本申請涉及金屬加工領域，更具體地說，涉及一種納米切削液及制備方法。
背景技術：
切削液是一種用在金屬切削、磨加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業用液體，切削液由多種超強功能助劑經科學復合配合而成，同時具備良好的冷卻性能、潤滑性能、防銹性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀釋特點。克服了傳統皂基乳化液夏天易臭、冬天難稀釋、防銹效果差的的毛病，對車床漆也無不良影響，適用于黑色金屬的切削及磨加工，屬當前最領先的磨削產品。
人類使用切削液的歷史可以追溯到遠古時代。人們在磨制石器、銅器和鐵器時，就知道澆水可以提高效率和質量。在古羅馬時代，車削活塞泵的鑄件時就使用橄欖油，16世紀使用牛脂和水溶劑來拋光金屬盔甲。從1775年英國的約翰·威爾金森(J.Wilkinson)為了加工瓦特蒸汽機的汽缸而研制成功鏜床開始，伴隨出現了水和油在金屬切削加工中的應用。到1860年經歷了漫長發展后，車、銑、刨、磨、齒輪加工和螺紋加工等各種機床相繼出現，也標志著切削液開始較大規模的應用。
隨著人們對切削液認識水平的不斷提高以及實踐經驗的不斷豐富，發現在切削區域中注入油劑能獲得良好的加工表面。最早，人們采用動植物油來作為切削液，但動植物油易變質，使用周期短。20世紀初，人們開始從原油中提煉潤滑油，并發明了各種性能優異的潤滑添加劑。在第一次世界大戰之后，開始研究和使用礦物油和動植物油合成的復合油。1924年，含硫、氯的切削油獲得專利并應用于重切削、拉削、螺紋和齒輪加工。
刀具材料的發展推動了切削液的發展，1898年發明了高速鋼，切削速度較前提高2～4倍。1927年德國首先研制出硬質合金，切削速度比高速鋼又提高2～5倍。隨著切削溫度的不斷提高，油基切削液的冷卻性能已不能完全滿足切削要求，這時人們又開始重新重視水基切削液的優點。1915年生產出水包油型乳化液，并于1920年成為優先選用的切削液用于重切削。1945年在美國研制出第一種無油合成切削液,全球一款全合成金屬切削液由Cimcool辛辛那提銑床公司(后更名為辛辛那提—米拉克龍)率先研制成功，并且以獨特的粉紅色來標記該產品，CIMCOOL是革命性的。在其誕生的1945年，切削液只有純油和像牛奶一樣的乳化液可選。CIMCOOL由于是水基產品，其冷卻性能是純油的2倍，與油不一樣的，它沒有煙霧、不會有火災隱患，加工后的部件清潔。與乳化液相似，CIMCOOL保持了出色的冷卻性能，借助獨特的化學合成潤滑劑，其潤滑性得以發展，允許更高的切削速度并改善了刀具壽命。CIMCOOL對細菌攻擊顯示出較高的抵抗能力，它的透明性能對于工業來說樂于接受。CIMCOOL是金屬加工液體科技領域向前邁出的意味深長的一步，其它公司紛紛轉而研發化學金屬加工液推動了切削液技術的發展。隨著先進制造技術的深入發展和人們環境保護意識的加強，對切削液技術提出了新的要求，它必將推動切削液技術向更高領域發展。
目前市場上大多數切削液具有以下幾種缺點和隱患：
1、冷卻效果差；
2、在高速和重切削條件下會產生煙霧，嚴重污染環境；
3、易著火，使用不安全；
4、新型研發的各種水基切削液，因為其潤滑性不能在實際應用中滿足各加工廠的標準，成本太高，而得不到推廣。
技術實現要素：
有鑒于此，本申請要解決的技術問題在于客服現有技術的缺陷，采用純環保制劑的設計理念，并針對與實際相結合，利用納米級材料、電解堿性水，做到真正可降解可排放無毒無害的納米切削液。
為解決上述問題，本申請的技術方案為：
納米切削液，包括由如下重量配比的組分：納米材料0.05～0.5％、潤滑劑3～25％、緩蝕劑1～15％、表面活性劑12～24％、防銹劑8～20％、消泡劑0.1～1％、極壓劑2～15％，以及水為余量。
優選的，包括由如下重量配比的組分：納米材料0.09～0.35％、潤滑劑4～22％、緩蝕劑1.5～12％、表面活性劑13.5～22％、防銹劑9～18％、消泡劑0.2～0.8％、極壓劑4～12％，以及水為余量。
優選的，所述納米材料為納米銅粒子、納米碳酸鈣、納米氧化鉬、納米稀土粒子中的一種或幾種。
