本發(fā)明屬于金屬加工液領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金緩蝕組合物及其制備方法。

背景技術(shù)：

金屬加工液是金屬加工用的液體，主要起潤滑、冷卻、防銹和清洗等作用。目前，市場上常用的金屬加工液pH在8～9.5之間，在此pH值條件下，黑色金屬更易防銹，大部分細(xì)菌無法存活，有利于金屬加工液的循環(huán)使用、維持加工液性能、降低廠商的生產(chǎn)成本和使用成本。

隨著鋁合金在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用，鋁合金加工液日益受到金屬加工行業(yè)的關(guān)注，因此對鋁合金加工液要求越來越高，對鋁合金緩蝕劑要求也增高。而鋁為活潑金屬，在堿性條件下極易被腐蝕。市面上常規(guī)的鋁合金加工液pH值在6.5～7.5，為大部分細(xì)菌最佳的繁殖范圍，因此廠商需要在鋁合金加工液中添加較多的防腐劑、殺菌劑以長時間維持鋁合金加工液的性能。而常用的鋁合金緩蝕劑主要以含磷產(chǎn)品為主，含磷產(chǎn)品在實(shí)際使用中易使細(xì)菌大量繁殖，縮短加工液的使用壽命，造成環(huán)境水體富營養(yǎng)化，且對機(jī)床有腐蝕。因此，研發(fā)出一種綠色環(huán)保、防銹性佳的鋁合金緩蝕劑成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種鋁合金緩蝕組合物及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中鋁合金緩蝕劑具有污染環(huán)境且防銹性不佳的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了一種鋁合金緩蝕組合物，包括油酸皂類化合物、脂肪酸鉀鹽、三乙醇胺硼酸酯、輔助添加劑及水。

作為優(yōu)選，所述油酸皂類化合物為異構(gòu)醇油酸皂和三乙醇胺油酸皂。

作為優(yōu)選，所述油酸皂為異構(gòu)醇油酸皂和三乙醇胺油酸皂的質(zhì)量比為1：(1.8～3)。

作為優(yōu)選，所述鋁合金緩蝕組合物，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括：

作為優(yōu)選，所述輔助添加劑為苯并三氮唑、葡萄糖酸鈉、鉬酸鈉中的一種或多種混合物。

作為優(yōu)選，所述異構(gòu)醇油酸皂的質(zhì)量百分比為26.25％。

作為優(yōu)選，所述三乙醇胺油酸皂的質(zhì)量百分比為48.75％。

作為優(yōu)選，所述輔助添加劑為苯并三氮唑、葡萄糖酸鈉、鉬酸鈉三種時，所述苯并三氮唑、葡萄糖酸鈉、鉬酸鈉的質(zhì)量復(fù)配比為1：8：1。

作為優(yōu)選，所述脂肪酸鉀鹽為油酸鉀。

本發(fā)明還提供了一種鋁合金緩蝕組合物的制備方法，包括以下步驟：

1)把油酸皂類化合物混合，得到混合物一；

2)將輔助添加劑與混合物一混合，得到混合物二；

3)將油酸鉀、三乙醇胺硼酸酯和水與混合物二混合，即得鋁合金緩蝕組合物。

作為優(yōu)選，步驟1中所述酸皂類化合物混合時溫度控制在30℃～50℃。

作為優(yōu)選，所述產(chǎn)物一為淡黃色透明液體。

本發(fā)明還提供了上述鋁合金緩蝕組合物在鋁合金加工中的應(yīng)用。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的組合物起主要作用為異構(gòu)醇油酸皂和三乙醇胺油酸皂，在同時添加脂肪酸鉀鹽、三乙醇胺硼酸酯、輔助添加劑和水以及特定比例下，緩蝕效果最佳。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，異構(gòu)醇油酸皂起緩蝕、分散作用；三乙醇胺油酸皂起防銹、緩蝕、清洗作用；油酸鉀起輔助緩蝕、分散作用；三乙醇胺硼酸酯起輔助防銹、抑菌、pH穩(wěn)定作用；其中，輔助添加劑中的鉬酸鈉起主要緩蝕作用，苯并三氮唑起輔助緩蝕、防銹作用，葡萄糖酸鈉起穩(wěn)定體系、緩蝕作用。

本發(fā)明在所述組分和特定配比下，同時在特定的添加順序、溫度的控制下反應(yīng)得到鋁合金緩蝕組合物，所得的鋁合金緩蝕組合物具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一、綠色環(huán)保，本發(fā)明的組合物不含有磷元素，不會造成環(huán)境的污染；

