1. 前言

　　金(jīn)屬加工(gōng)過程中的摩擦和形變會(huì)釋了間放出大(dà)量熱量。 例如(rú)，切削時(s聽照hí)切屑和刀具溫度達到800℃,磨削時(shí)數紅達到1200℃[1]，切削液的冷卻作用至關重要。表1比較費黑了水基和油基切削磨削液的冷卻參數[2]。

表1 水、油冷卻性能比較

　　根據表1，水的導熱系數是油的3-5倍，比熱也大(dà低數)1倍以上，水基切削磨削液的冷卻能力遠比線人油基的好(hǎo)，加之，在加工(gōng)區愛了域良好(hǎo)的滲透能力和清洗能力，水基切削道你液的應用越來越廣泛，例如(rú)在加工(gōng技樂)中心，加工(gōng)量大(dà)的粗加工(gōng)序幾乎都是使用水基切知他削磨削液。

　　2. 水基切削磨削液的種類及其性能特點

　　國内外對水基切削磨削液有不(bù)同的分類。1986年通(tō花舞ng)過實施的ISO6743/7将水基切削磨削液分為中件(wèi)從MAA到MAI共9類，日本JISK2241将其分為(wèi)A光人1-A3三類，美國ASTM D2881-03則分為(wè業冷i)含石油制品液體和不(bù)含石油制品液體兩種。我國在1989年雜務制訂的GB/T7631.5-1989等效采用ISO67金藍43/7[3]，也按9類歸分。雖然不(bù煙的)同标準的具體歸類有所不(bù)同，但從大(dà)類及業界共同觀光讀點是将水基切削磨削液分為(wèi)三類：乳化習綠液(含礦物油量在50%以上，基本不(bù)含水)身制、半合成液或微乳化切削液(含油量一般少于25%)和合成液或化短綠學溶液(不(bù)含礦物油)。也有資(zī)料[西機2]認為(wèi)将化學溶液稱為(wèi)合成液以及将微乳化液叫作北做半合成液是不(bù)正确的，因為(wèi)和合成沒有任何關們請系，從化學觀點看，這個說(shuō)法是正确的，也更準确，但業雪志界目前仍然普遍流行乳化，合成和半合成的稱謂和分類。

　　乳化、合成、半合成這三類水基産品中，含油量不(bù)同，必然帶來組成要票和性能上的明顯差異，可從以下幾個方面對比分析。

　　2.1. 第二相尺寸[4]。

　　乳化液是油分布在水中形成的宏觀均勻體系。油粒尺寸一般在我車1-10微米;半合成液隻含不(bù)到20%的礦物制廠油卻含更多乳化劑，油粒尺寸比乳化液小(xiǎo)大連湯相費邁創意傳媒有限公司得(de)多，隻有0.05金少-1微米;而合成液被認為(wèi)是真溶液，是均勻的單低她相體系，尺寸是原子(zǐ)級的，即就是為去懂(wèi)了防鏽等而添加的添加劑，形成的也是膠體溶液，粒子(和靜zǐ)尺寸在0,05微米以下。第二相尺寸差異影響到液體外觀。可見秒舊光波長(cháng)在0.4-0.7微米，顯然，乳化液中的中藍油粒能反射太陽光，故外觀呈乳白色;半合成液中油粒散射太陽光，呈現藍色半透分人明;合成液中因太陽光直接穿過而顯現透明狀态。

　　2.2. 防鏽性能

　　乳化液含油量高，油粒尺寸大(dà)，加工(公員gōng)後在工(gōng)件和機床上殘留一層油膜，起到防鏽作來草用。加之，乳化液中很多帶極性的潤滑和防鏽添加劑河舞都是油溶性的，它們(men)也會(huì)随同油一起析出，極性添加劑的吸訊錢附力強，極性端吸附在金(jīn)屬表面，能排開(kāi)表面水膜同時(sh志現í)疏水端向外，形成新的低(dī)能量的表面，較難和土被水潤濕，配合油膜一起提供良好(hǎo)的防鏽性。合成跳到液不(bù)含油，防鏽能力較差，且表面張力小(xiǎo)大看多連湯邁創意傳媒有限公司(約4x10-4N/cm),潤濕穿透能力強，對他兒機床防鏽漆膜有侵蝕作用。半合成液的防鏽性事老能介于乳化液和合成液之間。