優選的，所述潤滑劑為油酸、油酸三乙醇胺、油酸二乙醇胺硼酸酯、環氧脂肪酸甲酯、三聚甘油單油酸酯、三醋酸甘油酯中的一種或幾種。
優選的，所述緩蝕劑為鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、正磷酸鹽、硼酸鹽中的一種或幾種。
優選的，所述表面活性劑為Tween-80、TX-10、聚乙二醇、聚乙二醇硼酸酯、聚醚中的一種或幾種。
優選的，所述防銹劑為三乙醇胺、三乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺油酸皂、苯丙三氮唑、咪唑啉酰胺中的一種或幾種。
優選的，所述極壓劑為二烷基二硫代磷酸鋅。
優選的，所述水為堿性電解水。
提供一種納米切削液的制備方法：
將納米材料、潤滑劑、緩蝕劑、消泡劑、表面活性劑、防銹劑、極壓劑加入水中攪拌均勻，得到納米切削液。
本發明提供的納米切削液及其制備方法相對于現有技術的有益效果是：
1、冷卻能力和清洗能力強；
2、利用納米極壓分散技術，形成的保護大大層降低摩擦與磨損，顯著提高摩擦副表面潤滑性能；
3、納米切削液以植物基化學合成油為基礎，不含任何礦物油，環保無污染無公害；
4、成本低廉。
具體實施方式
下面結合具體實施例的方式對本申請的權利要求做進一步的詳細說明，在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本申請。
但是本申請能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本申請內涵的情況下做類似改進，因此本申請不受下面公開的具體實施的限制。
提供一種納米切削液，包括由如下重量配比的組分：納米材料0.05～0.5％、潤滑劑3～25％、緩蝕劑1～15％、表面活性劑12～24％、防銹劑8～20％、消泡劑0.1～1％、極壓劑2～15％，以及水為余量。
優選的，包括由如下重量配比的組分：納米材料0.09～0.35％、潤滑劑4～22％、緩蝕劑1.5～12％、表面活性劑13.5～22％、防銹劑9～18％、消泡劑0.2～0.8％、極壓劑4～12％，以及水為余量。
上述，納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸(0.1-100nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當于10～100個原子緊密排列在一起的尺度。
需要理解的是，納米結構是以納米尺度的物質單元為基礎按一定規律構筑或營造的一種新體系。它包括納米陣列體系、介孔組裝體系、薄膜嵌鑲體系。對納米陣列體系的研究集中在由金屬納米微粒或半導體納米微粒在一個絕緣的襯底上整齊排列所形成的二位體系上。而納米微粒與介孔固體組裝體系由于微粒本身的特性，以及與界面的基體耦合所產生的一些新的效應，也使其成為了研究熱點，按照其中支撐體的種類可將它劃分為無機介孔復合體和高分子介孔復合體兩大類，按支撐體的狀態又可將它劃分為有序介孔復合體和無序介孔復合體。在薄膜嵌鑲體系中，對納米顆粒膜的主要研究是基于體系的電學特性和磁學特性而展開的。
需要理解的是，納米材料應用比較廣泛，目前應用的范圍涉及到各行各業，具體包括以下幾點：
1、天然納米材料
環境保護是當今生態環境首要課題。天然納米材料——膨潤土在環保中應用在國外已相當廣泛。膨潤土可作為有害物質吸附劑，渾濁水的澄清劑，放射性廢料和有毒物料的密封劑，被污染水的防水劑、污水處理劑、洗滌助劑等。
2、納米磁性材料
磁性納米材料的應用可謂涉及在機械，電子，光學，磁學，化學和生物學領域有著廣泛的應用前景。納米科學技術的誕生將對人類社會產生深遠的影響。磁性納米材料的特性不同于常規的磁性材料，其原因是關聯于與磁相關的特征物理長度恰好處于納米量級，例如：磁單疇尺寸，超順磁性臨界尺寸，交換作用長度，以及電子平均自由路程等大致處于1-100nm量級，當磁性體的尺寸與這些特征物理長度相當時，就會呈現反常的磁學性質。
3、納米陶瓷材料
