本發(fā)明涉及瀝切削液防腐蝕性能分析測試技術領域，特別是涉及一種測定切削液防腐蝕性能的方法。
背景技術：
為了保證金屬材料機加工過程的順暢進行，切削液是一種常用的必備的輔助液體，在金屬沖切等加工過程中都需要使用切削液，對金屬切削工作有很大的幫助。切削液的作用有很多，其中潤滑、防銹、冷卻和清洗這四大作用最為主要，因而能延長刀具的使用壽命，防止金屬零件銹蝕，從而帶走加工過程中產生的熱量，有效地清除零件和刀具表面上的切屑和粉?；夷?，改善加工質量，提高生產效率。近年來，隨著切削液技術的不斷提高，不斷涌現(xiàn)大量的先進切削機床，刀具和工件材料開發(fā)，促進了切削液技術的進一步發(fā)展。經過工廠實踐調研，金屬零部件加工面往往容易產生銹蝕，尤其是鋼鐵材料，從而影響了零部件尺寸精度。這也就使人們對切削液防腐性能有了更新的要求。對于大多數金屬材料零部件生產商來說，最重要的是如何方便快捷的選擇防腐蝕性能優(yōu)異的切削液，合理的選擇切削液，既能控制經濟成本，也能提高金屬材料表面質量。
水基切削液通常分為三大類，即乳化液、合成切削液和半合成切削液。乳化液因穩(wěn)定性差,易腐敗變質,現(xiàn)使用量減少，合成切削液和半合成切削液因其使用壽命長，優(yōu)良的冷卻性能和清洗性能以及好的可見性，成為切削液的發(fā)展趨勢。目前，水基切削液品種繁多，防腐蝕性能有好有劣。若選擇不當，會造成不良的結果。所以切削液防腐蝕性能的測定技術難點亟待解決。
目前測定切削液防腐性能的測試方法很少，主流測定切削液防腐蝕性能的方法是全浸失重實驗，這種傳統(tǒng)的方法測試周期長，效率低；目前尚未發(fā)現(xiàn)有人很系統(tǒng)地利用電化學阻抗圖譜法法來測定切削液的防腐蝕性能。而電化學法僅僅用來測定金屬材料本身以及涂層的耐腐蝕特性，如：汪兵等，晶粒尺寸對超低碳if鋼耐大氣腐蝕性能的影響，采用不同軋制及熱處理工藝制備了化學成分相同而晶粒尺寸不同的3種超低碳if鋼試樣，采用電化學阻抗測試等手段對晶粒尺寸與if鋼耐大氣腐蝕性能之間的規(guī)律進行了研究；孫虎元，鋼鐵熱鍍層海水腐蝕化學及電化學研究，從腐蝕電化學、腐蝕化學及數學模擬等角度對該鍍層的腐蝕行為進行了研究；肖曉明等，鉻、鉬對耐候鋼熔敷金屬耐蝕性能和力學性能的影響，通過周浸加速腐蝕試驗、銹層微觀分析、電化學等方法,研究了鉻和鉬對耐候鋼熔敷金屬耐蝕性能和力學性能的影響；馬麗娜等，時效處理對254smo不銹鋼電化學腐蝕性能的影響，采用極化曲線和電化學阻抗法,研究了時效處理溫度對254smo奧氏體不銹鋼在3.5g/l的nacl溶液中電化學腐蝕特性的影響。
綜合上述電化學三電極系統(tǒng)測定電化學腐蝕行為的方法，均是考察不同的工作電極在不同介質中的腐蝕特性。而切削液對鋼鐵的腐蝕性能的影響研究已經較為成熟，但是關注點仍然在金屬材料本身。如何精準高效地測定切削液的防腐蝕性能亟待解決。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決上述存在的問題，本發(fā)明提供一種測定切削液防腐蝕性能的方法，具有穩(wěn)定性好，測試結果準確，操作方便，減少檢測周期的優(yōu)點。只需少量的切削液原液即可滿足切削液腐蝕性能的測定，為達此目的，本發(fā)明提供一種測定切削液防腐蝕性能的方法，其特征在于，該方法包含以下步驟：
1)實驗條件確定，包括：
a.試劑為：切削液原液、蒸餾水、分析級nacl顆粒；3.5％nacl溶液用量為100ml；
b.電化學工作站測定切削液防腐蝕性能的工作條件和三電極體系設置：包括：開路電位ocp穩(wěn)定時間，測試頻率范圍，正弦波信號振幅的設定；三電極體系的工作電極為球墨鑄鐵，面積為1cm2，輔助電極為鉑片，參比電極為飽和甘汞電極；
