切削液对硬质合金刀具钴浸出的影响研究

论文摘要

硬质合金刀具是切削加工常用刀具。在切削加工中,使用切削液会使硬质合金刀具表层的钴浸出,加速刀具的磨损。借助扫描电子显微镜、能谱仪等设备,采用浸泡试验、摩擦试验和磨削试验,研究了切削液添加剂对硬质合金刀具中钴浸出的影响,并选择出能够抑制钴浸出的添加剂,使切削液能够有效地抑制硬质合金刀具中钴元素的浸出,从而减轻硬质合金刀具的磨损,延长刀具使用寿命,降低加工成本。研究了切削液主要成分对硬质合金钴元素浸出的影响。研究结果表明:三乙醇胺和磷酸钠这两种添加剂能使硬质合金刀具表层的钴浸出。其钴浸出机理是:三乙醇胺与硬质合金中的钴形成配合物,该配合物溶于水导致钴元素浸出。磷酸钠的水解产物磷酸氢二钠与硬质合金中的钴形成沉淀而导致钴浸出。苯并三氮唑、油酸、亚硝酸钠、碳酸钠、硼砂和复合硼酸酯对硬质合金刀具表层的钴浸出有抑制作用。苯并三氮唑能与硬质合金中的钴形成一种配合物,该配合物以膜的形式覆盖在硬质合金表面,保护基体金属而起抑制钴浸出的作用。油酸是油性剂,它与三乙醇胺反应形成油酸三乙醇胺酯,吸附在硬质合金刀具表层,能对硬质合金中的钴浸出起抑制作用。亚硝酸钠、碳酸钠和硼砂均对硬质合金钴浸出有抑制作用,它们通过电化学作用抑制阴极反应或阳极反应来减少钴原子或离子的浸出。在油酸三乙醇胺溶液中添加苯并三氮唑使钴浸出率大大减小;苯并三氮唑、油酸三乙醇胺和硼砂复配对钴浸出的抑制效果优于苯并三氮唑和油酸三乙醇胺、油酸三乙醇胺和硼砂。用油酸、三乙醇胺和硼酸合成的复合硼酸酯对硬质合金钴浸出也有抑制作用,它与苯并三氮唑复配对硬质合金钴浸出的抑制效果更佳。选用对硬质合金钴浸出有抑制作用的添加剂配制切削液,在使用切削液时能够有效地抑制硬质合金刀具的钴浸出,延长刀具使用寿命,减少切削液对人体和环境的危害。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 金属切削过程及刀具磨损
• 1.1.1 金属切削过程概述
• 1.1.2 刀具材料
• 1.1.3 刀具磨损
• 1.1.4 硬质合金刀具的扩散磨损
• 1.2 切削液概述
• 1.2.1 切削液分类
• 1.2.2 切削液作用
• 1.2.3 切削液的防锈性及其机理
• 1.2.4 常用切削液添加剂
• 1.2.5 切削液对环境的影响
• 1.3 绿色制造
• 2 切削液添加剂对硬质合金钴浸出的影响
• 2.1 硬质合金试样的制作及线切割工作液对其影响
• 2.1.1 试验用硬质合金试样的准备
• 2.1.2 线切割工作液对试样表面成分的影响
• 2.2 试验主要仪器简介（KYKY2800 型扫描电子显微镜）
• 2.3 浸泡试验
• 2.3.1 水和三乙醇胺的浸泡试验
• 2.3.2 磷酸钠的浸泡试验
• 2.3.3 亚硝酸钠的浸泡试验
• 2.3.4 碳酸钠的浸泡试验
• 2.3.5 苯并三氮唑的浸泡试验
• 2.3.6 油酸三乙醇胺的浸泡试验
• 2.3.7 硼砂的浸泡试验
• 2.3.8 复合硼酸酯的浸泡试验
• 2.4 摩擦试验
• 2.4.1 苯并三氮唑的摩擦试验
• 2.5 试验小结
• 2.5.1 对硬质合金钴元素有浸出作用的添加剂
• 2.5.2 对硬质合金钴浸出有抑制作用的添加剂
• 3 硬质合金钴元素浸出复合抑制剂的研究
• 3.1 浸泡试验
• 3.1.1 苯并三氮唑与油酸三乙醇胺酯复配的浸泡试验
• 3.1.2 苯并三氮唑、油酸三乙醇胺酯与硼砂复配的浸泡试验
• 3.1.3 苯并三氮唑与复合硼酸酯复配的浸泡试验
• 3.2 摩擦试验
• 3.2.1 苯并三氮唑与复合硼酸酯复配的摩擦试验
• 3.3 磨削试验
• 3.3.1 苯并三氮唑、油酸三乙醇胺与硼砂复配的磨削试验
• 3.4 试验小结
• 4 硬质合金钴元素浸出的抑制机理分析
• 4.1 添加剂与硬质合金的电化学作用抑制钴浸出
• 4.2 添加剂在硬质合金表面形成成相膜抑制钴浸出
• 4.3 添加剂在硬质合金表面形成吸附膜抑制钴浸出
• 结论
• 参考文献
• 附录A 硬质合金表面成分及含量的能谱分析结果
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集