傳統的陶瓷材料中晶粒不易滑動，材料質脆，燒結溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上運動，因此，納米陶瓷材料具有極高的強度和高韌性以及良好的延展性，這些特性使納米陶瓷材料可在常溫或次高溫下進行冷加工。如果在次高溫下將納米陶瓷顆粒加工成形，然后做表面退火處理，就可以使納米材料成為一種表面保持常規陶瓷材料的硬度和化學穩定性，而內部仍具有納米材料的延展性的高性能陶瓷。
4、納米傳感器
納米二氧化鋯、氧化鎳、二氧化鈦等陶瓷對溫度變化、紅外線以及汽車尾氣都十分敏感。因此，可以用它們制作溫度傳感器、紅外線檢測儀和汽車尾氣檢測儀，檢測靈敏度比普通的同類陶瓷傳感器高得多。
5、納米傾斜功能材料
在航天用的氫氧發動機中，燃燒室的內表面需要耐高溫，其外表面要與冷卻劑接觸。因此，內表面要用陶瓷制作，外表面則要用導熱性良好的金屬制作。但塊狀陶瓷和金屬很難結合在一起。如果制作時在金屬和陶瓷之間使其成分逐漸地連續變化，讓金屬和陶瓷“你中有我、我中有你”，最終便能結合在一起形成傾斜功能材料，它的意思是其中的成分變化像一個傾斜的梯子。當用金屬和陶瓷納米顆粒按其含量逐漸變化的要求混合后燒結成形時，就能達到燃燒室內側耐高溫、外側有良好導熱性的要求。
6、納米半導體材料
將硅、砷化鎵等半導體材料制成納米材料，具有許多優異性能。例如，納米半導體中的量子隧道效應使某些半導體材料的電子輸運反常、導電率降低，電導熱系數也隨顆粒尺寸的減小而下降，甚至出現負值。這些特性在大規模集成電路器件、光電器件等領域發揮重要的作用。
7、納米催化材料
納米粒子是一種極好的催化劑，這是由于納米粒子尺寸小、表面的體積分數較大、表面的化學鍵狀態和電子態與顆粒內部不同、表面原子配位不全，導致表面的活性位置增加，使它具備了作為催化劑的基本條件。
8、醫療上的應用
納米醫學是將納米科學與技術的原理與方法應用于醫學，其范疇主要包括兩個方面：(1)應用納米科學技術發展更加靈敏和快速的醫學診斷技術和更加有效的治療方法；(2)利用納米技術在更微觀的層面上理解生命活動的過程和機理。使用納米技術能使藥品生產過程越來越精細，并在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品。納米材料粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便，用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體后可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織。使用納米技術的新型診斷儀器只需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病。通過納米粒子的特殊性能在納米粒子表面進行修飾形成一些具有靶向，可控釋放，便于檢測的藥物傳輸載體，為身體的局部病變的治療提供新的方法，為藥物開發開辟了新的方向。
9、納米計算機
納米計算機指將納米技術運用于計算機領域所研制出的一種新型計算機。“納米”本是一個計量單位，采用納米技術生產芯片成本十分低廉，因為它既不需要建設超潔凈生產車間，也不需要昂貴的實驗設備和龐大的生產隊伍。只要在實驗室里將設計好的分子合在一起，就可以造出芯片。大大降低了生產成本。
10、納米碳管
納米碳管(CNT)，管狀的納米級石墨晶體，是單層或多層石墨片圍繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成的無縫納米級管，每層的C是SP2雜化，形成六邊形平面的圓柱面。碳納米管同樣也有天然產出的碳晶特性。使納米碳管成為人們認知的碳原子材料。
11、家電
用納米材料制成的納米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用，可用為作電冰箱、空調外殼里的抗菌除味塑料。
12、環境保護
環境科學領域將出現功能獨特的納米膜。這種膜能夠探測到由化學和生物制劑造成的污染，并能夠對這些制劑進行過濾，從而消除污染。
