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介绍乳化液的功能、乳化液性能参...

介绍乳化液的功能、乳化液性能参数、乳化液的添加剂
介绍乳化液的功能、乳化液性能参数、乳化液的添加剂
介绍乳化液的功能、乳化液性能参数、乳化液的添加剂
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编辑时间 : 2020-08-13

  

  乳化液分为油基和水基2种,目前多数企业2种混合使用。乳化液具有良好的冷却性、清洗性以及一定的润滑性、防锈性,是目前机械行业中使用Z为广泛的一种金属切削液。使用过的废乳化液中含有大量的矿物油料、乳化剂和亚硝酸盐,成分复杂,COD等污染物浓度极高。


  乳化液的功能


  乳化液的主要功能有冷却、润滑、防锈等,不同的化学性能对其功能都有一定的影响。


  乳化液冷却功能主要是冷却轧件和轧辊,减少轧件变形,提高板形精度,延长轧辊寿命,进而能提高轧制速度和压下量,提高生产率。水基的合成乳化液冷却性能相对较好,但如受杂油、污垢污染或有油乳析出,会降低冷却性能。


  冷却性能还和乳化液系统的设计,如乳化液流量、喷射方式和系统容积等有关。现有的乳化液中均加有各种润滑添加剂,如脂肪酸油、酸胺酷、聚合物等,它们可起到轧制润滑的作用,能有效降低轧辊和轧件之间的摩擦,提高产品精度和表面光洁度,延长轧辊寿命。乳化液的防锈功能主要来自配方中的有机胺盐或无机盐类防锈添加剂及钝化剂,它对轧件的防锈保护仅为工序间的防锈,一般为一周左右,并视环境温度和湿度而不同,此外也防止轧机的锈蚀。


  乳化液有一个Z低防锈粘度,它视产品而异,一般约4环。如乳化液中的Cl-含量较高,则Cl-会穿透金属表面钝化膜,造成轧件点蚀,此时应设法降低其含量。


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  乳化液性能参数


  1、乳化液油膜强度

  在乳化液的承载方面,油膜的强度是一个非常关键的参数,它同时也会受到滑动速度、润滑油的粘度和吸附膜强度的影响。润滑油层在轧制变形区能够更好地实现轧件变形压力。在金属表面,如果润滑油形成的吸附膜具有非常大的抗压能力,那么轧辊和轧件之间的接触就能够被这层吸附膜很好的组织,润滑状态就会保持到非常好的状态。乳化液的性质对油膜的强度起到决定性的作用。


  2、乳化液浓度

  在具体的使用过程中,乳化液的浓度是非常关键的参数,适中值会依据不同的品种规格变化。如果乳化液的浓度较高,那么离水展和油膜都会相应增加,导致润滑过度,轧辊和轧件之间过度的打滑会出现划伤现象,影响板形。相反,如果乳化液的浓度较低,那么离水展和油膜都会相应减少,导致润滑不足,轧辊和轧件之间润滑不足会产生过热,影响轧机运转。

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  3、乳化液稳定性

  对于乳化液被乳化后的相对稳定性进行划分,可以分为三类,分别为稳态、非稳态和半稳态乳化液,在唐钢的乳化液系统中,半稳态乳化液是系统使用的。

  这种乳化液以矿物油、合成侄和精炼的脂肪油作为基油,然后加入了相应的添加剂。在50到60度的时候,油才能在水中进行很好调配,成为乳化液。半稳态乳化液的颗粒大小为1~10μm,需要对其进行不停的搅拌,这样才能更好地维持应有温度,防止乳化液中基油的折出。


  4、乳化液PH值

  乳化液在配出出来之后,PH值是呈现微碱性的。由于吸入二氧化碳,使用中的乳化液PH值会逐渐降低,因此需要对PH值进行控制。这样就是为了更好地阻止细菌的生成,防止对轧制所使用的管道和设备等形成腐蚀,进而对具体的轧制稳定性造成影响。


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  乳化液的添加剂


  1、乳化液中的油性剂


  分子结构中同时具有极性和非极性基团的油性剂,可以在摩擦过程中吸附在金属表面,从而起到润滑作用。脂肪酸是一种常见的油性剂,具有价格低、性能好、来源广等优点,但其缺点是与金属的反应活性强,易与金属离子发生反应生成皂,导致其消耗速度较快。