2)分析檢測:
a.工作電極制作球墨鑄鐵試樣加工成10mm×10mm×10mm的立方體作為工作電極，經過冷鑲嵌后使其五個表面與溶液隔絕，僅留一個表面與溶液接觸作為電化學腐蝕工作面，這個面用sic砂紙濕磨，砂紙最后細到1500#，然后用蒸餾水清洗，吹風機風干；
b.腐蝕介質溶液配制：配置3.5％nacl溶液腐蝕介質之一，根據配比5％、10％、20％、40％，分別用量筒量取10ml、20ml、40ml、80ml切削液，邊攪拌慢慢加入到已配置的200mlnacl溶液中，最后所得的混合溶液作為電化學腐蝕介質；
c.三電極體系搭建：將電化學工作站儀器上的電極夾分別連接到這三個電極上，即工作電極夾we連工作電極，參考電極夾re連參考電極，輔助電極夾ce連對電極；
d.確定電化學工作站的工作條件為：開路電位ocp參數設定時間2000秒，最高電位為1v，最低電位為-1v，采樣間隔為0.1秒；eis阻抗圖譜參數設定初始電壓為開路電位-0.5v左右，最高頻率100000hz，最低頻率0.01hz，振幅為0.005v，靜止時間2秒；
e.樣品的測定：在確定的儀器工作條件下，采集nyquist圖即復平面圖，橫坐標代表電導組件即電阻電感電容的總阻抗的實部，縱坐標代表虛部，測定在特定腐蝕介質中的eis阻抗圖譜，三電極電化學工作站根據交流電勢與電流信號的比值即系統(tǒng)的阻抗隨正弦波頻率ω的變化繪制eis阻抗圖譜，從而求得能反映切削液防腐蝕效果的腐蝕極化電阻rp。
本發(fā)明的進一步改進，所述電化學工作站三電極系統(tǒng)中的工作電極為qt400-18球墨鑄鐵電化學，本申請工作站三電極系統(tǒng)中的工作電極為qt400-18，規(guī)格為10mm×10mm×10mm的立方體，測試過程中申請人將牌號分別為qt350-22、qt400-18、qt500-7的球墨鑄鐵試塊線切割成10mm×10mm×10mm的立方體，將工作面拋光至沒有明顯劃痕，并且在工作面對面粘結導線，除了工作面其他五個面用環(huán)氧樹脂冷鑲嵌起來；配置3.5％nacl溶液100ml作為腐蝕介質，將以上三種牌號的球墨鑄鐵分別作為工作電極全浸于腐蝕介質中，按照測試方法中的電化學工作站參數設定，可以測定三種牌號在3.5％nacl溶液中極化圖譜，從而通過zview擬合軟件得出三種牌號工作電極的極化電阻rp；申請人每種牌號做了五次平行實驗，qt400-18所得出的極化電阻穩(wěn)定性好，而qt350-22由于石墨球化不夠均勻導致極化電阻有所波動，qt500-7穩(wěn)定性也沒有qt400-18好，原因在于其含有珠光體使得基體組織較難控制均勻。因此，采用qt400-18作為三電極系統(tǒng)的工作電極。
本發(fā)明的進一步改進，工作電極立方球鐵塊工作面粗糙度控制如下，將工作面用500#砂紙打磨至平整，然后用1000砂紙將工作面打磨至沒有明顯劃痕，最后拋光觀察保證無劃痕，表面粗糙度對球鐵面的腐蝕有一定的影響，為了減少這種影響，我們需要將工作面用500#砂紙打磨至平整，然后用1000#+砂紙將工作面打磨至幾乎沒有明顯劃痕，最后拋光觀察保證無劃痕。
本發(fā)明的進一步改進，工作電極立方球鐵塊工作面拋光完成后，除了工作面其他五個面用環(huán)氧樹脂冷鑲嵌起來，工作電極常用環(huán)氧樹脂進行冷鑲嵌處理。
本發(fā)明的進一步改進，待測切削液與3.5％nacl混合比例為3:10，申請人選取半合成、全合成和乳化液三種切削液，分別量取5ml、10ml、30ml、40ml切削液，邊攪拌緩緩加入至100ml3.5％nacl溶液，得到含有不同配比不同切削液的腐蝕介質；按照測試方法中三電極系統(tǒng)測得極化電阻譜，利用zview軟件擬合得出所有濃度的極化電阻rp?？梢园l(fā)現(xiàn)在配比為3:10時，電化學阻抗圖譜所表現(xiàn)出來的電化學阻抗環(huán)半徑差異最明顯，即極化電阻rp最能明顯地反應切削液的防腐蝕特性。