13、紡織工業
在合成纖維樹脂中添加納米SiO2、納米ZnO、納米SiO2復配粉體材料，經抽絲、織布，可制成殺菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內衣和服裝，可用于制造抗菌內衣、用品，可制得滿足國防工業要求的抗紫外線輻射的功能纖維。
14、機械工業
采用納米材料技術對機械關鍵零部件進行金屬表面納米粉涂層處理，可以提高機械設備的耐磨性、硬度和使用壽命。
需要理解的是，納米材料在合適的表面活性劑分散于各種潤滑液中可形成一種穩定的分散液，每升中含有數百萬個超細粉末顆粒，它們與固態表面結合，形成一個保護層，同時填塞微凹坑，從而降低摩擦與磨損，尤其在重載、高速、高溫和振動等條件下作用顯著。納米材料與傳統的添加劑有不同的抗磨、減摩機理，納米粒子近似為球形，它們起類似微型“球軸承”的作用，從而提高摩擦副表面的潤滑性能。不同粒徑的納米粒子加入到潤滑液中，其改善的抗磨減摩性能和極壓性能也不一樣，粒徑較小的納米粒子能使切削液具有更好的抗磨減摩性能；粒徑較大的納米粒子使切削液具有更好的極壓性能。納米粒子的質量分數對切削液的抗磨減摩性能和極壓性能也有一定的影響。總之，納米切削液充分利用納米級壓分散技術，降低了磨損與摩擦，提高了潤滑性能，也在一定程度上提高了高速運轉設備的使用壽命。
優選的，所述納米材料為納米銅粒子、納米碳酸鈣、納米氧化鉬、納米稀土粒子中的一種或幾種。
優選的，所述潤滑劑為油酸、油酸三乙醇胺、油酸二乙醇胺硼酸酯、環氧脂肪酸甲酯、三聚甘油單油酸酯、三醋酸甘油酯中的一種或幾種。
優選的，所述緩蝕劑為鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、正磷酸鹽、硼酸鹽中的一種或幾種。
優選的，所述表面活性劑為Tween-80、TX-10、聚乙二醇、聚乙二醇硼酸酯、聚醚中的一種或幾種。
優選的，所述防銹劑為三乙醇胺、三乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺油酸皂、苯并三氮唑、咪唑啉酰胺中的一種或幾種。
優選的，所述極壓劑為二烷基二硫代磷酸鋅。
優選的，所述水為堿性電解水。
需要理解的是，切削液是一種用在金屬切削、磨加工過程中，用來冷卻刀具和加工件的工業用液體，具備良好的冷卻、潤滑、防銹、清洗、防腐、易稀釋等特點。一般分為油基切削液和水基切削液兩大類。
需要理解的是，水基的切削液可分為乳化液、半合成切削液和全合成切削液。乳化液是僅以礦物油作為基礎油的水溶性切削液；半合成切削液是既含有礦物油又含有化學合成基礎油的水溶性切削液；全合成切削液則是僅使用化學合成基礎油(即不含礦物油)的水溶性切削液。每一種類型的切削液都會含有除基礎油以外的各種添加劑：防銹劑、有色金屬腐蝕鈍化劑、消泡劑等。本申請是以植物基化學合成油為基礎，不含任何礦物油，并加入納米材料與堿性電解水的全合成型的可降解的納米切削液，具有環保無污染無公害的優點；另外，本申請所提供的納米切削液中各種主要成分價格低廉，從而大大降低切削液的整體成本，提高經濟效益。
需要理解的是，酯類油是有機酸和醇的酯化反應產物，酯類油的分子中都含有酯基官能團，自然界存在的動物脂肪或植物油多為飽和一元羧酯或不飽和一元羧酯與丙三醇生成的酯。在合成潤滑劑中的酯類油可分為雙酯、多元醇酯和復酯。
上述，極壓劑也稱為極壓添加劑，是在高溫高壓的邊界潤滑條件下能與金屬表面形成高溶點化學反應膜的添加劑，是油性劑失效條件下能起潤滑作用的添加劑。極壓劑可分為有機硫化物，有機磷化物，氯化物和有機金屬鹽幾大類。它是一種多用途化工產品，廣泛用于潤滑油極壓抗磨，金屬加工極壓潤滑等領域,因其結構不同，組成不同,其應用范圍也不同。極壓添加劑分為水溶性和油溶性兩種：
1、油溶性的主要是氯化石蠟、硫化烯烴、硫化豬油、磷酸酯、磷酸鹽、ZDDP等。
2、水溶性極壓添加劑，廣泛用于金屬切削、研磨、沖壓、深拉等領域，具有水溶性、極壓性、潤滑性、防銹性、穩定性的特點。
進一步的，本申請中采用極壓劑為二烷基二硫代磷酸鋅，即為ZDDP。
