經(jīng)過對半合成極壓切削液的研究表明，主要是在微乳液產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，引入合適的極壓添加劑，從而提高產(chǎn)品的使用性能，減少切削阻力，提高切削效率，并解決引入極壓添加劑后對防銹性能的影響，提高產(chǎn)品的儲存穩(wěn)定性尤其是低溫穩(wěn)定性，選擇具有抗腐能力的添加劑，引入高效防腐劑，使產(chǎn)品具有較長的使用壽命。
此外，注意對產(chǎn)品的關(guān)鍵字刀具夾具切削銑削車削機(jī)床測量。
并且，注意對產(chǎn)品的粘度、氣味、顏色、透明度等外觀性能作合理調(diào)配，滿足客戶心理需求，使產(chǎn)品更具商業(yè)價值。
一、 原理半合成極壓切削液又稱極壓微乳液，主要由礦物油、表面活性劑、防銹劑、極壓劑、防霉劑和水組成。
含礦物油5～30%。
乳化微粒直徑小于0.1μm，呈半透明狀態(tài)。
由于半合成極壓切削液，集乳化液和合成液的優(yōu)點于一體，又具有合適的極壓性能，是非常有發(fā)展前景的一類切削液。
半合成極壓切削液制備的關(guān)鍵是乳化劑的合理選配，解決濃縮液、稀釋液的穩(wěn)定性以及極壓劑、防銹劑、防霉劑的合理配伍，使其具有良好的極壓潤滑、防銹、防霉性能。
(1)乳化劑的選擇配制極壓微乳切削液時，乳化劑的選擇尤為重要。
目前應(yīng)用較多的方法有1)選擇乳化劑的HLB(hydrophile and lipophile balance親水親油平衡)值法;2)選擇乳化劑的PTlr(Phase—inversion temperatuIe轉(zhuǎn)相溫度)法。
我們主要選擇HLB值法，在具體調(diào)配試驗時，參照PIT法。
通過查閱或?qū)嶒炃蟮帽蝗榛镔|(zhì)的HLB值，找出相應(yīng)HLB值的乳化劑(對)。
并通過試驗選擇效率高、價格合理的最佳乳化劑(對)。
HLB值未包括被乳化物和乳化劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及兩者之間的關(guān)系。
所以還要考慮以下因素1)一般選用乳化劑要考慮其離子型，以便得到比較穩(wěn)定的乳液。
2)乳化劑與分散相的親和性。
根據(jù)相似互溶原理，要使油分散，要求乳化劑的憎水基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和油的結(jié)構(gòu)越相似越好。
因為這樣的乳化劑和分散相的親合力強(qiáng)，分散效果好，乳化劑的用量也少。
3)乳化劑的配合作用。
在某些特殊情況下必須使用某特定乳化劑。
如果該乳化劑的HLB值與分散相所要求的HLB值差別很大，可以預(yù)料乳化效果一定不佳。
為了改善這種狀況，就要選擇適當(dāng)?shù)腍LB值的乳化劑來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
并且混合乳化劑的HLB值應(yīng)接近分散相所要求的HLB值。
4)乳化劑體系的特殊要求。
作為切削液用乳化劑還應(yīng)考慮是否對環(huán)境造成危害，最好選擇無毒副作用，容易生物降解和利于排放，起泡性不很強(qiáng)，氣味不大，兼具潤滑防銹等作用的表面活性劑。
5)乳化劑的制造工藝。
作為工業(yè)化生產(chǎn)，原料來源應(yīng)豐富，使用方便，乳化劑的制造不宜過分復(fù)雜。
否則成本過高。
