CN104560303A - 纳米新型金属加工油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了纳米新型金属加工油的制备方法，依次包括如下步骤：步骤一，将再生基础油泵入真空调和釜，开启搅拌，开启真空系统，同时对所述再生基础油进行加热；步骤二，使再生基础油与纳米极压抗磨剂充分混合，分散均匀；步骤三，将所述步骤二得到的纳米新型金属加工油粗成品经检测指标合格后，过滤，灌装既得成品纳米新型金属加工油。本发明产品无味、无毒，具有良好的极压抗磨性和热稳定性，对铜、铝及其合金均无腐蚀，不含硫、磷、氯等活泼元素。可用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、硬质合金钢、铜、铝及铜铝合金等材质的切削加工和锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压等多种加工。

Description

纳米新型金属加工油及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属加工油领域，具体地，涉及一种纳米新型金属加工油以及其制备方法。

背景技术

金属加工是机械工程学的一个分支，是通过成形、机械加工、焊接、铸造过程来制造零件、机器和构件，通过塑性变形改变金属毛坯形状或除去多余金属。前一过程是毛坯的塑性变形，后一过程则主要是多余金属的除去或切削。这些过程相应地分为无屑成形和有屑成形或称无屑加工和机械加工。金属有屑成形即金属切割过程，如车、铣、拉、钻、切、磨、抛光以及电蚀加工等，都是以一定的速度和足够大的力通过某种工具或研磨对材料进行加工，将多余金属以碎屑的形式除去。

金属无屑成形过程如锻造、轧制、挤压、拉拔、薄板成形等是通过塑性变形制成金属件。润滑膜为这种操作提供了一个临界的附加面。

金属加工润滑剂在国外称为Metalworking Fluid，是指金属在加工过程中所使用的液体，在国内称为工艺用油，其含义不够确切，而且容易和国外的工艺用油(process oil)相混，后者是指参与产品加工的油料。根据ISO公布的金属加工润滑剂分类标准，此类润滑剂属于要经过机械切割除去金属和经过冲压、挤压等成形金属所需的润滑剂。其主要是指成形与切削用油两大类润滑剂。

近几十年来随着机械加工工艺和材料工业的发展，金属加工润滑剂的品种开始增多，人们也逐渐认识到选用合适的金属加工润滑剂不仅可以提高机械加工效率，延长刀具或模具的寿命，还可以提高加工件精度。但是，我国现有的金属加工润滑剂的产品标准只有SH0346硫化切削油标准及SH0365标准。因此，如何生产和选用高质量的金属加工润滑剂也成了国内众多调和厂的一大难题。进而为了提高产品质量，降低生产成本，节约能源，保护环境，开发新型的金属加工润滑剂也成了迫在眉睫的事情。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米新型金属加工油以及其制备方法。该纳米新型金属加工油制备方法整个过程中无污染，收率高。本发明产品无味、无毒，具有良好的极压抗磨性和热稳定性，对铜、铝及其合金均无腐蚀，不含硫、磷、氯等活泼元素。可用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、硬质合金钢、铜、铝及铜铝合金等材质的切削加工和锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压等多种加工。具有减少或控制摩擦；对被加工金属和刀(模)具起润滑、冷却等作用；减少刀(模)具磨损，延长刀(模)具使用寿命；改善加工金属表面质量和公差，并提高其光洁度；有效控制了加工件急冷和模具的热冲击；保护了加工金属表面不受氧化或锈蚀。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：纳米新型金属加工油的制备方法，依次包括如下步骤：

步骤一，将再生基础油泵入真空调和釜，开启搅拌，开启真空系统，同时对所述再生基础油进行加热；

步骤二，使再生基础油与纳米极压抗磨剂充分混合，分散均匀；具体反应步骤依次包括：①将真空反应釜的再生基础油在搅拌转速为90转/分情况下加温至60-70℃、真空度≥0.09Mpa下进行脱水脱气除臭除异味0.5-1小时；②保持真空反应釜油温度在60-70℃、搅拌转速90转/分情况下，利用真空反应釜的真空负压抽入所需纳米极压抗磨剂；③保持真空反应釜油温度在60-70℃、搅拌转速90转/分、真空度≥0.09Mpa情况下1-2小时，得到纳米新型金属加工油粗成品；

