СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ Российский патент 1994 года по МПК C10M173/02 C10M173/02 C10M133/08 C10M133/16 C10M137/04 C10N30/06 C10N40/20 

Изобретение относится к технологическим средам, в частности к водным смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), применяемым при шлифовании изделий из алюминия и сплавов на его основе, и может быть использовано при шлифовании связанным абразивом алюминиевых основ магнитных дисков (МД).

СОЖ, применяемые в производстве МД, должны обеспечивать требуемые скорость съема металла и уровень шероховатости обработанной поверхности (R_a ≈ 0,035 мкм), а также высокую стойкость шлифовального инструмента.

Известен ряд составов водных СОЖ, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ), для обработки алюминия.

СОЖ для обработки алюминия и его сплавов (1) содержит, мас.%: полиоксиэтилированные моноэтаноламиды синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₁₆ 0,032-0,047; перекисное соединение 0,089-0,130; метасиликат натрия 0,005-0,008; сульфат натрия 0,005-0,008; карбонат натрия 0,037-0,055; мочевина 0,050-0,070; вода до 100. Однако использование СОЖ данного состава нецелесообразно, так как требуется частая смена шлифовального инструмента вследствие загрязнения его сошлифованным алюминием.

Состав СОЖ (2) для шлифования абразивно-алмазным инструментом содержит, мас. % : нитрит натрия 0,009-0,015; диэтиленгликоль 0,45-0,60; триэтаноламиновое мыло жирных кислот фракции С₆-С₂₀ 0,54-0,66; татранатриевая соль N-алкил-N-сульфосукциноиласпарагиновой кислоты 0,60-0,90; вода остальное. Недостатком этого состава является то, что при шлифовании СОЖ образует пену и увеличивает расход шлифовального инструмента, на обработанной поверхности наблюдается коррозия.

Наиболее близким к изобретению по составу и технической сущности является состав (3), содержащий, мас.%: триэтаноламин 0,5; олеиновая кислота 0,2; мылонафт 0,2-0,5; смачиватель ОП-7 или ОП-10 0,2; тринатрийфосфат 0,2, вода остальное. Этот состав обладает недостаточными моющими и эмульгирующими свойствами, что вызывает быстрое загрязнение шлифовальных камней. Качество основ МД, обработанных с СОЖ данного состава, не удовлетворяет требованиям. Кроме того, СОЖ содержит биологически неразлагаемое ПАВ.

Цель изобретения - повышение стойкости шлифовального инструмента и качества обработанной поверхности, а также обеспечение требуемой скорости съема металла.

Поставленная цель достигается тем, что смазочно-охлаждающая жидкость для шлифования алюминия и его сплавов, содержащая триэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты, поверхностно-активное вещество и воду в качестве ПАВ, содержит бис-(алкил (С₈-С₁₀)полиоксиэтилен) фосфат калия с 6 молями окиси этилена и моноэтаноламиды синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₁₆ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Триэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты 0,007-0,01
бис-(Алкил(С₈-С₁₀)
полиоксиэтилен)
фосфат калия с 6 молями окиси этилена 0,5-0,9
Моноэтаноламиды
синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₁₆ 0,04-0,08 Вода Остальное
ПАВ, входящие в состав раствора, уменьшают поверхностную энергию, облегчают обработку металла, защищают его от коррозии. СОЖ обладает высокими эмульгирующими, солюбилизирующими и моющими свойствами, что обеспечивает стабильность ее свойств при эксплуатации.

Компоненты, входящие в состав заявляемой СОЖ, выполняют определенные функции, а необходимость использования каждого из них установлена экспериментально.

Триэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты, получаемое нейтрализацией триэтаноламина технического (ТУ 6-02-916-76) олеиновой кислотой марки "ч" (ГОСТ 104-75-75) или технической марки Б (ГОСТ 7580-55) до pH 8,7-9,0, придает композиции смачивающие и смазывающие свойства, является антикоррозионной присадкой.

Моноэтаноламиды синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₁₆ (ТУ 38.10797-82) представляют собой белое или желтое воскообразное вещество в форме чешуек, гранул или в виде плава. Они способствуют повышению смачивающих свойств СОЖ, обеспечивают необходимую скорость съема металла.

Основным компонентом заявляемой СОЖ является бис-(алкил(С₈-С₁₀)полиоксиэтилен)фосфат калия с 6 молями окиси этилена (техническое название оксифос Б ТУ 6-02-1177-79 или оксифос Б-1 ТУ 6-02-1336-86) - вязкая, непрозрачная светло-коричневая жидкость, хорошо растворяющаяся в воде. Малотоксичен. Обладает высокими поверхностно-активными свойствами: минимальное поверхностное натяжение водного раствора бис-(алкил(С₈-С₁₀)полиоксиэтилен)фосфата калия с 6 молями окиси этилена - 32 мН/м, краевой угол смачивания алюминиевой поверхности 30^о, критическая концентрация мицеллообразования - 0,06 мас.%; бис-(алкил(С₈-С₁₀)полиоксиэтилен)фосфат калия с 6 молями окиси этилена обеспечивает удаление частиц металла и абразива из зоны шлифования и с поверхности магнитных дисков, предотвращает слипание мелких частиц и прилипание их к шлифовальным камням. Это способствует улучшению качества обработанной поверхности, резкому замедлению загрязнения шлифовальных камней остатками сошлифованного алюминия, а следовательно, повышению стойкости шлифовального инструмента. Кроме того, бис-(алкил(С₈-С₁₀)полиоксиэтилен)фосфат калия с 6 молями окиси этилена повышает антикоррозионные свойства системы.

