金属加工用油添加剂的种类

金属加工用油是一种复杂的混合物，它含有几种乃至几十种不同成分的添加剂。添加剂的成分不但直接影响加工用油的切削性能（如润滑、冷却和清洗性能等），而且还影响加工用油的非切削性能（如毒性、腐蚀性、污染性、使用周期性和废液可处理性等）。加工用油常用的添加剂主要有极压润滑剂、防锈剂和防腐剂等。加工用油的添加剂不仅要性能优良，而且要低毒低公害甚至无毒无害。

1、极压抗磨剂

极压抗磨剂品种较多，主要有含硫极压抗磨剂、含磷极压抗磨剂、含氯极压抗磨剂、有机金属盐极压抗磨剂和惰性极压抗磨剂等。

含硫极压抗磨剂品种较多，主要包括硫化异丁烯、硫化动植物油脂、硫化脂肪酸酯、磺原酸酯、二硫代氨基甲酸盐和多硫化合物等，其中硫化异丁烯具有优异的极压抗磨剂性能。

使用较多的含磷极压抗磨剂主要有磷酸酯、亚磷酸酯等。中国石化石油化工科学研究院研制开发出一种性能良好的磷酰胺（肼）类新型极压抗磨剂。试验中选用46号液压油基础油，考察了单种添加剂的性能，当添加量分别为0.55％、1.0％（以质量分数计）时四球机试验的最大无卡咬负荷PB达到980～1421N，长时间磨斑直径（载荷392N，时间60min）为0．4～0.5mm。同时，此添加剂还有一定的防锈性和抗氧性，表现出多功能添加剂的特点。

含氢极压抗磨剂主要品种是多种牌号的氯化石蜡和氨化脂肪酸类，氯化石蜡活性强、极压抗磨性好，特别适用于难加工的金属，如不锈钢、合金钢用的切削油。但氯化石蜡在热和水解条件下，易放出氯原子，进而放出Hal，引起铁的腐蚀。近年来一些国家禁止使用有机氯化合物，研究了氯化石蜡的代用品，但代用品的价格高、极压活性不太高，现在难加工的金属材料还离不开氯化石蜡。

氯化添加剂是一种优良的金属加工油极压添加剂，以水基乳化形式或纯油形式用于金属切削和成形加工中，经常与硫化极压抗磨剂混合使用。氯化添加剂的作用机理是在金属加工操作的极压、高温条件下，在金属的表面形成一层氯化铁膜，氯化铁膜具有很低的剪切应力，可以降低金属表面的摩擦，从而提高工件的表面光洁度，延长刀具的使用寿命。实践证明，当氯化添加剂与硫化添加剂混合使用时，其效果公有显著提高。这是因为当温度高于金属的熔点时，表面膜就会失去其保护作用。而氯化添加剂与硫化添加剂混合后作用于金属表面时，会使金属表面的熔点提高。如氯化铁的熔点在350℃，而硫化铁的熔点却高于800℃。在非合金钢的高速机加工中，该添加剂能形成有效的抗烧结膜，氯化与硫化添加剂混合后，可以在金属表面形成摩擦力小的抗烧结膜，用于合金钢及有色金属的低速机加工效果更加显著。这些特点在拉削和攻丝工艺过程中很突出，它在低速条件下形成低摩擦氯化膜，能有效防止不锈钢和耐热合金钢硬化。

OSPAR（奥斯陆和巴黎协会）要求工业必须降低对水环境的损害，Etut，Chlor（欧洲氯化物制造业协会）提议减少在金属加工液中CIO～C13氯化石蜡的用量。德国在相关的法律中规定了工业废油中氯的含量，并会对其进行燃烧处理。含氯量超过0．2％的废油被定为“特殊垃圾”，必须经过高温炉燃烧处理。在美国，环保署通过对动物饲养的研究，发现C12是一种致癌物质，尽管对于这些试验的解释还存在着争议，但还是停止了该物质的使用。碳链为CIO～C13的氯化石蜡对水生环境有危害，尤其对水微生物、贝类及鱼类危害极大。这类产品在IMDG代码中被列为严重的海洋污染物。欧洲氯化物制造业协会已经在这类产品上贴上了“对环境有危害”的标签。因此，可以用C14～Qi氯化石蜡来代替C1。～C13的氯化石蜡，但不是说直接用C14～C17氯化石蜡代替CIO～C13氯化石蜡就能发挥其功效，必须要更改其配方，这样会使得某些技术指标发生变化。这些变化带来的好处会越来越明显，产品也将除去原先危险品的标志。新配方的氯化添加剂调和的复合剂已经可以完全替代CIO～C13氯化石蜡。新的不含氯的加工用油称为CF（Chlorine

