本发明属于润滑材料，具体涉及一种水基全合成切削液及其制备方法。
背景技术：
1、金属切削液是金属切削加工的重要配套组件，在金属及合金的切削、磨削等加工过程中起着至关重要的作用。合成切削液经过几十年来的发展进步，现在已经成为主要的切削液品种之一。合成切削液具有使用寿命长，冷却和清洗性能优良，经济性好、散热快，适合高速切削的优点，适合数控机床、加工中心等现代加工设备上使用。
2、衡量切削液的标准包括润滑性能、冷却性能、防锈性能、清洗性能等，由于全合成切削液以水作为溶剂，能够提供优异的冷却性能和清洗性能，但是润滑性能却不及油基切削液，刀具在使用过程中润滑性能得不到充分的保障，会导致刀具与加工件之间的摩擦热增大，增加切削力和刀具损耗。因此在满足冷却性能和清洗性能的基础上提高润滑性能，是全合成切削液的一个重要需求，故开发一种润滑、冷却、清洗性能优异、无污染的全合成水基切削液具有非常广阔的前景。
技术实现思路
1、本发明的第一目的是提供一种水基全合成切削液，本发明的第二目的是提供所述水基全合成切削液的制备方法。
2、本发明的第一目的是这样实现的，一种水基全合成切削液，由以下重量份的组分组成：表面改性mxene材料0.5~1份、纳米licoo21.5~3份、有机酸10~16份、有机醇胺 10~16份、表面活性剂 5~10份、ph缓冲剂 0.5~1.5份、防锈剂 4~8份、消泡剂 0.1~0.5份、去离子水 44~68.4份；所述水基全合成切削液的ph值为7.0~8.0。
3、本发明的第二目的是这样实现的，所述水基全合成切削液的制备方法，具体是在去离子水中依次加入有机酸10~16份、有机醇胺10~16份、表面活性剂5~10份、防锈剂4~8份得到基础液，将基础液加热至70℃搅拌至原料完全溶解，将mxene粉末以1：50g/ml的比例溶解在去离子水中，并加入1/20mxene粉末质量的十六烷基三甲基溴化铵，在70℃下搅拌4h，得到表面改性mxene材料，取0.5~1份表面改性mxene材料加入到基础液中，再加入1.5~3份纳米licoo2，继续加热至90℃，恒温搅拌120min，水浴超声30min，最后加入0.5~1.5份ph缓冲剂、0.1~0.5份消泡剂，搅拌10~15min，即得目标水基全合成切削液。
4、本发明通过对mxene表面进行改性得到层片状的mxene材料，层片状的mxene材料表面有许多化学结合位点（-oh、-o、-f），表现出较高的化学活性，十六烷基三甲基溴化铵作为一种表面活性剂，溶于水中呈现正电性，电离出来的阳离子与mxene表面的阴离子通过静电吸附相互作用，使得mxene表面性能得以改变，此外十六烷基三甲基溴化铵具有杀菌性及生物降解性，符合生态环境需求。并且mxene层间经过蚀刻作用，al原子层消失导致层间的范德华力较弱，在负载下片层间很容易发生滑移，少层的mxene材料铺展开，形成面积更大、厚度更小的润滑膜，吸附更多的纳米licoo2。
5、本发明采用放电等离子烧结技术得到的纳米licoo2，其颗粒尺寸更小，密度更高，利用了放电等离子烧结技术具有加热速度快，烧结时间短的特点，通常只需要加热10~30min，便能够得到致密的纳米材料。得到的纳米licoo2比表面积大，表面能高，使得这些表面原子具有很高的活性，极不稳定。易于与其它原子结合形成稳定的结构。在表面改性mxene材料表面引入纳米licoo2，两者可通过吸附作用形成稳定的结构，作为添加剂可以提升切削液的润滑性能。表面改性mxene与纳米licoo2的复合过程，一个是层状材料提供基底，其表面有大量的活性位点，能够吸附自由的运动的粒子，纳米licoo2表面的化学活性非常高，作为自由移动的微粒，在运动过程中经过搅拌、超声等方式很容易吸附在mxene基底上面，形成稳定的结合。在负载下球状的纳米licoo2更容易在层状的基底上运动，使得层片间的滑移变为更容易进行的滚动摩擦，滚动摩擦的摩擦阻力更小，此外这些游离的纳米licoo2还能够填补在磨痕当中，作为填充物进一步减小摩擦。该添加剂在加入到切削液之后不仅长时间稳定存在，而且也不发生相互粘结，确保了实际工况使用的稳定性。