　　2.3. 潤滑能力

　　乳液中油粒尺寸大(dà)，在摩擦接觸區域，油相容易從乳液中析出，動現起到潤滑作用，潤滑能力高。乳化液潤滑能力好(hǎo)，不(bù工畫)僅在于含油量高及油粒尺寸大(dà)，還在于很多潤滑劑如年件(rú)形成有機吸附膜的油性抗磨劑或者憑借化學反應形成無機膜的極壓潤滑劑木對，大(dà)都是油溶性的，因此，乳化液潤滑能力的實現手段相月購當豐富，容易滿足苛刻加工(gōng)的潤滑要求。另外，有飛算些加工(gōng)工(gōng)序對反應性美子強的極壓劑敏感，例如(rú)鋁合金(jīn)但會加工(gōng)，在這種情況下，采用較大(dà微電)油粒尺寸，較高油含量和油性劑就成為(wèi)潤滑議些實現的重要手段。

　　2.4. 廢液處理

　　乳化液廢液處理方法相對簡單容易，通(tōng)過破乳國話去除大(dà)部分油及溶于油的多種有機物房看。乳化液大(dà)都采用陰離子(zǐ)乳化劑，陰離子(zǐ)中都乳化劑在pH大(dà)于7才有明顯乳化作用，破乳時(shí)，添加無機酸如(開雜rú)硫酸、鹽酸或者弱堿強酸鹽如(rú)AlCl3,FeCl3等降低(dī)p個師H，或者添加陽離子(zǐ)乳化劑，使陰離子(zǐ)乳化劑失去作用嗎去，達到破乳。對于半合成和合成液，由于含有大(d紙妹à)量的水溶性添加劑，顯著增加了廢液處理困難。據介紹，廢液處理成本高在美國少科是乳化液回歸成為(wèi)用戶主要選擇的重要原因。

　　根據以上分析，乳化液有潤滑、防鏽和廢液處理性能好(hǎo頻們)的突出優點。相對乳化液，半合成液和合成液使用方面的不(bù)足之處也值一數得(de)注意。例如(rú)，半合成液含油少，但為(wèi錢懂)了達到細小(xiǎo)大連湯邁創意傳媒有限公司的油粒尺黃身寸，卻含有比乳化液更多的乳化劑(表面活性劑)，降低(dī)了表面張力，冷校使得(de)合成液和半合成在使用過程中容易産生泡沫，而泡沫又對冷卻和潤滑中計不(bù)良影響。再如(rú)，使用過程中呢房不(bù)可避免地存在外來油品洩漏如(rú)液壓油、齒輪油和軸承油的生到洩漏等，合成液和半合成液的設計思路是不(bù)含國畫油或者含油量少油粒尺寸小(xiǎo)大連樹銀湯邁創意傳媒有限公司，但外來洩漏的油品卻不(bù)可避免地被身遠乳化進來，和合成液和半合成液的産品設計思路她謝不(bù)符，對應用造成比乳化液更大(dà)的不(bù)利影響。當然，合成液具笑化有透明、冷卻沖刷性能好(hǎo)的優點，适合用在磨削加工(gō要金ng)上，這也是業界的共識。

　　乳化液具有這些優勢，但實際中不(bù)少客戶更青睐件為半合成液，主要是出于穩定性上的考慮。乳液穩定性較差主要在于其含油量高更短爸容易滋生細菌，但采用先進的生物穩定技術，可較為(那新wèi)徹底地抑制微生物滋生，大(dà)幅提高乳液業音穩定性，在這種情況下，選用乳化液，能給用戶帶來更多益處。