步骤三，将所述步骤二得到的纳米新型金属加工油粗成品经检测指标合格后，过滤，灌装既得成品纳米新型金属加工油。

所述步骤二中，所述纳米极压抗磨剂的抽入量为所述再生基础油质量的5～10％。

优选地，所述步骤二中，所述纳米极压抗磨剂的抽入量为所述再生基础油质量的8％。

优选地，所述步骤三中，使用不锈钢袋式过滤器进行过滤。

所述纳米极压抗磨剂为SYNIC纳米-10极压抗磨剂。由上海新斯纳润华科技有限公司生产和销售。

本发明所述再生基础油以废弃液压油或纺织机油为原料，采用以下方法再生制备得到：

步骤A，制备化学溶液：配制含NaOH质量浓度为3％、Na₂SO₃质量浓度5％、CH₃CH₂OH质量浓度为5％的水溶液，即得所述化学溶液；

步骤B，待处理的废弃液压油或纺织机油经矿物纤维过滤器吸附过滤后，得到物料a；

步骤C，将所述物料a经泵入精制釜，搅拌，同时对所述物料a进行加热；

步骤D，使物料a与所述化学溶液在所述精制釜内充分反应；所述反应具体步骤依次包括：①当精制釜的温度升至60-70℃时，将所述步骤A制备的化学溶液以喷淋方式加入至所述物料a中，当所述精制釜内的混合物料起皂絮凝时，调节所述混合物料的pH值为7-8，停止加入所述化学溶液；②反应0.5-2小时后，停止搅拌；③使所述精制釜升温至90℃后保温进行重力沉降；重力沉降待上部油澄清后，得到下部的第一沉降物以及上部的第一含油混合物；所述第一沉降物主要成分为水溶性的有机质皂类；

步骤E，将所得到的下部第一沉降物通过管道从精制釜导出，所得到的第一含油混合物保留在精制釜内部；

步骤F、将所述步骤E保留在精制釜内部的所述第一含油混合物再与所述步骤A制备的化学溶液反应一次；反应具体步骤与步骤D相同，即：①使精制釜的温度升至60-70℃时，将所述步骤A制备的化学溶液以喷淋方式加入至所述精制釜的第一含油混合物中，当所述精制釜内的混合物料起皂絮凝时，调节所述混合物料的pH值为7-8，停止加入所述化学溶液；②反应0.5-2小时后，停止搅拌；③使所述精制釜升温至90℃后保温进行重力沉降；重力沉降待上部油澄清后，得到下部的第二沉降物和上部的第二含油混合物；

步骤G，将所得到的下部第二沉降物通过管道从精制釜导出，所得到的第二含油混合物保留在精制釜内部；所述第二沉降物主要成分为水溶性的有机质皂类；

步骤H、使第二含油混合物经矿物纤维过滤器吸附过滤后，泵入蒸馏釜，切割出轻馏分，得到第三含油混合物；所述切割轻馏分的具体步骤是：在蒸馏釜内开启机械搅拌、加热系统及真空系统，使在搅拌状态、温度90-150℃、真空度≥0.09Mpa下对所述吸附过滤后的第二含油混合物进行脱水，得到第三含油混合物；

步骤I，将所述步骤H得到的第三含油混合物进行切割得到馏分油，根据馏分的温度来馏出获得所需粘度的各馏分油；所述切割馏出各馏分油组分的条件为：蒸馏釜温度从150℃升至270℃，真空度≥0.09Mpa，抽气量为600L/s。

步骤J，将所述步骤I馏出的各馏分油，经矿物纤维过滤器吸附过滤后，最终得到了所述再生基础油料。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

