專利名稱：一種粘度可控型水基潤滑液及應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及了一種應用于機械設備主軸、靜壓導軌系統的潤滑液，主要用于支 承主軸的滑動軸承、支承運動部件的靜壓導軌的潤滑，提供了一種粘度可控型水基潤滑 液及應用。
背景技術：
軸承是旋轉加工設備的重要部件，主軸系統的回轉精度、軸系剛度、轉速、承 載能力、軸承壽命直接決定了加工設備的加工精度、工作效率、維修周期與最終產品的 性能；靜壓導軌是在兩個相對運動的導軌面間通入壓力油或壓縮空氣，使運動件浮起， 以保證兩導軌面間處于液體或氣體摩擦狀態下工作。流體滑動軸承或靜壓導軌具有運動 精度高、承載能力強及剛度高的優點，但是傳統的油基滑動軸承的主軸以及油基靜壓導 軌在運動時由于發熱大，導致熱穩定性變差，從而影響精度的提高；同時還由于礦物油 還存在著嚴重的污染問題，不適應現代工業可持續性發展的要求。目前的潤滑油多為礦物潤滑油，礦物基潤滑油在自然環境中可生物降解能力很 差，將會由于長期積聚而對生態環境造成較為嚴重的污染問題。為適應現代工業對于環 境保護以及可持續性發展的需要，本發明的新型潤滑液所有組分都應為綠色介質或添加 劑。參照德國“Blue Angel”組織對綠色潤滑劑添加劑的規定，新的潤滑劑應不含致癌 物、致基因誘變、畸變物；不含氯和亞硝酸鹽；不含金屬(除鈣外)；最大允許使用7% 的具有潛在可生物降解性的添加劑；還可添加2%不可生物降解的添加劑，但必須是低 毒的。現有滑動軸承或靜壓導軌形式根據其結構或工作要求，需要選用特定型號的潤 滑油，其組分與粘度固定。對于固定結構形式的主軸滑動軸承或機床平臺靜壓導軌，滑 動摩擦副如果采用低粘度的潤滑介質，摩擦功率、發熱量就小，利于提升主軸或靜壓導 軌的熱穩定性，同時低粘度流體對應的潤滑膜厚度小，主軸理論回轉精度就高(上述低 粘度潤滑介質帶來的優點對于機床主軸與導軌的性能提高具有重要意義)，但是此時承載 能力與剛度較低；當采用高粘度潤滑油時，則會產生較高的發熱量，導致主軸或導軌熱 變形量較大，加工精度無法保證。因此，如果上述機械設備采用可調節粘度的潤滑劑， 就可以在不更換設備與潤滑介質的情況下，完成低速重載、高速輕載以及高速高精密加 工等多種加工要求。機械設備多為金屬材料制造，因此用于機械加工設備的潤滑液必須具有較好的 防銹性能。防銹劑大多數都是極性很強的化合物，其作用是能夠吸附在金屬表面上而形 成致密的保護膜或與金屬表面化合形成一層鈍化膜，進而防止金屬與腐蝕介質接觸，即 可起到防銹作用。水溶性防銹劑可分為無機防銹劑和有機防銹劑兩類。無機防銹劑的作 用一般是使金屬表面生成不溶性鈍化膜或反應膜層而起到防銹作用。常用的水溶性無機 防銹劑包括亞硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽、鉬酸鹽等，但由于亞硝酸鹽、磷酸鹽 具有毒性，硅酸鹽與硼酸鹽不易溶解，鉬酸鹽成本昂貴，因此在不適用于作為新型水基潤滑液的防銹添加劑。在本發明中，采用了多種綠色有機防銹劑復配的方法保證潤滑液 的防銹性能。另外，潤滑油由于具有可燃性，存在著安全隱患；本發明提出采用的水基潤滑 液以水為主要成分，因此具有阻燃性的安全特點。
發明內容
本發明的目的是針對滑動軸承、靜壓導軌潤滑用礦物潤滑油的缺陷，配制出一 種在一定低粘度范圍內粘度可控的潤滑液，同時具備綠色環保性、防銹性的優良特性， 適用于機械加工設備的主軸滑動軸承、機床靜壓導軌。如前所述，如果潤滑液粘度可調，不僅提高了滑動軸承主軸、靜壓導軌的使用 便宜性，而且有效擴寬了這些機械設備的適用性。因此，本發明提出采用水基潤滑液作 為滑動軸承或靜壓導軌的潤滑介質，針對具體的設備形式，根據實際工作條件，在設計 人員根據生產經驗或通過計算確定潤滑液的所需粘度后，通過在基礎液(純水)中定量加 入添加劑的方法(添加劑用量與潤滑液溫度-粘度的對應關系通過試驗確定，見下文介 紹)，實現潤滑液在較低的粘度范圍內粘度可控，即能夠保證主軸或靜壓導軌較高剛度與 承載能力的同時，使得系統發熱量少，熱穩定性好，精度高，彌補了采用潤滑油潤滑軸 承、靜壓導軌的缺點，特別適用于高速高精密加工情況。本發明的一種粘度可控型水基潤滑液，其組分及重量百分比如下三乙醇胺硼酸酯8-15% ；油酸三乙醇胺9-12%;癸二酸三乙醇胺0.1-1% ；醇類增粘劑0-32% ；有機硅消泡劑3%。-5%0;其余成分為水。所述的醇類包括乙二醇，丙二醇、丙三醇或其他無毒的醇類。粘度可控型水基潤滑液，其特征是粘度范圍為0.9mPa s-8mPa s。所述的油酸三乙醇胺作為防銹劑，包括采用植物油與動物油制備而成的油酸三 乙醇胺。為消除有機化合物與水混合后所產生的氣泡，潤滑液中還加入了 3%。-5%。有機 硅消泡劑。