本發(fā)明一種測定切削液防腐蝕性能的方法，有益效果如下：
(1)本發(fā)明所述一種測定切削液防腐蝕性能的方法，系通過采用3.5％nacl溶液，使其與待測切削液按一定比例混合，經過超聲震蕩攪拌混合均勻，在傳統(tǒng)三電極電化學工作站穩(wěn)定工作條件下，測定切削液的防腐蝕性能，可使其測定結果更為快速準確，且性能穩(wěn)定，可靠使用。
(2)本發(fā)明所述一種測定切削液防腐蝕性能的方法，可避免工廠盲目選擇切削液，造成金屬材料表面質量差，成本與防腐效果不匹配等現(xiàn)象發(fā)生。即可使用本方法，提前預判切削液的防腐性能，從而更加科學合理的選擇切削液。
(3)本發(fā)明采用3.5％nacl溶液，使其與待測切削液按一定比例混合，經過超聲震蕩攪拌混合均勻，在傳統(tǒng)三電極電化學工作站穩(wěn)定工作條件下，測定切削液的防腐蝕性能。具有穩(wěn)定性好，測試結果準確，操作方便，減少檢測周期的優(yōu)點。只需少量的切削液原液即可滿足切削液腐蝕性能的測定。
附圖說明
圖1是工作電極所采用的qt400-18球墨鑄鐵的金相組織；
圖2是全合成切削液加入量分別為10ml、20ml、40ml、80ml時的電化學阻抗圖譜；
圖3是實施例2、實施例3、實施例4三種切削液的電化學阻抗圖譜(eis)對比圖。
具體實施方式
下面結合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述：
具體實施例1如下：
分析測定方法-全合成水基切削液；
(1)工作電極制作：qt400-18球墨鑄鐵試樣加工成10mm×10mm×10mm的立方體作為工作電極。經過冷鑲嵌后使其五個表面與溶液隔絕，僅留一個表面與溶液接觸作為電化學腐蝕工作面，這個面用sic砂紙濕磨，砂紙最后細到1500#，然后用蒸餾水清洗，吹風機風干。
(2)腐蝕介質溶液配制：配置3.5％nacl溶液腐蝕介質之一，根據配比5％、10％、20％、40％，分別用量筒量取10ml、20ml、40ml、80ml切削液，邊攪拌慢慢加入到已配置的200mlnacl溶液中，最后所得的混合溶液作為電化學腐蝕介質。
(3)三電極體系搭建：將電化學工作站儀器上的電極夾分別連接到這三個電極上，即工作電極夾(we)連工作電極，參考電極夾(re)連參考電極，對電極(也叫輔助電極)夾(ce)連對電極。
(4)電化學工作站工作條件的確定：
電化學工作站工作條件及工作參數如下表：
(5)極化電阻測定：稱取3.5％nacl溶液200ml各5份于250ml燒杯中，分別加入同種全合成切削液0ml、10ml、20ml、40ml、80ml邊攪拌邊緩緩加入到上述5個燒杯中，按分析檢測中的操作步驟測定qt400-18工作電極在樣品溶液中的極化電阻，測定結果如下表所示：
表中測定結果的極化電阻值所反映的切削液隨著濃度的增加極化電阻增大的趨勢，與傳統(tǒng)的全浸失重法所得出的腐蝕速率和緩蝕效率所反映的切削液防腐能力強弱，趨勢完全相同，說明該方法測定準確度較高，滿足切削液防腐性能的測定要求；
具體實施例2如下：
分析測定方法-半合成切削液40ml；
(1)工作電極制作：qt400-18球墨鑄鐵試樣加工成10mm×10mm×10mm的立方體作為工作電極。經過冷鑲嵌后使其五個表面與溶液隔絕，僅留一個表面與溶液接觸作為電化學腐蝕工作面，這個面用sic砂紙濕磨，砂紙最后細到1500#，然后用蒸餾水清洗，吹風機風干。