(1)纳米新型金属加工油作用原理：采用纳米新型金属加工油为润滑剂进行金属的无屑加工和机械加工时，润滑剂中的纳米极压抗磨剂在金属或刀具的表面由于温度和压力的作用下，会以分子形式瞬间形成耐磨性和极压性超强的陶瓷化纳米级分子膜。这一层分子膜具有较高的硬度，良好的抗磨性，较好的抗氧化性、耐腐蚀性，而且对金属材料的选择性不敏感，对各种金属材料都能很好的适应，不会造成金属的腐蚀。随着金属工件与模具或刀具间的作用力的增强，压力增大，温度升高，摩擦副滑动时的剪切运动就在这层陶瓷化纳米级分子膜中进行，从而防止金属表面出现胶合或擦伤，有效减缓了润滑剂温度上升的速度，对被加工金属和刀(模)具起到润滑、冷却等作用，从而减少了动力消耗，减少了刀(模)具磨损，延长了刀(模)具使用寿命。由于有效减缓了摩擦，控制了温度，进而控制了加工件在加工过程中的热损失所造成的温度梯度以减少加工变形，对冷却加工过程中产生的热量起均匀的散热作用，同时也起到了隔热作用，有效防止了加工件急冷和刀(模)具的热冲击。

(2)本发明纳米新型金属加工油的功能及用途：本发明生产的纳米新型金属加工油是一种以纳米材料为极压抗磨剂的特种金属加工油，其极压能力远大于硫磷型和氯铅型金属加工油。本发明产品无味、无毒，具有良好的极压抗磨性和热稳定性，对铜、铝及其合金均无腐蚀，不含硫、磷、氯等活泼元素。可用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、硬质合金钢、铜、铝及铜铝合金等材质的切削加工和锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压等多种加工。具有减少或控制摩擦；对被加工金属和刀(模)具起润滑、冷却等作用；减少刀(模)具磨损，延长刀(模)具使用寿命；改善加工金属表面质量和公差，并提高其光洁度；有效控制了加工件急冷和模具的热冲击；保护了加工金属表面不受氧化或锈蚀。

(3)本发明制备方法不涉及环保问题，原因主要是采用循环利用生产方式，无污染物产生。本发明的原材料中，所用基础油是采用废弃液压油或纺织机油为原料，经本公司自主研发的无污染的废润滑油再生工艺加工精制而成的再生油；不产生有害气体，无废水排放，无废渣排放。本发明中所用纳米极压抗磨剂为一种氮硼配合物；无特殊气味，无废弃物生成。在纳米新型金属加工油的真空调和、脱水、脱气、过滤、包装、储存等加工环节，无影响环境的异味产生，过滤出来的机械杂质，如灰尘、铁屑、固体不溶物等无法回收再利用的机械杂质，集中填埋处理。

具体实施方式

实施例1：利用废润滑油制备再生基础油

一废32号抗磨液压油(L-HM32)，色度为黄棕色，含水成混浊状，已有明显的氧化后酸臭味。经如下工艺处理：

步骤A，制备化学溶液：配制含NaOH质量浓度为3％、Na₂SO₃质量浓度5％、CH₃CH₂OH质量浓度为5％的水溶液。

步骤B，待处理的废润滑油经矿物纤维过滤器吸附过滤后，得到物料a；

步骤C，将所述物料a经泵入精制釜，搅拌，同时对所述物料a进行加热；

步骤D，使物料a与所述化学溶液在所述精制釜内充分反应；所述反应具体步骤依次包括：①当精制釜的温度升至60-70℃时，将所述步骤A制备的化学溶液以喷淋方式加入至所述物料a中，当所述精制釜内的混合物料起皂絮凝时，调节所述混合物料的pH值为8，停止加入所述化学溶液；②反应0.5小时后，停止搅拌；③使所述精制釜升温至90℃后保温进行重力沉降；重力沉降待上部油澄清后，得到下部的第一沉降物以及上部的第一含油混合物；所述第一沉降物主要成分为水溶性的有机质皂类；

步骤E，将所得到的下部第一沉降物通过管道从精制釜导出，所得到的第一含油混合物保留在精制釜内部；

步骤F、将所述步骤E保留在精制釜内部的所述第一含油混合物再与所述步骤A制备的化学溶液反应一次；反应具体步骤与步骤D相同，即：①使精制釜的温度升至60-70℃时，将所述步骤A制备的化学溶液以喷淋方式加入至所述精制釜的第一含油混合物中，当所述精制釜内的混合物料起皂絮凝时，调节所述混合物料的pH值为7-8，停止加入所述化学溶液；②反应0.5-2小时后，停止搅拌；③使所述精制釜升温至90℃后保温进行重力沉降；重力沉降待上部油澄清后，得到下部的第二沉降物和上部的第二含油混合物；