總之，如何制備性能優(yōu)良的極壓微乳液，乳化劑的選擇是關(guān)鍵。
最可靠的方法是實驗室篩選，但太費時費事。
所以不管乳化何種油或添加劑，都先找出被乳化物質(zhì)的HLB值并確定相應(yīng)乳化劑(對)。
并參考上述原理，反復(fù)試驗，最后確定所要選擇的乳化劑。
(2)極壓潤滑劑的選擇在半合成極壓切削液中，僅僅依靠乳化礦油的潤滑性能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
需要加入極壓潤滑添加劑。
目前可供選用的極壓潤滑劑可分為油溶性和水溶性兩大類。
油溶性極壓潤滑劑，主要以含S、P、Cl等極壓活性元素的化合物為主。
由于S、P極壓劑加入到水溶性切削液中容易對多種金屬產(chǎn)生腐蝕，尤其含P化合物，在廢液排放時，因為容易形成微生物富營養(yǎng)源，受到嚴(yán)格控制，而盡量慎用。
含Cl極壓劑，如氯化石蠟等，由于價格低廉，效果也不錯，其腐蝕性通過加入合適的緩蝕劑而得到抑制。
目前，仍是比較常用的切削液極壓劑。
加入量以濃縮物8～15%為宜。
鉬系極壓劑，雖然價格稍高，但效果好。
尤其是有機(jī)鉬類化合物，不但極壓潤滑效果好，而且兼具防銹作用，是具有發(fā)展前景的一類極壓潤滑劑。
作為水溶性極壓潤滑添加劑，目前使用較多的還有硼酸鹽。
硼酸鹽極壓劑與含S、P、Cl活性基團(tuán)極壓劑的極壓潤滑機(jī)理有本質(zhì)上的不同。
S、P、Cl極壓劑作用實質(zhì)上是一種控制性腐蝕現(xiàn)象。
因為只有通過它和金屬摩擦表面起化學(xué)反應(yīng)，生成熔點較低和剪切強(qiáng)度較小的化學(xué)反應(yīng)膜，才會起到減少摩擦和防止擦傷及熔焊的作用。
一個好的極壓潤滑劑，應(yīng)該只在極壓抗磨范圍內(nèi)才能與金屬表面反應(yīng)，而在較低溫度下是足夠穩(wěn)定的。
目前認(rèn)為硼酸鹽極壓作用主要是靠其沉積在金屬摩擦副之間，形成一個比基體金屬和S—P型極壓薄膜都軟的良好的彈性薄膜。
在高溫和低粘度基礎(chǔ)油中，這種極壓薄膜的形成更為迅速。
硼酸鹽極壓劑制備工藝簡單，原料易得，價格低廉。
生產(chǎn)中基本無三廢產(chǎn)生。
產(chǎn)品無毒、無味，加入量一般不受限制，除具極壓潤滑性能外，往往兼有殺菌防霉及防銹性能。
從多年的切削液研究開發(fā)經(jīng)驗得知，硼酸鹽還能明顯改善加工工件的光潔度。
高碳羧酸鹽、羧酸酯亦在切削液中應(yīng)用十分廣泛。
(3)防銹劑的選擇切削液在使用過程中，必須對工件和設(shè)備有防銹作用。
在選擇防銹劑時，既要考慮到水溶性和油溶性的好壞。
還要考慮對各種材質(zhì)的防銹效果。
在半合成極壓切削液中主要選擇高級羧酸皂、鉬酸鹽、硼酸鹽、石油磺酸鹽等。
防銹劑的選擇是一個十分復(fù)雜的過程。
同一種防銹劑因生產(chǎn)廠家不同，原料、生產(chǎn)工藝也不同，性能相差甚遠(yuǎn)。
要通過大量實踐才能找到合適的防銹添加劑。
(4)殺菌防霉劑的選擇在乳化油液中，發(fā)臭變質(zhì)占切削液變質(zhì)的首位。
近20年來開發(fā)了多種長效廣譜殺菌劑，可供選用。
由于細(xì)菌有一定的選擇性和抗藥性。
故在切削液中，最好選擇兩種以上殺菌劑，交替使用。
(5)助溶劑、穩(wěn)定劑、抗硬劑、抗泡劑的選擇和氣味、顏色、透明度、粘度等感官性能的調(diào)配。
助溶劑、穩(wěn)定劑、抗硬劑、抗泡劑雖然加量不大，但作用不小，可根據(jù)需要加入。