(2)腐蝕介質溶液配制：配置3.5％nacl溶液腐蝕介質之一，根據最佳配比20％，用量筒量取40ml全合成水基切削液，邊攪拌慢慢加入到已配置的200mlnacl溶液中，最后所得的混合溶液作為電化學腐蝕介質。
(3)三電極體系搭建：將電化學工作站儀器上的電極夾分別連接到這三個電極上，即工作電極夾(we)連工作電極，參考電極夾(re)連參考電極，對電極(也叫輔助電極)夾(ce)連對電極。
(4)電化學工作站工作條件的確定：
電化學工作站工作條件及工作參數如下表：
(5)樣品的測定：在確定的儀器工作條件下，采集nyquist圖也就是復平面圖，橫坐標代表電導組件(電阻電感電容)的總阻抗的實部，縱坐標代表虛部，測定在特定腐蝕介質中的eis阻抗圖譜。三電極電化學工作站根據交流電勢與電流信號的比值(系統(tǒng)的阻抗)隨正弦波頻率ω的變化繪制eis阻抗圖譜，從而求得能反映半合成切削液防腐蝕效果的腐蝕極化電阻rp為1292ω.cm2；
具體實施例1如下：
分析測定方法-乳化液40ml；
(1)工作電極的制作同實施例一的步驟(1)；
(2)腐蝕介質溶液配制：配置3.5％nacl溶液腐蝕介質之一，根據最佳配比20％，用量筒量取40ml乳化切削液，邊攪拌慢慢加入到已配置的200mlnacl溶液中，最后所得的混合溶液作為電化學腐蝕介質。
(3)三電極系統(tǒng)搭建同實施例一的步驟(3)；
(4)電化學工作站工作條件及工作參數的設置大部分同實施例一的步驟(4)，但是eis初始電位變?yōu)?0.45v；
(5)樣品的測定：在確定的儀器工作條件下，采集nyquist圖也就是復平面圖，橫坐標代表電導組件(電阻電感電容)的總阻抗的實部，縱坐標代表虛部，測定在特定腐蝕介質中的eis阻抗圖譜。三電極電化學工作站根據交流電勢與電流信號的比值(系統(tǒng)的阻抗)隨正弦波頻率ω的變化繪制eis阻抗圖譜，從而求得能反映乳化液防腐蝕效果的腐蝕極化電阻rp為1546.3ω.cm2；
具體實施例4如下：
分析測定方法，對乳化切削液的極化電阻rp的測定的重現(xiàn)性；
(1)工作電極的制作同實施例一的步驟(1)；
(2)腐蝕介質溶液配制：配置3.5％nacl溶液腐蝕介質之一，根據最佳配比20％，用量筒量取40ml乳化切削液，邊攪拌慢慢加入到已配置的200mlnacl溶液中，最后所得的混合溶液作為電化學腐蝕介質。
(3)三電極系統(tǒng)搭建同實施例一的步驟(3)；
(4)電化學工作站工作條件及工作參數的設置同實施例一的步驟(4)；
(5)樣品的測定：在確定的儀器工作條件下，采集nyquist圖也就是復平面圖，橫坐標代表電導組件(電阻電感電容)的總阻抗的實部，縱坐標代表虛部，測定在特定腐蝕介質中的eis阻抗圖譜。三電極電化學工作站根據交流電勢與電流信號的比值(系統(tǒng)的阻抗)隨正弦波頻率ω的變化繪制eis阻抗圖譜，從而求得能反映全合成切削液防腐蝕效果的腐蝕極化電阻rp如下表：
按本實例分析測定方法步驟操作，進行5次重復測定，測定結果如下表：
如表所示，測定結果比較接近，說明本發(fā)明水基切削液防腐性能的測定方法，即三電極系統(tǒng)電化學阻抗圖譜法(eis)測定水基切削液防腐性能具有結果重復性穩(wěn)定的優(yōu)點；
因此，通過上述實施實例的驗證，可以看出本發(fā)明三電極系統(tǒng)電化學阻抗圖譜法(eis)測定水基切削液防腐性能的方法具有效率高，低成本，重復性好，測定結果準確度高等優(yōu)點
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作任何其他形式的限制，而依據本發(fā)明的技術實質所作的任何修改或等同變化，仍屬于本發(fā)明所要求保護的范圍。