潤滑液的基礎液為水，包括高純凈水、蒸餾水、自來水以及礦泉水。水基潤 滑液應用，其特征是適用于機床加工設備的滑動軸承主軸或靜壓導軌的潤滑。除了增粘劑外的潤滑液其他添加劑劑量(指在發明所要求的用量范圍內)對于潤 滑液的整體粘度變化極小，在潤滑液中將不起到調節粘度的作用。三乙醇胺硼酸酯、油 酸三乙醇胺與癸二酸三乙醇胺將協同起到防銹的作用；有機硅消泡劑將起到消除潤滑液 中泡沫的作用。增粘劑組分選擇乙二醇、丙二醇或其他無毒害的醇類，由于本潤滑液特點為粘 度可控，需要在實際使用中，根據設計人員對潤滑液的具體粘度要求，而改變增粘劑的 含量從而實現潤滑液粘度值可調。采用上海地學儀器研究所生產的SBN-2數字旋轉粘度 計，對加入不同劑量增粘劑后的水基潤滑液的溫度-粘度特性進行了測定。改變增粘劑 (醇類物質，試驗中采用乙二醇)與水含量從而調節水基潤滑液粘度，得到此時含不同濃度增粘劑的潤滑液的溫度_粘度特性(如表1、
圖1所示)。在實際使用中，可根據預先 實驗測得的粘度值，根據所需要的粘度，調配出合適的水基潤滑液。當增粘劑含量為0% 時，表示潤滑液只由水、防銹劑與消泡劑構成；此時的潤滑液雖然與普通水溶液粘度值 相差不大(比水溶液略高)，但是與其他各組潤滑液相同，其對于金屬材料的防銹性要遠 優于水溶液(防銹性能試驗參見實施例3)，因此仍可以根據工程應用中對粘度的實際要 求，適用于機械加工設備的主軸滑動軸承、機床靜壓導軌的潤滑系統中。表權利要求
1.一種粘度可控型水基潤滑液，其特征是組分及重量百分比如下 三乙醇胺硼酸酯8-15% ；油酸三乙醇胺9-12% ；癸二酸三乙醇胺0.1-1% ；醇類增粘劑0-32% ；有機硅消泡劑3%0 -5% ；其余成分為水。
2.如權利要求1所述的水基潤滑液，其特征是所述的醇類包括乙二醇，丙二醇、丙三 醇或其他無毒的醇類。
3.如權利要求1所述的粘度可控型水基潤滑液，其特征是粘度范圍為 0.9mPa · s~8mPa · S。
4.粘度可控型水基潤滑液的應用，其特征是增粘劑乙二醇與粘度的對應關系如表所示增粘劑增粘劑增粘劑增粘劑增粘劑增粘劑增粘劑增粘劑增粘劑溫度含量0%含量3%含量5%含量含量含量含量含量含量"C粘度粘度粘度10%粘15%粘20%粘25%粘30%粘3 2%粘mPasmPasmPas度 mPa-s度 mPa-s度 mPa-s度 mPa s度 mPa s度 mPa s700.9430.9821.0411.0521.1661.3071.3741.9732.381650.9661.0031.0551.0891.1991.3321.4202.0572.425600.9951.0131.0741.1411.2371.3751.5152.1472.571551.0161.0211.1011.2311.3511.4901.6502.4602.911501.0361.0471.1521.3421.5081.6101.8572.7693.186451.0591.0821.2621.4451.6281.7562.0763.0613.499401.1021.2021.3951.6221.7881.9242.2353.4163.921351.1571.2731.4991.7471.9502.1652.5083.8984.471301.2841.3821.6681.9582.1952.4032.7894.6645.368251.4421.6051.7612.2192.5132.8083.3015.2816.131201.5951.7481.9632.5242.7513.1023.6596.0486.833151.7521.9252.1852.7113.1453.3973.9326.5227.305101.9312.1362.4162.9533.6543.7844.3577.1497.96全文摘要
本發明涉及了一種粘度可控型水基潤滑液及應用。潤滑液由三乙醇胺硼酸酯、油酸三乙醇胺、癸二酸三乙醇胺、醇類增粘劑、有機硅消泡劑和水組成。粘度范圍為0.9mPa·s-8mPa·s。由于水基潤滑液主要成分為水，因此保留了水的優良特質——阻燃性與較高的比熱；水基潤滑液各組分價格低廉，且均呈無毒且可降解性強，符合綠色環境友好型潤滑劑的要求；通過試驗，驗證該潤滑液具有較好的防銹性能；潤滑液的防銹劑組分中含有具有吸附力大的極性基團，因此對摩擦副形成減摩、抗磨作用，延長了設備使用壽命；可根據具體工程要求，通過改變增粘劑含量的方法調節潤滑液粘度，從而保證加工設備主軸、靜壓導軌系統較高剛度、承載能力與熱穩定性。
文檔編號C10N40/00GK102010780SQ20101052397
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月28日 優先權日2010年10月28日
發明者劉峰, 林彬, 閆福剛 申請人:天津大學