消泡劑在金屬加工液中的應用

一、概述

金屬的機械加工通常包括兩種類型：金屬的去除和金屬的變形。前者作業(yè)是靠刃具把金屬從被加工件上除掉，使用的潤滑劑稱為切削液；后者則是用模具使金屬在應力下塑性變形，如軋、 拉拔、沖壓、 擠壓等，使用的潤滑劑稱為金屬加工成型液。金屬加工液則是上述兩類加工、作業(yè)用潤滑劑的統(tǒng)稱。

金屬加工液按油品化學組成分為非水溶性(油基)液和水溶性(水基)液兩大類。ASTM D2881則把金屬加工用的液體劃為三類：(1)油和油基液體；(2)水基乳液及分散體；(3)化學溶液(真溶液及膠體溶液)。2類與3類之間的基本區(qū)別在于分散相的粒度和粒度分布。

近年來，水基切削液發(fā)展迅速。由于這類液體以水為基質，其傳熱速度高(水的傳熱速度為油的2.5倍)。等量的水吸收一定熱量后，比油的溫升要慢得多，從而提高了冷卻效果，且可減少油霧，因此水基切削液的用量增大（估計占整個切削液市場60%）。但是水基切削液存在著潤滑性差、銹蝕、膠體穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、生物穩(wěn)定性、可濾性、泡沫性等問題。其中，泡沫性問題尤其突出。

水基金屬加工液為滿足潤滑、冷卻、除垢、化學鈍化等各種不同要求，要顧及乳化系統(tǒng)的穩(wěn)定，既要考慮諸成分的HLB值，又要達到各項性能的平衡，還要考慮諸成分的水溶性或在水中分散的性質，其配方設計成分復雜。對水基金屬加工液各種起泡因素有針對性地消泡去沫，成為金屬材料加工液生產(chǎn)廠家的一個難點。

二、消泡劑產(chǎn)品介紹

消泡劑的工作原理，是由于其低的表面張力和良好的滲透性特性，吸附在泡膜表面時使局部表面張力降低，干擾被消泡物質氣液界的表面張力，因泡膜表面張力不均勻而破泡，導致消泡效果。

乳液型的有機硅消泡劑，利用其半穩(wěn)定狀態(tài)，保證相對的貯存穩(wěn)定性，同時，要求起進入被消泡體系時，穩(wěn)定性遭破壞，而產(chǎn)生消泡作用。

當有機硅加到泡沫介質中時，硅油的小顆粒落到泡的表面時，有效地降低接觸點的表面張力，在泡外皮引起一個薄弱點，從而引起破乳破泡，擠在一起的泡沫由于臨近處泡沫的破裂，引起不穩(wěn)定態(tài)，加快引起連續(xù)破泡的效果，至最后達到穩(wěn)定態(tài)。因此，消泡劑乳液穩(wěn)定性差時，有較大活性。太穩(wěn)定，將減少消泡作用。所以，需要在穩(wěn)定性和活性之間加以平衡，并選擇在水相及油相中溶解度低，而又具有極高活性的有機硅化合物。

水基金屬加工液必須實現(xiàn)低泡、無泡，就需要在加工液體系中添加消泡劑。但許多金屬加工液產(chǎn)品的高濃度、高酸堿值，使得一般消泡劑，不能合適苛刻的化學環(huán)境，添加后，在體系中迅速被破壞，以致失去消泡活性。

本公司研制的BD-3037消泡劑，專門針對水基金屬加工液消泡而設計。該產(chǎn)品是一種自乳化的有機硅表面活性劑，耐高溫、能在PH3~13范圍保持化學穩(wěn)定性。經(jīng)過五年的推廣應用，被證明是一種合適的添加助劑，對低泡、無泡的水基金屬加工液配方設計，是理想的選擇。

BD-3037消泡劑有效含量為100%?？梢杂盟饘偌庸ひ罕旧碜鳛橄♂寗?，給予10倍以上稀釋，然后按比例添加到水基金屬加工液中去。參考用量0.1~1%，體系相容性試驗、穩(wěn)定性試驗、效果影響試驗等，應做例行實驗。

BD-3037消泡劑在某些水基金屬加工液體系中相容性較弱，可以選擇以下配方試驗：

配方一：1、材料：BD-303消泡劑（本公司研制產(chǎn)品，有效含量30%）、BD-BD-3037消泡劑。配比：BD-303比BD-BD-3037=100比25。將兩種消泡劑攪拌均勻混合后，按參考用量0.1~1%比例添加在水基金屬加工液中。

配方二：1、材料：BD-304消泡劑（本公司研制產(chǎn)品，有效含量25%）、BD-BD-3037消泡劑。配比：BD-304比BD-BD-3037=100比5。將兩種消泡劑攪拌均勻混合后，按參考用量0.1~1%比例添加在水基金屬加工液中。

說明：以上兩個配方來自現(xiàn)有用戶使用經(jīng)驗，而不是典型比例。其啟發(fā)意義在于，當BD-3037的分散性不夠好的時候，可以考慮用另一種消泡劑作為其分散劑或者架橋介質，來達到消泡劑在體系中分散穩(wěn)定并保持消泡性能的目的。事實上，兩個消泡劑不同比例的配合，還與成本有關。所以，做配比定量分析試驗，對于全面考察消泡劑的性價比有益。