Free）型，这个符号已在很多销售的加工用油产品中出现。

我国生产的氯化石蜡商品与国外同类产品相比热稳定性、水解稳定性和腐蚀抑制性较差。

磺酸钙惰性极压抗磨剂不含氯、磷和活性硫元素，是金属加工液优良的极压、抗磨和防烧结添加剂。它适用于铁质金属和有色金属的切削和成型加工，与硫化、氯化、含磷极压抗磨剂、硫代氨基甲酸酯、硫一磷化合物和硼酸酯等具有协同效应；与硫化极压添加剂复配使用，具有远比硫化极压抗磨剂单独使用更优良的效果；和氯化石蜡复配使用，可抑制氨化石蜡对金属的腐蚀，在很多加工操作中可以取代氯化石蜡；磺酸钙本身就是很好的防锈剂，具有很高的碱保持能．力，可以除去残留的酸性副产物，从而具有更好的防腐蚀性能，中和酸性残余物不仅可以延长加工用油的使用寿命，防止金属锈蚀，还不会使有色金属产生腐蚀性斑点；在不锈钢的冲压拉深，攻丝等加工中，可以明显延长刀具（模具）寿命，并改善工件的表面质量；对人体和环境无害，而且在加工中没有异味产生。

近年来，无毒无害的硼酸盐（酯）类添加剂系列受到广泛重视，它的油膜强度高，摩擦系数低，具有优良的减摩抗摩性能；还具有良好的防锈性能和抗菌、杀菌功能，且无毒无害，是一种多功能的环保型添加剂。

2、油性剂

油性剂可以在摩擦表面形成物理吸附膜或化学吸附膜，从而降低摩擦系数，起到润滑作用。

油性剂品种较多，我国有硫化烯烃棉籽油T405和T405A两个品种是硫化鲸鱼油的代用品，还有T402（二聚酸），T403（油酸乙二醇酯），T406（苯三唑脂肪酸胺盐），膦酸酯T451和T451A，7452（磷氮化合物）等。

油性剂在提高加工用油的整体润滑性能上起着很重要的作用。

3、防锈添加剂

防锈剂是金属加工用油及金属表面处理行业中必不可少的重要产品之一，其作用是防止工件生锈，它能在金属表面形成牢固的吸附膜，以抑制氧及水特别是水对金属表面的接触，使金属不致锈蚀。防锈剂必须对金属有充分的吸附性和对油的溶解性，因此防锈剂均由很强的极性基和适当的亲油基组成。

防锈添加剂有水溶性和油溶性两类，分别用于水基切削液和切削油。

常用的油溶性防锈添加剂主要有磺酸盐（磺酸钙、磺酸钙、磺酸钠和磺酸钡）、羧酸及其盐类（十二烯基丁二酸、环烷酸锌、Ⅳ一油酰肌氨酸十八胺盐）、有机磷酸盐类、咪唑啉盐、酯型防锈剂（羊毛脂及羊毛脂皂、司苯一ω或80、氧化石油脂）、杂环化合物（苯并三氮唑）、有机胺类等。我国先后使用了石油磺酸钡、石油磺酸钠以及烯基丁二酸、二壬基萘磺酸钡、司苯－ 80、氧化石油脂钡盐、环烷酸锌、苯并三氮唑等防锈剂。20世纪70年代开发了烷基磷酸咪唑啉烯基丁二酸盐等防锈剂。到90年代，开发了中性合成磺酸盐（T705A），烯基丁二酸半酯（”绍和T747A）等防锈剂。

水溶性防锈剂主要有亚硝酸钠、重铬酸钾、磷酸三钠、磷酸氢二铵、苯甲酸钠、三乙醇胺、钼酸盐和脂肪酸盐等。亚硝酸钠是很有效的水溶性防锈添加剂，但人们已逐渐认识到它对人体有致癌的可能性。铬酸盐、重铬酸盐对钢铁也有良好的防锈作用，但有毒、污染环境，它们的使用都受到限制。磷酸盐类防锈