　　3. 水基切削磨削液的中的微生物滋生

　　微生物滋生需要的營養物質有：1)水;2)碳源;3)氮源;4)可什能源;5)礦物質;6)生長(cháng)因子(zǐ)。除生長(c內員háng)因子(zǐ)外，其它都是所有微生物生長(cháng)的必備地睡營養物質。顯然，水基切削磨削液具備微生物滋生的所有計土營養物質，是微生物滋生的理想場所。水基切飛短削磨削液中的組分還可能兼具不(bù)同的營養效果，例如(rú)在乳化液中大(d男水à)量存在的礦物油和各種有機物添加劑既是微生物看自滋生的碳源，同時(shí)也能提供其生長(chá兵報ng)的能源。乳化液中的有機碳源最多，所以乳化液更易滋生細菌，是造成乳化液自員穩定性低(dī)、壽命短(duǎn)的主要原因。

　　水基切削磨削液出現的微生物種屬包括革蘭氏染色陰性細雜場菌(氣杆菌屬、假單胞菌屬、布魯氏杆菌屬、變形杆菌屬等)，革蘭氏染色陽性細菌(秒影巴叠球菌、葡萄球菌、鍊球菌)，黴菌(在合成液中更容易出冷樹現)和酵母等[5] 。實際上，微生物的滋生會(huì)形成菌落群體，包含種類繁家林多的各種菌體，圖1顯示了菌落中的多種菌體組合。

　　對菌落中微生物的歸類命名繁多複雜，似無必要，但了解微生術筆物滋生的生理特性無疑是有意義的。例如(rú亮報)，按照微生物生長(cháng)過程中對氧氣的需求程度，街鄉分為(wèi)專性好(hǎo)氧菌(有氧條件下生長(cháng))、專性費場厭氧菌(無氧條件下生長(cháng))和兼性厭著商氧菌。專性好(hǎo)氧菌具有完備的呼吸系統，能夠利用多種營養物森海質，而好(hǎo)氧菌生長(cháng)一方面為(wèi)愛用厭氧菌提供了食物條件，即其新陳代謝的産物構成厭氧菌食物，如(舞術rú)圖2所示[6];另一方面，好(hǎo)氧菌生長(cháng)消光到耗了氧氣，在菌落心部為(wèi)厭氧菌生長(cháng)為靜創造了無氧條件，如(rú)圖3所示[7]。

圖2 好(hǎo)氧菌和厭氧菌的新陳代謝過程

圖3 好(hǎo)氧菌滋生所形成的低(dī)氧高硫環境

　　圖2中的第一階段，好(hǎo)氧菌代謝生成的嗎道糖和蛋白質，促進了第二階段菌類即厭氧菌的繁殖生長(cháng)，并進而促進了第地算三階段的菌類生長(cháng)，硫酸還原見兵菌将S還原為(wèi)-2價，生成有臭味的H2通業S。圖3中，好(hǎo)氧菌生長(cháng)消耗了氧氣，在菌落心部，氧氣含量書照極低(dī)，促進了厭氧菌的繁殖生長(cháng)，硫含量是和氧成反比，在這種船城環境下，硫酸還原菌會(huì)滋生，生成産物H2下林S。

　　4. 微生物滋生的危害

　　微生物的滋生有多種危害。

　　4.1. 降低(dī)系統的pH

　　水基加工(gōng)液大(dà)多采用有機胺如(r高雜ú)醇胺等作為(wèi)系統的緩沖體系或堿性保持劑，維持系統較高的pH。但胺可森麗能作為(wèi)細菌滋生的氮源被消耗(固氮微生物可煙數利用空氣中的氮分子(zǐ)作為(wèi)氮源)，導緻系統pH下降;更重要的，們木如(rú)圖2、圖3所示，水基系統中的硫被還原成H2S，降低(dī們票)了系統的pH，同時(shí)散發出臭雞蛋類的臭味。實際數也上，微生物的新陳代謝涉及和促進了有機物氧化，伴随多種酸不小性物質産生，這些都降低(dī)了體系的pH。