Заявляемый состав СОЖ представляет собой прозрачную жидкость плотностью 1015-1025 кг/м³ и кинематической вязкостью 8-12 мм²/с при 20^оС. Поверхностное натяжение составляет 28 мН/м, межфазное натяжение на границе с гептаном - 4,5 мН/м, краевой угол смачивания поверхности полированного алюминия 26^о, величина pH 6,8-7,1.

Для подтверждения достижения поставленной цели и существенности отличительных признаков СОЖ заявляемого состава в сравнении с прототипом приведены примеры конкретной реализации предлагаемого изобретения (таблица). Стойкость шлифовального инструмента оценивалась по количеству основ магнитных дисков (ОМД), обработанных до притирки камней алмазным инструментом. Качество обработанной поверхности оценивалось по средней шероховатости поверхности до и после шлифования и по разнотолщинности ОМД.

Скорость съема алюминия и разнотолщинность ОМД измерялись толщиномером Mahr - Millitast, средняя шероховатость определялась измерением шероховатости в шести местах на каждой поверхности профилометром PERTHEN С5D.

Испытания проводились на шлифовальном станке фирмы SPEEOFAM модели SFOL-16B-4L. Для шлифования использовали импортные заготовки основ магнитных дисков диаметром 356 мм (сплав АА-5086), прошедшие токарную обработку диаметров и фасок, термообработку торцов и последующее торцовое точение в размер. Исходные параметры шероховатости заготовок для шлифования составляли R_a среднее = 0,32 мкм.

В зону шлифования растворы подавались насосом, скорость подачи составляла 400 л/ч. Испытания проводились с известной, предлагаемой СОЖ и с базовым образцом.

Заявляемая СОЖ готовилась следующим образом. К требуемому количеству триэтаноламинового мыла олеиновой кислоты добавлялся при перемешивании подогретый до 60^о бис-(алкил(С₈-С₁₀)полиоксиэтилен)фосфат калия с 6 молями окиси этилена, расплавленные моноэтаноламиды синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₁₆ и дистиллированная или деионизованная вода. СОЖ по прототипу готовилась последовательным растворением компонентов в воде, СОЖ по базовому образцу готовилась растворением концентрата в количестве 0,82 мас.% в воде.

Из сопоставления технологических свойств известной (прототипа) и заявляемой СОЖ следует, что предлагаемая СОЖ при заявляемом содержании компонентов (примеры 2-4) обеспечивает повышение качества обработанной поверхности и стойкости шлифовального инструмента, а также требуемую скорость съема металла. Использование СОЖ при содержании компонентов ниже нижнего предела (пример 5) приводит к снижению эффективности. Использование тех же компонентов в количествах выше верхнего предела (пример 6) практически нецелесообразно, т.к. не приводит к дальнейшему улучшению технологических показателей предлагаемой СОЖ, а обусловливает лишь неоправданное увеличение расхода компонентов.

Приведенные в таблице результаты испытаний свидетельствуют о том, что с применением заявляемой СОЖ достигаются качество шлифования основ МД и стойкость инструмента, аналогичные таковым, получаемым с использованием зарубежного образца FUDJMI CUT, принятого за базовый.

Сущность изобретения: жидкость содержит триэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты 0,007-0,01%; бис-алкил (C₈-C₁₀) полиоксиэтилен фосфат калия с 6 молями окиси этилена 0,5-0,9%; моноэтаноламиды синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₁₆ 0,04-0,08 и воду остальное. 1 табл.

СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ, содержащая триэтиламиновое мыло олеиновой кислоты, поверхностно-активное вещество и воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента, качества обработанной поверхности и повышения скорости съема металлов, жидкость в качестве поверхностно-активного вещества содержит бис-(алкил)C₈-C₁₀(полиоксиэтилен) фосфат калия с 6 моль оксида этилена и моноэтаноламиды синтетических жирных кислот фракции C₁₀ - C₁₆ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Триэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты 0,007 - 0,01
Бис-(алкил)C₈ - C₁₀ (полиоксиэтилен)фосфат калия с 6 моль оксида этилена 0,5 - 0,9
Моноэтаноламиды синтетических жирных кислот фракции C₁₀ - C₁₆ 0,04 - 0,08
Вода Остальное