第二、防銹性和緩蝕性好，在堿性條件下可對鋁合金起緩蝕作用；

第三、pH適中，本發(fā)明的pH約為8.5～9.5，有利于抑制大部分細(xì)菌的生長、黑色金屬防銹，對人體無傷害；

第四，制備工藝簡單，不需特殊環(huán)境即能制備，成本低的優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種鋁合金緩蝕組合物及其制備方法，用于解決現(xiàn)有鋁合金緩蝕劑具有污染環(huán)境且防銹性不佳的技術(shù)問題。

下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，所描述的實(shí)施例僅為本發(fā)明一部分實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為了更詳細(xì)說明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的一種鋁合金緩蝕組合物及其制備方法，進(jìn)行具體地描述。

本發(fā)明所用的異構(gòu)醇油酸皂、三乙醇胺油酸皂、油酸鉀、三乙醇胺硼酸酯均是自制產(chǎn)品。

實(shí)施例1

制備鋁合金緩蝕組合物的方法：

1)將反應(yīng)器放進(jìn)恒溫水浴鍋，恒溫水浴鍋溫度為30℃，將18.75％質(zhì)量百分比的異構(gòu)醇油酸皂和56.25％質(zhì)量百分比的三乙醇胺油酸皂添加到反應(yīng)器中，用攪拌器充分?jǐn)嚢杌旌希?/p>

2)添加0.1％質(zhì)量百分比的輔助添加劑(質(zhì)量百分比為10％的苯并三氮唑、80％的葡萄糖酸鈉、10％的鉬酸鈉組成)到反應(yīng)器中，用攪拌器充分?jǐn)嚢柚钡交旌衔锏S色透明；

3)反應(yīng)完全后，添加1％質(zhì)量百分比的油酸鉀和1％質(zhì)量百分比的三乙醇胺硼酸酯、余量的水到反應(yīng)器中，用攪拌器充分?jǐn)嚢柚粱旌衔锞鶆颉?/p>

實(shí)施例2

制備鋁合金緩蝕組合物的方法：

1)將反應(yīng)器放進(jìn)恒溫水浴鍋，恒溫水浴鍋溫度為35℃，將24％質(zhì)量百分比的異構(gòu)醇油酸皂和51％質(zhì)量百分比的三乙醇胺油酸皂添加到反應(yīng)器中，用攪拌器充分?jǐn)嚢杌旌希?/p>

2)添加1％質(zhì)量百分比的輔助添加劑(質(zhì)量百分比為10％的苯并三氮唑、80％的葡萄糖酸鈉、10％的鉬酸鈉組成)到反應(yīng)器中，用攪拌器充分?jǐn)嚢柚钡交旌衔锏S色透明；

3)反應(yīng)完全后，添加8％質(zhì)量百分比的油酸鉀和10％質(zhì)量百分比的三乙醇胺硼酸酯、余量的水到反應(yīng)器中，用攪拌器充分?jǐn)嚢柚粱旌衔锞鶆颉?/p>

實(shí)施例3

制備鋁合金緩蝕組合物的方法：

1)將反應(yīng)器放進(jìn)恒溫水浴鍋，恒溫水浴鍋溫度為50℃，將26.25％質(zhì)量百分比的異構(gòu)醇油酸皂和48.75％質(zhì)量百分比的三乙醇胺油酸皂添加到反應(yīng)器中，用攪拌器充分?jǐn)嚢杌旌希?/p>

2)添加2％質(zhì)量百分比的輔助添加劑(質(zhì)量百分比為10％的苯并三氮唑、80％的葡萄糖酸鈉、10％的鉬酸鈉組成)到反應(yīng)器中，用攪拌器充分?jǐn)嚢柚钡交旌衔锏S色透明；

3)反應(yīng)完全后，添加10％質(zhì)量百分比的油酸鉀和10％質(zhì)量百分比的三乙醇胺硼酸酯、余量的水到反應(yīng)器中，用攪拌器充分?jǐn)嚢柚粱旌衔锞鶆颉?/p>

實(shí)施例4腐蝕試驗(yàn)

1、配制工作液：

1)按表1中的組成表配制成200ml的成品，其中實(shí)施例為實(shí)施例1～3的緩蝕組合物，實(shí)施例的質(zhì)量百分比為5％，對應(yīng)標(biāo)記為金屬加工液原液1、2、3；按照表1的組成表配制200ml的成品，其中自來水的質(zhì)量百分比為5％，對應(yīng)標(biāo)記為金屬加工液基液；分別將以上3種原液和1種金屬加工液基液用自來水稀釋成20倍的200ml工作液，并對應(yīng)標(biāo)記為金屬加工液工作液1、2、3和金屬加工液基液工作液；