步骤G，将所得到的下部第二沉降物通过管道从精制釜导出，所得到的第二含油混合物保留在精制釜内部；所述第二沉降物主要成分为水溶性的有机质皂类；

步骤H、使第二含油混合物经矿物纤维过滤器吸附过滤后，泵入蒸馏釜，切割轻馏分，后得到保留在所述蒸馏釜内的第三含油混合物；所述切割轻馏分的具体步骤是：在蒸馏釜内开启机械搅拌、加热系统及真空系统，使在搅拌状态、温度90-150℃、真空度高于0.09Mpa的真空条件下对所述吸附过滤后的第二含油混合物进行脱水；“切割轻馏分”是指除去第二含油混合物的轻馏分。因为第二含油混合物中有质量分数5％左右的轻馏分为易挥发物及含酸、臭味，影响产品的质量；通过所述步骤H的操作即可以除去这部分有害物质。具体操作时，使用一个接收罐接收此时馏出的轻馏分。

步骤I，将所述蒸馏釜转换到另一个接收罐，将所述步骤H得到的第三含油混合物进行切割得到馏分油，所述馏分油的切割工况为：使所述蒸馏釜温度从150℃升至270℃，系统真空度高于0.09Mpa，抽气量为600L/s，蒸馏釜以氮气气提来提高蒸发量，产量为每小时2000L左右。

步骤J，将所述步骤I馏出的馏分油，经过矿物纤维过滤器吸附过滤后，最终得到了本发明所需要的再生基础油料。

该再生基础油的质量指标比较如表1

表1

实施例2  制备纳米新型金属加工油

步骤一，将实施例1制备的再生基础油泵入真空调和釜，开启搅拌，开启真空系统，同时对所述再生基础油进行加热；

步骤二，使再生基础油与纳米极压抗磨剂充分混合，分散均匀；具体反应步骤依次包括：①将真空反应釜的再生基础油在搅拌转速为90转/分情况下加温至60-70℃、真空度≥0.09Mpa下进行脱水脱气除臭除异味约0.5小时；②保持真空反应釜油温度在60-70℃、搅拌转速90转/分情况下，利用真空反应釜的真空负压抽入所需纳米极压抗磨剂；③保持真空反应釜油温度在60-70℃、搅拌转速90转/分、真空度≥0.09Mpa情况下1小时，得到纳米新型金属加工油粗成品；

步骤三，将所述步骤二得到的纳米新型金属加工油粗成品经检测指标合格后，经不锈钢袋式过滤器过滤，灌装既得成品纳米新型金属加工油。

所述步骤二中，所述纳米极压抗磨剂的抽入量为所述再生基础油质量的8％。

本发明产品与主要竞争企业同类产品相比较，在产品性能和使用效果上有比较明显的优势。为更详细的比较，现对产品主要指标列表说明如下：

如上，便可以很好地实现本发明。

Claims (4)

1.纳米新型金属加工油的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

步骤一，将再生基础油泵入真空调和釜，开启搅拌，开启真空系统，同时对所述再生基础油进行加热；

步骤二，使再生基础油与纳米极压抗磨剂充分混合，分散均匀；具体反应步骤依次包括：①将真空反应釜的再生基础油在搅拌转速为90转/分情况下加温至60-70℃、真空度≥0.09Mpa下进行脱水脱气除臭除异味0.5-1小时；②保持真空反应釜油温度在60-70℃、搅拌转速90转/分情况下，利用真空反应釜的真空负压抽入所需纳米极压抗磨剂；③保持真空反应釜油温度在60-70℃、搅拌转速90转/分、真空度≥0.09Mpa情况下1-2小时，得到纳米新型金属加工油粗成品；

步骤三，将所述步骤二得到的纳米新型金属加工油粗成品经检测指标合格后，过滤，灌装既得成品纳米新型金属加工油。

2.如权利要求1所述的纳米新型金属加工油的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，使用不锈钢袋式过滤器进行过滤。

3.如权利要求1所述的纳米新型金属加工油的制备方法，其特征在于，所述纳米极压抗磨剂为劲之宝抗磨剂TM-B氮硼配合物。

4.纳米新型金属加工油，其特征在于，由权利要求1-6任意所述制备方法制备得到。