  为保持Z佳的润滑状态,在对轧制乳化液进行控制时,可以通过直接添加脂肪酸到乳化液中进行调整。根据轧机的配置不同,主要采用如下方式:①未稀释的酸可以缓慢地直接加入到乳化液中;②脂肪酸与矿物油混合后再将混合液缓慢加入;③将脂肪酸、基础油和少量的乳化剂混合后缓慢地加入。


  在gao档乳化液配方中,油性剂一般不只是选用脂肪酸,而是选择脂肪酸、合成酯或酰胺类的多种添加剂的复合组成,这样的乳化液能满足不同的润滑状态,保证轧机稳定地运行。其原因是复合配方中不同添加剂的活性有差异,可以起到互补和协同作用,化学性能更加稳定,虽然也会在润滑过程中产生消耗,但消耗速度大大降低,能保持一定的平衡状态,且受硬水的影响较小。


  2、极压抗磨添加剂


  抗磨添加剂主要在高负荷下起作用,通常含有硫、磷、硼等活性元素,在金属表面形成硫化铁、磷酸铁膜而起作用,其中活性元素的活性大小控制是甚关重要的,活性太强易引起腐蚀磨损,活性不够则难以形成润滑膜。


  乳化液所用传统抗磨添加剂主要有脂肪酸酯、磷酸酯、酸性磷酸酯胺盐等,一般都是油溶性的,在使用时先溶于基础油,再用表面活性剂将其分散到水中,其润滑性好,能够在不同工况下保证足够的抗磨作用。这类添加剂存在的问题主要是在水中不稳定,易受水质影响,且如果乳液稳定性不好,易造成添加剂分散不均,难以有效润滑金属各个部位。


  3、乳化剂


  乳化剂是生产乳化液的Z重要组分,决定着乳化液的两个重要参数:①乳化液的油粒直径大小及其分布;②乳化液的热分离性。

  乳化液的油粒直径大小及其分布历来受到业内人士的广泛关注,很多学者对此进行了深入的研究。一般而言,要使一种乳化液的油粒直径增大,可加入钙或镁的可溶性盐,多价阳离子能够降低胺皂的乳化效果,相当于降低了乳化剂的效果;要使乳化液的油粒直径减小,可加入无机碱或有机胺类物质,碱性物质与游离脂肪酸结合生成更多的皂类,而有了更多可供利用的乳化剂,乳化液的油粒直径就可以有效减小。


  另外,热分离性被定义为乳化液和热的轧辊接触时所分出的纯油量,是乳化液Z重要的性能指标,而乳化剂决定了乳化液在轧辊上的热分离,在大多数情况下,平均油粒直径增大,热分离能力提高。

  对于乳化剂的选择而言,一般采用表面活性剂的HLB值(即亲水亲油平衡值)作为参考。不同HLB值的表面活性剂有其相应的应用场合,参见下表。不同的表面活性剂HLB值可以累加,即加权平均值即是乳液体系的HLB值。


  4、防锈剂

  润滑和防锈是乳化液必须具备的两大主要功能。在乳化型金属加工液中,常用的防锈剂有亚硝酸钠、苯甲酸钠、zhong铬酸钠、三乙醇胺等水溶性防锈剂。

  这类添加剂使用方便、成本低,缺点是在金属表面易发生流淌,水分蒸发后金属零件表面常留下白霜。另外,在使用中NaNO2与胺会生成致癌物质亚硝胺,国内外研究者多年来一直在寻找其替代产品。


  5、抑菌剂

  加工液中微生物主要有细菌、酵母菌和霉菌等,微生物过度增长会带来许多问题,如乳化液被破坏、pH值降低、有效组分分解和润滑性降低等,所以抑制这些微生物的生长,一直是加工液生产和使用者Z关心的事情。另外,近年来人们更加关注空气中的微生物、难闻的气味与皮肤接触等对工人健康的危害。


  抑制微生物生长Z主要的方法就是使用恰当的抑菌剂,杀灭微生物,抑制其繁殖。适用于金属加工液的抑菌剂主要种类有烷烃衍生物、甲醛缩合物、异噻唑琳酮、吗琳化合物、唑烷酮化合物、酚类、吡啶衍生物和季胺盐化合物等。






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