表1金屬加工液組成表

2)分別將質(zhì)量百分比比為0.5％的實(shí)施例1～3與質(zhì)量百分比為99.5％的自來水配制成200ml實(shí)施例水溶液，并對應(yīng)標(biāo)記為實(shí)施例1水溶液、實(shí)施例2水溶液和實(shí)施例3水溶液；空白對比例為自來水，標(biāo)記為空白對比例；

2、將恒溫箱設(shè)定為55℃，預(yù)熱；

3、將金屬試片取出后用無水乙醇將防銹油洗干凈；

4、等金屬試片干后，用400目砂紙打磨表面，使表面沒有凹坑、劃痕或銹跡；

5、將磨好的是金屬試片用脫脂棉在無水乙醇中清洗干凈，用濾紙擦干；

6、將擦干的金屬試片分別放入50ml燒杯中，要求工作液能浸沒金屬試片；

7、蓋上培養(yǎng)皿，將燒杯放進(jìn)已恒溫在55±2℃的恒溫箱中，并記錄開始腐蝕的時間；

8、連續(xù)放置8h后取出金屬試片，與試驗(yàn)前的金屬試片進(jìn)行對比；

9、評判標(biāo)準(zhǔn)：LY12鋁

達(dá)到A級或B級即為合格。

該試驗(yàn)方法參考《GB6144-2010合成切削液》中鋁腐蝕試驗(yàn)。

10、試驗(yàn)結(jié)果：

表2 LY12鋁腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

11、試驗(yàn)結(jié)論：

1)金屬加工液基液中對LY12鋁有腐蝕的條件下，實(shí)施例1～3以質(zhì)量百分比為5％的添加量添加到表1的金屬加工液體系中并稀釋20倍后，仍對LY12鋁具有緩蝕效果，其中實(shí)施例2和實(shí)施例3的緩蝕效果較佳，均能達(dá)到腐蝕試驗(yàn)要求的A級；

2)實(shí)施例1水溶液、實(shí)施例2水溶液和實(shí)施例3水溶液均對LY12鋁有緩蝕作用，說明實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3具有良好的緩蝕功能，且實(shí)施例2和實(shí)施例3緩蝕效果最佳。

實(shí)施例5自然掛片試驗(yàn)

1、配制工作液：取1％質(zhì)量比的實(shí)施例1、2、3，分別與99％質(zhì)量比自來水混合制備成工作液，對應(yīng)標(biāo)記為工作液1、2、3，工作液放置在燒杯內(nèi)；

2、將45#鋼、一級灰口鑄鐵試片用400目砂紙打磨表面，使表面沒有凹坑、劃痕或銹跡；

3、將磨好的試片用脫脂棉在無水乙醇中清洗干凈，用濾紙擦干；

4、將擦干的試片分別放入燒杯中，要求工作液液能浸沒試片；

5、試片浸泡1分鐘后，將試片取出并用細(xì)線將其掛在準(zhǔn)備好的桿子上，注意相鄰試片不能相互接觸；

6、注意每天觀察試片是否有腐蝕，記錄試片開始腐蝕的時間；

7、試驗(yàn)結(jié)果：

表3 pH和自然掛片試驗(yàn)結(jié)果

8、試驗(yàn)結(jié)論：

1)實(shí)施例1～3配制成水溶液后，其pH值在8.5～9.5之間，在此pH值范圍下有利于抑制大量細(xì)菌生長和繁殖；

2)從表3可知，工作液1-3均具有防銹性，說明實(shí)施例1～3是均具有良好的防銹性，比自來水的防銹時間長，且實(shí)施例3的防銹性最佳。

綜合腐蝕試驗(yàn)和自然掛片試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知：

1)本發(fā)明提供的質(zhì)量比為1％鋁合金緩蝕組合物水溶液pH值為8.5～9.5，且組合物中含硼酸酯類化合物，不含磷元素，能更好地抑制大量細(xì)菌的生長和繁殖，提高金屬加工液的使用壽命，是一款綠色環(huán)保的金屬加工液添加劑；

2)本發(fā)明提供的鋁合金緩蝕組合物無論在添加到金屬加工液體系中使用還是直接以0.5％的水溶液使用均表現(xiàn)出優(yōu)異的緩蝕效果，以及對黑色金屬具有較好的防銹性，能做到緩蝕和防銹的要求，在金屬加工液中使用能提高金屬加工液性能的同時降低成本；

綜上所述，本發(fā)明解決了現(xiàn)有鋁合金緩蝕劑的污染環(huán)境、防銹性和緩蝕性不足的問題。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。