至于氣味、顏色、透明度、粘度等感官性能雖然對產(chǎn)品的使用性能沒有什么影響，但對于商業(yè)上的需求是必要的。
可視市場需求，進(jìn)行調(diào)配。
二、 試驗研究根據(jù)上述原理和實踐經(jīng)驗，參照相關(guān)資料，首先考慮幾個比較重要的因素并進(jìn)行簡單的優(yōu)化試驗。
然后，就各組分的配伍性進(jìn)行試驗研究，得出較為理想的切削液配方，并經(jīng)小樣試驗合格后，試制中樣，進(jìn)行實際應(yīng)用考察。
(1)基礎(chǔ)油的選擇根據(jù)經(jīng)驗，我們將基礎(chǔ)油含量初步確定在25wt%左右。
如果含油量過高，則一些水溶性添加劑難以加入，而且產(chǎn)品成本較高。
高粘度油生產(chǎn)出的產(chǎn)品的粘度較高，成本高。
低粘度油，成本稍低，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，但潤滑性不夠理想。
在實際配方中我們采用高低結(jié)合的方法，讓較高粘度油如N32與較低粘度油如N5復(fù)配，效果較佳。
(2)防銹劑的選擇防銹劑選用羧酸皂油溶性防銹劑和硼酸鹽、鉬酸鹽、石油磺酸鹽等水溶性防銹劑。
(3)極壓潤滑劑的選擇主要選用了氯系極壓劑(含量8～12%)，并與硼酸鹽，鉬酸鹽、高碳羧酸鹽等復(fù)配。
從實驗結(jié)果看，極壓劑的含量對產(chǎn)品的PB值和PD值影響較大。
如果不加極壓劑，則產(chǎn)品(5%稀釋液)PB(4)乳化劑的選擇根據(jù)以上主要原料的選擇，可計算出乳化這些油劑所需的HLB=9～14。
根據(jù)Hl.B值，結(jié)合實際經(jīng)驗，選擇非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑復(fù)配成對，其乳化效果較好。
對于羧酸皂，必須是在調(diào)配過程中形成的。
如油酸鈉是良好的乳化劑。
在堿性的乳液中不斷加入油酸，形成新油酸鈉，表現(xiàn)出良好的乳化效果。
如果是將已制好的油酸鈉，加入到油水表面上，就很難達(dá)到乳化的預(yù)期效果。
在油酸調(diào)制的乳液中，加入少量油酸，其乳化效果更好。
一方面可從物理化學(xué)性質(zhì)方面得到解釋，油酸的加入抑制了油酸鈉的水解。
另一方面從HLB值亦可解釋。
油酸鈉HIB=18，加入少量的油酸(HLB=1)，可使乳化劑HLB值稍微變小，接近被乳化物質(zhì)的HLB值。
事實上，加入另外的油溶性表面活性劑，產(chǎn)品穩(wěn)定性有所提高。
我們在各類乳化劑與產(chǎn)品穩(wěn)定性方面，做了一些探索。
(5)抗硬劑、消泡劑、穩(wěn)定劑的選擇抗硬劑選擇容易絡(luò)合的ca2+、Mg+的高效有機(jī)酸鹽絡(luò)合劑，消泡劑基本上用油劑即可。
穩(wěn)定劑選擇乙醇和三乙醇胺，效果良好。
由于這類添加劑加量不大，在極壓微乳切削液配方基本確定以后，再補(bǔ)充加入，其配方稍作調(diào)整，產(chǎn)品穩(wěn)定性不受影響。
抗硬劑的加入，使稀釋液的透明度更高，而穩(wěn)定劑的加入，使產(chǎn)品的乳化范圍更大，產(chǎn)品更穩(wěn)定。
(6)染料的選擇由于消費習(xí)慣和操作者的需要，產(chǎn)品的顏色益顯重要。
通過對熒光綠、亮藍(lán)、胡藍(lán)等多種染料的試驗，以熒光綠較受歡迎，濃縮液和稀釋液都呈漂亮的熒光綠色。
加入胡藍(lán)，局部有些反應(yīng)，但搖勻后，對穩(wěn)定性無影響。
