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水溶性切削油(又称乳化油)

  一般水溶性切削油为浓缩液,使用时再依需要比例加水稀释。稀释后的水溶性切削油称之为乳化液。水溶性切削油的组成为矿物油、乳化剂、防化剂、防锈添加剂与其它添加剂。

  矿物油和乳化剂混合,加入水中会发生乳化作用,形成水包油型的悬浮液(O/W),这种溶液称为乳化液,矿物油的选用和油性切削油相同,需要含有较少的芳香烃基。一般使用的乳化剂是脂肪酸皂混合磺化油或非离子性乳化剂,这种组成有较大的污染包容力和极佳的乳化安定性。早期以肥皂当乳化剂,但是它对金属屑和盐类的安定性极差。许多肥皂与矿物油并不相溶,因此要加入一些共溶的溶剂使二者可以互相溶解,这种有融合二种物质特性的添加剂称为偶合剂。传统的偶合剂含有酚基如甲基酚、二甲基酚,但是酚基会产生异味;不当的使用,容易造成皮肤病,所以,目前已经改用不含酚基的偶合剂,如合成醇等。除此之外水溶性切削油里还添加防锈剂、防腐剂和消泡剂。在显微镜下会发现乳化液并不是溶解液,而是油滴悬浮或分散在水中。每一个油分子表面有层负电荷,可以防止油滴合并,这种功效维持了水性切削油的安定性,负电荷的形成,以肥皂水为例,肥皂分子是由斥水性碳氢化合物,键结一个亲水性负极,使肥皂分子外形像蝌蚪。斥水性正极(尾部)深入油滴中,亲水性负极(头部)存在于油/水交界面,因为同性电荷相斥,油滴虽然在溶液中游走,但不会接触,因此形成乳化液的安定性。乳化液依悬浮油滴大小来加以区分,如果油少、乳化剂多,则油滴较小;如果油多、乳化剂少,则油滴较大。乳状乳化液油滴较大约2-4μm,因为反光较差,所以呈现白色。澄清乳化液油滴较小约0.5-1.5μm,因为光线较易通过,所以呈澄清状。乳化液安定性的维持是依靠油滴外层负电荷互相排斥而产生安定性,因此任何电荷中性剂的介入,都会破坏它的安定性。乳化液最大的敌人是酸和盐类,当这些具有双电荷的物质介入时,会分解为正离子和负离子,这些为数众多的离子,会破坏油滴负电荷层的平衡,使油滴合并,产生沉淀。酸碱值(PH值)是衡量液体酸性和碱性的指数,纯水为中性,PH=7;酸的PH<7;碱性的PH>7。大部分可溶性切削油是由肥皂硫化物和非离子性乳化剂混合而成,一般为弱碱性,PH值介于8.5~10之间。PH值较高时,容易使皮肤脱脂造成伤害;PH值较低时,会使乳化液失去安定性。极压水溶性切削油:在水溶性切削油中加入硫及氯的添加剂,它的成分和油性切削油类似,这种油品称为极压水溶性切削油。这种油结合冷却性和极压润滑性,可以使用于重负荷加工;在某些情况下,可以代替油性切削油。因为具有广泛的切削能力,极压水溶性切削油非常普遍地用于多种切削加工中。


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