圖4 不(bù)同pH下的ESI

　　4.2. 降低(dī)了乳化液穩定性

　　乳化液主要采用陰離子(zǐ)乳化劑，在較高pH下起到乳水黃化作用。pH下降，降低(dī)陰離子(zǐ)乳化劑器長的乳化效率，從而降低(dī)乳化液穩定性。圖4是在不(bù)同pH值下測定的乳離哥化液的ESI(Emulsion Stability I妹秒ndex,乳液穩定指數)，可見pH降低(dī)，乳化液穩定性顯著下降。

　　4.3. 降低(dī)乳液的潤滑能力

　　乳液穩定性降低(dī)，會(huì)出現油析，不(bù)僅樂暗濃度難以維持，而且因乳化液中的潤滑成分大(dà)都是油溶的，會(huì)随之一件去起析出，進一步降低(dī)了乳化液的潤滑能力，降低(dī)加內土工(gōng)精度，增加刀具後刀面磨損。極壓劑的随同析出工服，促使刀尖部位積屑瘤産生，而積屑瘤的反複剝落生長用藍(cháng)，增加了刀具磨損，也降低(dī請空)了表面加工(gōng)精度。

　　4.4. 降低(dī)了乳化液防鏽能力[8]明章。

圖5 毒血症所引起的肝部細胞死亡

　　pH降低(dī)，乳化液穩定性降低(dī)導緻油析，也會(huì微吃)使乳液中的防鏽添加劑随同析出，降低(dī)防鏽性能。不(bù)僅如(rú)畫跳此，微生物滋生還通(tōng)過如(rú)下機制加速腐蝕：1)在形成菌落心部，窗農硫酸還原菌滋生，産生H2S, pH很低(dī)，直接産生腐蝕，形裡購成微生物誘發腐蝕MIC(Micro-induced-corrosion);2)下雜絕大(dà)多數腐蝕是電化學腐蝕，電化學聽做腐蝕速度會(huì)因極化減慢，但硫酸還原通們菌和某些可能形成内孢子(zǐ)的革蘭氏陽性杆菌含有氫化酶，去除在讀低陰極上積累的氫離子(zǐ)，去氫屏障，加速腐蝕;3)生物膜的電位差加速了電子(街吃zǐ)流動，加劇(jù)了腐蝕;4)有機弱酸與無機鹽形成無機強酸(主要是鹽酸業化)，侵蝕金(jīn)屬表面。

　　4.5. 增加生産成本，降低(dī)生産效率

　　金(jīn)屬加工(gōng)液腐敗變質顯著增加了使用成本，可能作文包括[9]：

　　· 更換腐敗金(jīn)屬加工(gōng)液的直接費用空光

　　· 換油損失的生産工(gōng)時(shí)

　　· 降低(dī)質量引起的質量成本

　　· 換液的人工(gōng)成本

　　· 廢液處理成本

　　· 刀具磨損成本

　　4.6. 對健康、安全和環境的危害[10]

　　微生物滋生惡化了工(gōng)作環境，危害操作者人身健康。微生物新陳學鄉代謝過程産生的多種有害氣體 MVOC (含菌氣體有機組分)，師不菌體的内毒素、以及新陳代謝産生和死屍上仍舊發出的外毒素等都對子了人體健康有多方面危害：皮膚過敏發炎，呼吸道感染，可能還會(員區huì)有敗血症産生，引發多種疾病。圖5切廠著片顯示因菌體釋放的外毒素而引起的毒血症，三分之一的細胞章個已死亡。

　　5. 切削磨削液中微生物的防控

　　水基切削磨削液中的微生物防控可從以下幾紙草個方面着手。

　　5.1. 做好(hǎo)維護管理工(gōng)作

　　監控配液用水質量，保持合适濃度和pH.

