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金属加工液 (MWF):克服稳定性问题

金属加工液 (MWF) 是一类工业液体,用于在金属工件加工时降低其温度和/或润滑金属工件。切割和研磨过程会产生大量的热量和摩擦,这可能会导致不良的热机械副作用:燃烧、变形、冒烟、表面粗糙、热翘曲等。如果工件燃烧,则可能不适合下游应用,而废气和烟雾会对人员的呼吸健康构成风险。如果不加以解决,传统金属加工的热机械缺点可能会带来物流健康和安全问题。

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配制不同类型的金属加工液 (MWF)

MWF 是含有矿物油(石油)或有机油以及一系列添加剂和稳定剂的复杂配方,可在高达 50% 的水中乳化。MWF 的三大类是:

  • 纯油:也称为纯油,由石油、动物油、海洋油或植物油组成,配方不含水稀释。
  • 可溶性油:30-85% 的严重精炼或加氢处理石油,含乳化剂和水稀释。
  • 半合成 MWF:5-30% 的石油,含 30-50% 的水稀释液。
不同 MWF 类别的成分是标称的,在配制过程中可能会引入许多不同的成分,以提高产品的功能性和稳定性。这些包括但不限于防雾剂、消泡剂、杀菌剂、缓蚀剂、分散剂、稳定剂等。可能需要多达 20 种不同的成分才能实现 MWF 所需的最终使用特性,例如最佳润滑性。在许多情况下,可能需要来自同一类别的多种不同添加剂。这可能会在基础油和添加剂之间或添加剂本身之间产生大量的相容性问题。
 

金属加工液稳定性问题

传统上,乳化 MWF 是通过混合不同的组合物并单独评估各种添加剂的效果来制备的。虽然这种方法在确定单个成分对功能和稳定性的影响方面很有用,但它既费时又昂贵。它也未能对 MWF 中不同成分或相在储存或使用条件下的多因素相互作用提供真正的定量见解。

MWF 中的化学和物理不稳定性问题会降低性能并对产品质量产生不利影响,并且可能会产生无数不稳定现象:起霜、油滴聚结、乳化破裂、起泡、相分离等。尽管乳液成分和组分亲和力是不稳定的潜在因素,但外力在胶体分解中也起着至关重要的作用。泵送力会加速不稳定机制,这意味着产品在实际使用条件下会迅速不稳定。此特性与 MWF 效率直接相关。

通常,金属加工液的化学或物理不稳定性测试是将样品长时间(几天、几周、几个月)放在测试台上,并检查其物理化学变化。在实际使用条件下测试不稳定性更具挑战性。离心和一般搅拌过去一直用于预测机械驱动的不稳定性,例如不稳定的泵送条件。已经开发了不稳定性测试的替代方法,以测试静止稳定性并满足 MWF 开发和质量控制的要求。

克服金属加工液的不稳定性

目前用于 MWF 质量测试 (NMR) 的技术依赖于测量液滴粒度分布,但成本高昂,不能提供直接的老化信息,并且可能受到液滴粒度范围的限制。要实现真正的稳定性测量,需要一种分析解决方案,该解决方案可以直接测量发生的现象,而不依赖于机械搅拌。

Turbiscan 技术是直接测量稳定性的巨大进步,它使我们能够摆脱盐滴定或离子电导率等测试方法。它是全球信赖的参考稳定性分析仪,可在尽可能早的阶段确定乳液和分散体的稳定性,并提供较宽的液滴粒径范围。这种基于 SMLS 的技术可监测随时间变化的所有不稳定现象,通过直接测量方法提供平均液滴大小和整体稳定性排名,并且已被证明是金属加工液稳定性测试和效率分析的有用解决方案。
 

用于 MWF 测试的 Turbiscan 分析仪

麦奇克提供全系列的 TURBISCAN 分析仪,用于浓分散体的稳定性分析,包括用于 MWF 的油水乳液。这些分析仪有助于优化新产品配方并评估添加剂对乳液物理稳定性的影响,从而为配方设计师提供具有成本效益的研发D 工具,用于提高高生产率和敏感的金属加工液性能。结果:更安全、更高效的产品,提高金属加工效率、工人安全性和可持续性。

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