楊改霞

廣州有色金屬研究院精細(xì)化工研究開(kāi)發(fā)中心，廣東 廣州 510650

光學(xué)加工用水基潤(rùn)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(xì)化工研究開(kāi)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(xué)冷加工用水基潤(rùn)滑冷卻液中的復(fù)合防銹添加劑，并通過(guò)對(duì)鑄鐵試片、碳鋼試片和純鋁試片的腐蝕性試驗(yàn)及灰口鑄鐵片的防銹性試驗(yàn)，確定各成分的添加量．試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)w(硼酸酯)=6%，w(苯甲酸鈉)=4%及w(植酸)=9%時(shí)，添加有復(fù)合防銹添加劑的水基潤(rùn)滑冷卻液對(duì)光學(xué)設(shè)備能起到很好的防銹保護(hù)作用．

光學(xué)潤(rùn)滑冷卻液；防銹添加劑；硼酸酯；苯甲酸鈉；植酸

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在光學(xué)玻璃冷加工過(guò)程中主要使用水基潤(rùn)滑冷卻液．該冷卻液具有冷卻、清洗效果好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著潤(rùn)滑性不足及防銹性差等缺點(diǎn)．若水基潤(rùn)滑冷卻液防銹性能不好，會(huì)造成光學(xué)冷加工設(shè)備的銹蝕，使設(shè)備加工精度降低及使用壽命縮短．所以，水基潤(rùn)滑冷卻液的防銹性能非常重要．

水基潤(rùn)滑冷卻液中添加的水溶性防銹劑，包括有機(jī)防銹劑和無(wú)機(jī)防銹劑．常用的無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)防銹劑有毒性、污染環(huán)境，以及價(jià)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、羧酸、磺酸鹽、胺類、酰胺、酯類及磷酸酯等，它們通過(guò)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[1]．醇胺類化合物與硼酸的反應(yīng)物硼酸酯具有防銹作用，可與其它防銹添加劑配合使用，應(yīng)用于水基玻璃潤(rùn)滑冷卻液中[2-3]．

本文以硼酸酯、苯甲酸鈉和植酸作為光學(xué)玻璃用水基潤(rùn)滑冷卻液中的復(fù)合防銹添加劑，通過(guò)對(duì)鑄鐵試片、碳鋼試片和純鋁試片的腐蝕性試驗(yàn)及灰口鑄鐵片的防銹性試驗(yàn)，考察復(fù)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(yàn)部分

1.1 原 料

一級(jí)灰口鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片、Q235碳鋼標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片、純鋁標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片，水基潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑冷卻液濃縮液中，配制成濃縮混合液20 g，然后加入自來(lái)水稀釋至400 g，充分?jǐn)嚢杈鶆颍粗瞥墒褂脻舛葹?%的水基潤(rùn)滑冷卻液工作液．

1.3 水基潤(rùn)滑冷卻液工作液的防銹性測(cè)試方法

按照GB6144-85中規(guī)定的方法，進(jìn)行水基潤(rùn)滑冷卻液腐蝕性能及防銹性能的測(cè)試．

腐蝕性試驗(yàn):將兩面磨光的試片全浸在已配制好的潤(rùn)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(yàn)24 h后取出試片，觀察其表面，若無(wú)銹蝕、光澤如新即為合格．

鑄鐵單片防銹試驗(yàn):將鑄鐵試片用剛玉砂紙磨光，再用脫脂棉蘸無(wú)水酒精擦洗并吹干，然后用吸管吸取水基潤(rùn)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(yàn)48 h后取出試片，觀察其表面，若五點(diǎn)都沒(méi)有銹跡為A級(jí)（合格），四點(diǎn)無(wú)銹為B級(jí)，三點(diǎn)無(wú)銹為C級(jí)，四至五點(diǎn)有銹為D級(jí)．

鑄鐵疊片防銹試驗(yàn):將兩片同樣大小的金屬試片磨光、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，用吸管吸取水基潤(rùn)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(duì)齊，以防兩試片滑開(kāi)，造成試驗(yàn)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(yàn)8 h后打開(kāi)兩試片，用脫脂棉蘸無(wú)水乙醇擦洗，立即觀察距試片邊緣1 mm以內(nèi)兩疊面，若無(wú)銹蝕或無(wú)明顯迭印即為合格．

2 結(jié)果與討論

2.1 硼酸酯用量對(duì)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(rùn)滑冷卻液濃縮液中，配成濃度為5%的水基潤(rùn)滑冷卻液工作液，然后測(cè)定工作液對(duì)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(duì)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(dāng)硼酸酯添加量為1.2 g，即質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，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(yàn)確定水基潤(rùn)滑冷卻液中硼酸酯的加入量為6%．

2.2 苯甲酸鈉用量對(duì)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(rùn)滑冷卻液濃縮液中，配成濃度為5%的水基潤(rùn)滑冷卻液工作液，然后測(cè)定工作液對(duì)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(dāng)苯甲酸鈉添加量為0.6 g，即質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，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(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，多種光學(xué)冷加工設(shè)備及所選用金屬材料的多樣性，最終確定水基潤(rùn)滑冷卻液中苯甲酸鈉的加入量為4%．

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

2.3 植酸用量對(duì)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(rùn)滑冷卻液濃縮液中，配成濃度為5%的水基潤(rùn)滑冷卻液工作液，然后測(cè)定工作液對(duì)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(duì)水基潤(rùn)滑冷卻液的防銹性有較大影響．當(dāng)植酸添加量為1.8 g，即質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%時(shí)，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(rùn)滑冷卻液中植酸的加入量為9%．

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

通過(guò)上述試驗(yàn)確定:硼酸酯、苯甲酸鈉和植酸作為光學(xué)玻璃冷加工用水基潤(rùn)滑冷卻液中的復(fù)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(fù)合防銹添加劑的光學(xué)玻璃水基潤(rùn)滑冷卻液應(yīng)用于光學(xué)玻璃冷加工過(guò)程中，其對(duì)光學(xué)加工設(shè)備表現(xiàn)出良好的防銹保護(hù)作用．

3 結(jié) 論

通過(guò)試驗(yàn)確定硼酸酯、苯甲酸鈉和植酸作為光學(xué)玻璃冷加工用水基潤(rùn)滑冷卻液中的復(fù)合防銹添加劑，并通過(guò)對(duì)灰口鑄鐵片、Q235鋼片以及純鋁試片進(jìn)行防銹及腐蝕性試驗(yàn)，確定了它們?cè)趶?fù)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(xué)，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(rùn)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(yáng)人，高級(jí)工程師，碩士．