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1、石油学报(石油加工)2001年7月ACTAPETROLEISINICA(PETROLEUMPROCESSINGSECTION)第17卷增刊文章编号:1001-8719(2001)增刊-0032-04合成型切削液防锈性能的研究张倩,张二水(石油化工科学研究院,北京100083)摘要:考察了水溶性防锈剂、水质硬度及表面活性剂对合成型切削液防锈性能的影响。结果表明,选择合适的功能添加剂调配的合成切削液防锈性能较好,并适应较高硬度的水质。关键词:合成切削液;水溶性防锈剂;水质硬度;表面活性剂;防锈中图分类号:TE626.3文献标识码:A合成型切削液(简称合成液)是含大量水和多种水溶性功能添加剂但不
2、含油的水基金属切削液,其主要含有水溶性防锈剂、润滑剂、表面活性剂等,具备防锈、润滑、清洗、冷却等特性。合成液因其透明、不易生菌、操作环境好而在机械加工行业中得到广泛的应用。但由于合成液中含有约95%的水,使机器、刀具、加工工件等易产生锈蚀,而且我国机械加工行业工件在工序间停留时间较长,因此对合成液的防锈性能要求更加苛刻。笔者在试验中发现影响合成液防锈性能的有水溶性防锈剂、水质硬度、表面活性剂等因素。1试验方法[1]合成液防锈性能的评价按GB/T6144-85规定,有单片防锈、叠片防锈法。另外还采用了铁屑法。2结果与讨论2.1水溶性防锈剂的筛选水溶性防锈剂是合成液中的主要添加剂。亚硝酸钠因防
3、锈性好且价廉常被用作防锈剂。70年代美国国立职业安全与保健研究院检查报告表明,亚硝酸钠与有机胺反应能生成被确认为致癌物质的亚硝基胺,因此,亚硝酸钠相继被各国禁用。开发能够替代亚硝酸钠的新型防锈剂势在必行,主要替代品有硼酸盐、[2、3][4]羧酸盐、磷酸盐、磺酸盐等几大类。关于水溶性防锈剂的作用机理,众说不一。从金属腐蚀原理可知,金属腐蚀过程是在腐蚀电池的阳极区和阴极区同时进行的两个电极反应,只要设法阻滞其中的任何一个,或同时阻滞这两个反应,就可以减缓金属腐蚀过程。水溶性防锈剂可分为阳极型、阴极型、混合型、吸附型等。笔者首先考察了作为参比的亚硝酸钠的防锈性能,结果见表1。由表1可见,亚硝酸钠
4、与醇胺复合使用才能显示出好的防锈效果。试验中合成了多种水溶性防锈剂,主要有硼酸盐及羧酸盐类。一般认为硼酸盐与羧酸盐的作用机理属吸附型,其分子中极性基团吸附于金属表面而起到防锈效果,但也有人认为硼酸盐具有阳极钝化作用。对所合成的硼酸盐及羧酸盐进行单剂防锈性能考察,防锈效果均不理想。但进行二元复配体系防锈性能考察时发现,在合成的防锈剂中,硼酸盐BM和羧酸盐CM两者复配后,其防锈效果好,结果如表2所示。由表2可见,硼酸盐BM和羧酸盐CM复合配比为2∶1时防锈性能加强,该复配体系在用量相当的条件下,防锈性能与亚硝酸钠相当。北京医科大学进行的急性口服中毒试验表明,BM和CM复配体系无收稿日期:200
5、1-01-17通讯联系人:张倩增刊合成型切削液防锈性能的研究33毒。因而该复配体系是无毒、低公害的较为理想的亚硝酸钠替代品。表1亚硝酸钠与醇胺复配的防锈试验表2硼酸盐BM和羧酸盐CM复配的防锈试验Table1CorrosiontestsofthecompoundsofTable2CorrosiontestsofthecompoundsofsodiumnitritewithtriethanolamineborateacidsaltBMwithcarboxylicacidsaltCMw(Additive)/%w(Additive)/%AppearanceCorrosionCorrosionra
6、ting1)SodiumnitriteTriethanolamineBMCM(indistilledwater)rating0.60C0.60ClearB0.40.2B0.40.2ClearA0.60.2A0.20.4ClearBCoupleironpiecescorrosiontest;Additivesdilutedwithdis-00.6ClearBtilledwater;Corrosiontime4hSamelegendsasinTable11)Aisthebest,Cistheworst.2.2水质硬度对防锈性能的影响合成液中约含95%的水,因而水的质量对合成液的性能有较大的影响
7、。我国北方地区水质较硬,一般硬度达300～500μg/gCaCO3,个别地区高达600μg/gCaCO3。不同硬度的水质对一个市售合成液样品的影响见表3,由表3可见,水硬度的增大使合成液析出沉淀,并且防锈性能急剧下降。试验中还发现高硬度水质对合成液稳定性的影响有:(1)合成液中使用的添加剂在高硬度水中与钙镁离子反应,生成不溶物析出,体系混浊。(2)合成液在较高碱性条件下,长时间放置,容器底部析出水垢状沉淀。表3水质硬度对