6、本发明的有益效果为：
7、1、本发明通过在切削液里加入少量表面改性mxene材料与纳米licoo2，得到具有优异的润滑性能和极压性能的切削液，弥补了全合成水基切削液润滑性能不足的缺点，优异的润滑性能降低了切削力，减少了摩擦热，提升了工件表面质量。本发明制备的全合成切削液的切削性能明显优于市售切削液，对于加工高速钢、工具钢等具有非常突出的效果，其中高速钢的强度、耐磨性比工具钢要高，切削难度大，高速钢在高速切削时发热量大，采用该全合成水基切削液能带走刀具产生的大量热量的同时还能保证良好的润滑条件，还可以使利用硬质合金制作的刀具，如车刀、铣刀、刨刀等刀具的磨损情况得到明显的改善。
8、2、本发明使用的原材料成本低，制备方法简单，适于大规模生产，满足多种仪器设备的使用条件。采用的添加剂的生物降解性良好，不产生硫、氯、亚硝酸盐等有害杂质，绿色环保。
1.一种水基全合成切削液，其特征在于，由以下重量份的组分组成：表面改性mxene材料0.5~1份、纳米licoo2 1.5~3份、有机酸10~16份、有机醇胺 10~16份、表面活性剂 5~10份、ph缓冲剂 0.5~1.5份、防锈剂 4~8份、消泡剂 0.1~0.5份、去离子水 44~68.4份；所述水基全合成切削液的ph值为7.0~8.0。
2.根据权利要求1所述水基全合成切削液，其特征在于，所述表面改性mxene材料为单层或少层的mxene加入十六烷基三甲基溴化铵进行表面改性得到，其直径为200~500nm，厚度为1~2nm。
3.根据权利要求1所述水基全合成切削液，其特征在于，所述表面改性mxene材料的制备方法如下：
4.根据权利要求3所述水基全合成切削液，其特征在于，所述热压烧结温度为1200-1350℃，保温时间为30min，烧结压力为15-25mpa。
5.根据权利要求1所述水基全合成切削液，其特征在于，所述纳米licoo2的制备方法如下：
6.根据权利要求5所述水基全合成切削液，其特征在于，放电等离子烧结在氩气保护气氛下进行，烧结温度为1200~1400℃、升温速率为50℃/min，保温时间为15min，烧结压力为20~30mpa。
7.根据权利要求5所述水基全合成切削液，其特征在于，所述纳米licoo2直径约为30nm的球状颗粒。
8.根据权利要求1所述水基全合成切削液，其特征在于，所述有机酸为油酸、亚油酸、亚麻酸、芥酸、硬脂酸中的一种或几种；所述有机醇胺为丙三醇、三乙醇胺、二乙醇胺中的一种或几种；所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、吐温80、司班80、石油磺酸钠中的任意两种；所述ph缓冲剂为2-氨基-2-甲基-丙醇；所述防锈剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑两种进行复配使用；所述消泡剂为二甲基硅油。
9.权利要求1所述水基全合成切削液的制备方法，其特征在于，在去离子水中依次加入有机酸10~16份、有机醇胺10~16份、表面活性剂5~10份、防锈剂4~8份得到基础液，将基础液加热至70℃搅拌至原料完全溶解，将mxene粉末以1：50g/ml的比例溶解在去离子水中，并加入1/20mxene粉末质量的十六烷基三甲基溴化铵，在70℃下搅拌4h，得到表面改性mxene材料，取0.5~1份表面改性mxene材料加入到基础液中，再加入1.5~3份纳米licoo2，继续加热至90℃，恒温搅拌120min，水浴超声30min，最后加入0.5~1.5份ph缓冲剂、0.1~0.5份消泡剂，搅拌10~15min，即得目标水基全合成切削液。