由于染料加入量很少，對產(chǎn)品性能幾乎沒有影響。
同時，為了防止他人假冒，采用復(fù)合染料較為理想。
一方面可以滿足客戶的需求，另一方面可以簡單直接表現(xiàn)自己產(chǎn)品獨特的一面。
再則，由于原材料或工藝微小的差異，導(dǎo)致外觀的差別可以用染料加以掩飾。
商業(yè)性顏色調(diào)整在現(xiàn)代社會越來越顯重要。
(7)配方組成及生產(chǎn)工藝通過對各組份的選擇和配伍優(yōu)化，最后確定極壓微乳切削液的典型配方如表3。
切削液的研制和生產(chǎn)是一個實踐性很強(qiáng)的工藝過程。
由于原材料和工藝的差別，往往導(dǎo)致同一配方切削液的穩(wěn)定性有所差異。
只有不斷總結(jié)，嚴(yán)格把握，才能生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定，性能優(yōu)良的產(chǎn)品。
三、產(chǎn)品的理化性能測試我們對小樣和中試產(chǎn)品，都進(jìn)行了一系列的理化性能測試和潤滑承載能力及切削阻力評價。
從測試結(jié)果看，半合成極壓切削液的防銹性能(鑄鐵疊片)優(yōu)于進(jìn)口同類產(chǎn)品。
其它性能接近或相當(dāng)。
四、產(chǎn)品的實際應(yīng)用考察半合成極壓切削液，主要用于數(shù)控機(jī)床、加工中心及自動化生產(chǎn)線加工鋁合金、鑄鐵、鋼、銅等材質(zhì)工件，實際使用效果簡述如下(1)某輕工機(jī)械集團(tuán)公司用加工中心、數(shù)控機(jī)床，加工不銹鋼、鋁、銅和塑料件。
由于切削液箱藏在機(jī)床底下封閉無法清洗。
近十年來，用過國內(nèi)外多種切削液，均不理想，主要是容易發(fā)臭。
進(jìn)口切削液效果好些，但1～2周需大量補(bǔ)充，以保持堿性和濃度，后試用半合成極壓切削液，效果很滿意。
使用少量防霉劑效果更佳。
(2)新捷機(jī)械模具實業(yè)有限公司主要加工鑄鐵、模具鋼。
原使用W-R一1切削液，由于該產(chǎn)品不含極壓劑，效果一般。
后改用半合成極壓切削液，在帶鋸床和銑床使用，加工效率提高22.5%，刀具壽命延長15%，使用近一年未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題。
(3)某獨資金屬制品有限公司主要用帶鋼加工家電用鋼管。
有兩套集中循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其中一套每次加入600k9半合成極壓切削液，稀釋為5%水溶液使用。
另一冷卻系統(tǒng)用臺灣某公司產(chǎn)品，經(jīng)對照試驗，性能相當(dāng)。
(4)在平進(jìn)模坯有限公司、威達(dá)機(jī)械廠、格力空調(diào)集團(tuán)、華勉機(jī)械廠等近十家工廠應(yīng)用，使用效果良好。
并成功替代進(jìn)口同類產(chǎn)品。
五、 結(jié)論(1)按照微乳液調(diào)配理論，尤其利用HLB值方法，經(jīng)過反復(fù)的實驗室試驗和實際應(yīng)用考察，捷仕特潤滑油研制了一種新型高檔的半合成極壓切削液。
(2)研制的半合成極壓切削液質(zhì)量穩(wěn)定，性能優(yōu)良，使用壽命長。
能廣泛用于加工中心、數(shù)控機(jī)床、自動化生產(chǎn)線加工鋁合金、鑄鐵、碳鐵、不銹鋼、模具鋼、銅等多種材質(zhì)工作，效果良好。