　　配液水中的磷酸根離子(zǐ)、硫酸根離子(zǐ)和較高硬度促進務長微生物生長(cháng)，最好(hǎo)的配液用水是去離子(zǐ)水。電件跳磁波在純水中穿透度深，短(duǎn)光波紫外線具有樹煙較強的殺菌能力，如(rú)圖6所示[11]。故可用紫外線、很山高能電子(zǐ)束或超聲波照射滅菌，特别是在配液用水中含有較多微生物時好家(shí)。

　　金(jīn)屬加工(gōng)液組分包括嗎雪殺菌劑與濃度成正比，因此使用過程中維持乳液濃度在規定範圍對乳液性能穩定發揮具有區街重要意義。

　　系統pH值與微生物滋生相互關聯。一方面，如(rú)前所述，微市章生物滋生降低(dī)pH，故現場可通(tōng)過pH監控微生用年物滋生;另一方面，低(dī)pH又促進微生物生長(cháng)。大(d線我à)多數微生物最适合生長(cháng)的pH範圍是6.5-7.5，放線菌都鐵在8.0-8.5生長(cháng)，隻有個别細菌在場黑pH大(dà)于9.0 環境中生長(cháng)，因此，維持較高pH有助風訊于控制微生物滋生。隻是如(rú)有細菌滋生，則很難維持穩定的pH。另高理外，加工(gōng)鋁合金(jīn)等有色金(jīn)屬時(sh家作í)，乳液pH值不(bù)宜太高。

　　5.2. 使用殺菌劑[12]

　　使用殺菌劑是控制微生物的常用方法，金(jīn)屬加工(gō大去ng)原液中大(dà)都含有殺菌劑。 不(bù)同殺菌劑在作用靶位、機畫雨理、适應性上有差異。常用廣譜殺菌劑如(r妹頻ú)甲醛釋放型，異噻唑啉酮類和碘丙炔正丁胺甲酸酯類等。沒有老黃一種殺菌劑對環境和人體健康是絕對無害的，很多弟身殺菌劑的副作用相當強，歐盟國家(jiā)已經不(b南林ù)允許使用甲醛釋放型殺菌劑。

　　殺菌劑在儲存期間，效力不(bù)斷下降，而且細菌抗藥性日美也在不(bù)斷增加，所以，殺菌劑的作用效果逐步降低(d黑時ī)，如(rú)圖6所示。顯然，使用殺菌劑隻能在一定範圍内抑制細菌滋生。黃東

　　5.3. 配方改進

　　要從根本上解決問題，還需從産品配方進計照行改進，采用先進的生物穩定技術，大(dà)幅減少現場維護負擔。水弟

　　不(bù)少水基加工(gōng)液利用硼酸鹽組分抑制細菌，盡管被稱為(哥朋wèi)生物穩定，但事實證明隻能在一定程度上好玩減緩菌類滋生，而且，硼有不(bù)良的環保性能。因此，需要尋求更先進秒我的生物穩定技術，例如(rú)，有報道稱采用銅鹽來又作達到生物穩定的目的[13]。好(hǎo)富頓公司生産的HOCUT 795系去跳列乳化液,應用最先進的生物穩定技術，從根本上音雜防止微生物滋生。表2是嚴重滋生細菌的乳液分别放在傳統乳液和H身照OCUT 795系列乳液後的細菌滋生情況。試驗在培養箱中進機頻行，樣品不(bù)攪拌，測菌時(shí)才攪拌，乳液濃度6%，含菌乳液約1森訊0%。 試驗結果表明，HOCUT 795系列能完全抑制器分細菌滋生。

表3 HOCUT 795系列生物穩定性試驗

時(shí)間

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