤滑冷卻液工作液，然后測定工作液對灰口鑄鐵試片、Q235碳鋼試片及純鋁試片的防銹性能．

由表2可知，在該體系條件下，當苯甲酸鈉添加量為0.6 g，即質量分數(shù)為3%時，工作液即可滿足鑄鐵試片、Q235碳鋼試片以及純鋁試片的防銹性能要求．考慮在實際應用過程中，多種光學冷加工設備及所選用金屬材料的多樣性，最終確定水基潤滑冷卻液中苯甲酸鈉的加入量為4%．

表2 苯甲酸鈉用量對防銹性的影響Table 2 Effect of benzoic acid sodium on rust resistance

2.3 植酸用量對防銹性能的影響

取硼酸酯1.2 g、苯甲酸鈉0.8 g、植酸的用量按照表3所示改變，將它們分別加入到一定量潤滑冷卻液濃縮液中，配成濃度為5%的水基潤滑冷卻液工作液，然后測定工作液對灰口鑄鐵試片、Q235碳鋼試片及純鋁試片的防銹性能．

由表3可知，在其它成分固定不變的情況下，植酸的添加量對水基潤滑冷卻液的防銹性有較大影響．當植酸添加量為1.8 g，即質量分數(shù)為9%時，工作液即可滿足鑄鐵單片、疊片和Q235碳鋼試片以及純鋁試片的防銹性能要求．因此，最終確定水基潤滑冷卻液中植酸的加入量為9%．

表3 植酸用量對防銹性的影響Table 3 Effect of phytic acid on rust resistance

通過上述試驗確定:硼酸酯、苯甲酸鈉和植酸作為光學玻璃冷加工用水基潤滑冷卻液中的復合防銹添加劑，它們的添加量分別為6%，4%和9%．將添加有上述復合防銹添加劑的光學玻璃水基潤滑冷卻液應用于光學玻璃冷加工過程中，其對光學加工設備表現(xiàn)出良好的防銹保護作用．

3 結 論

通過試驗確定硼酸酯、苯甲酸鈉和植酸作為光學玻璃冷加工用水基潤滑冷卻液中的復合防銹添加劑，并通過對灰口鑄鐵片、Q235鋼片以及純鋁試片進行防銹及腐蝕性試驗，確定了它們在復合防銹劑中的添加量分別為6%，4%和9%．

[1]蔣海珍．新型水溶性防銹抗磨多功能添加劑的研究[D]．上海:上海大學，2006．

[2]WATANBE S，F(xiàn)UJITA T，SAKAMOTO M．Characteristic properties of cutting fluid additives derived from the products of boric and various aminoalcohols[J]．Journal of Materials Science Letters，1996，15(3):1111-1114．

[3]廖德仲．切削液防銹劑的研究[J]．潤滑與密封，2004，29(4):83-84．

The research of anti-rust additives in water-based lubricating and cooling fluids for optical equiments

YANG Gaixia
Center of Fine Chemicals Research and Development，Guangzhou Research Institute of Non-ferrous Metals，Guangzhou510650，China

In this paper water-soluble boric acid ester,sodium benzoate and phytic acid were used as anti-corrosion composite additives in water-based lubricating and cooling fluids for optical equiments.Effects of contents of each additive in composites on anti-corrosion and anti-rust were investigated in detail by testing cast iron,carbon steel and pure aluminum chips.The water-based lubricating and cooling fluids with 6%boric acid ester,4%sodium benzoate and 9%phytic acid showed the best corrosion protection for optical equipments.

optical lubricating and cooling fluids；anti-rust additives；boric acid ester；sodium benzoate；phytic acid

O62

A

1673-9981(2012)02-0118-03

2012-04-20

楊改霞（1968-），河南湯陽人，高級工程師，碩士．