需要理解的是，堿性電解水具備優秀的冷卻性與清洗性，針對本申請的切削液，能更好的分散納米材料等組分，使切削液更穩定。在機件加工中能附帶清洗掉機件上的油污，從而保證加工效率。
本申請提供一種納米切削液的制備方法：
將納米材料、潤滑劑、緩蝕劑、消泡劑、表面活性劑、防銹劑、極壓劑加入水中攪拌均勻，得到納米切削液。
進一步的，納米切削液的制備步驟為：
1、將納米材料分散在水中，攪拌中按順序加入潤滑劑、緩蝕劑、部分消泡劑，攪拌均勻。
2、持續攪拌中，按順序加入表面活性劑、防銹劑、剩余消泡劑。
為了便于理解本申請，下面結合實施例來進一步說明本申請的技術方案。申請人聲明，本申請通過上述實施例來說明本申請的詳細工藝設備和工藝流程，但本申請并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本申請應依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本申請的任何改進，對本申請產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本申請的保護范圍和公開范圍之內。
實施例1
一種納米切削液，組分及各組分的質量百分比如下：納米材料0.1％、潤滑劑5％、緩蝕劑3％、表面活性劑15％、防銹劑11％、消泡劑0.35％、極壓劑5.5％、水60.05％。
制備方法，包括如下步驟：
(1)納米材料分散在水中，攪拌中按順序加入潤滑劑、緩蝕劑、部分
消泡劑，攪拌均勻。
(2)持續攪拌中，按順序加入表面活性劑、防銹劑、剩余消泡劑。
附加說明：
攪拌過程中，需要保證呈均一相后，方能加入下一物料。出料結果以取樣觀察為標準，均相透明方為制備完成。
物料與物料之間有產生排斥的可能，需充分攪拌并嚴格安裝順序入料。
實施例2
一種納米切削液，組分及各組分的質量百分比如下：納米材料0.2％、潤滑劑10％、緩蝕劑4.5％、表面活性劑17.5％、防銹劑14％、消泡劑0.4％、極壓劑7.5％、水45.9％。
制備方法，包括如下步驟：
(1)納米材料分散在水中，攪拌中按順序加入潤滑劑、緩蝕劑、部分消泡劑，攪拌均勻。
(2)持續攪拌中，按順序加入表面活性劑、防銹劑、極壓劑、剩余消泡劑。
附加說明：
攪拌過程中，需要保證呈均一相后，方能加入下一物料。出料結果以取樣觀察為標準，均相透明方為制備完成。
物料與物料之間有產生排斥的可能，需充分攪拌并嚴格安裝順序入料。
實施例3
一種納米切削液，組分及各組分的質量百分比如下：納米材料0.3％、潤滑劑17％、緩蝕劑9％、表面活性劑19.5％、防銹劑16％、消泡劑0.5％、極壓劑9％、水29％。
制備方法，包括如下步驟：
(1)納米材料分散在水中，攪拌中按順序加入潤滑劑、緩蝕劑、部分消泡劑，攪拌均勻。
(2)持續攪拌中，按順序加入表面活性劑、防銹劑、極壓劑、剩余消泡劑。
附加說明：
攪拌過程中，需要保證呈均一相后，方能加入下一物料。出料結果以取樣觀察為標準，均相透明方為制備完成。
物料與物料之間有產生排斥的可能，需充分攪拌并嚴格安裝順序入料。
實施例4
一種納米切削液，組分及各組分的質量百分比如下：納米材料0.35％、潤滑劑22％、緩蝕劑12％、表面活性劑13.5％、防銹劑9.7％、消泡劑0.3％、極壓劑5.5％、水36.65％。
制備方法，包括如下步驟：
(1)納米材料分散在水中，攪拌中按順序加入潤滑劑、緩蝕劑、部分消泡劑，攪拌均勻。
(2)持續攪拌中，按順序加入表面活性劑、防銹劑、極壓劑、剩余消泡劑。
附加說明：
攪拌過程中，需要保證呈均一相后，方能加入下一物料。出料結果以取樣觀察為標準，均相透明方為制備完成。
物料與物料之間有產生排斥的可能，需充分攪拌并嚴格安裝順序入料。
實施例5
一種納米切削液，組分及各組分的質量百分比如下：納米材料0.15％、潤滑劑4.5％、緩蝕劑1.5％、表面活性劑13.5％、防銹劑18％、消泡劑0.8％、極壓劑12％、水49.55％。
制備方法，包括如下步驟：
(1)納米材料分散在水中，攪拌中按順序加入潤滑劑、緩蝕劑、部分消泡劑，攪拌均勻。
(2)持續攪拌中，按順序加入表面活性劑、防銹劑、極壓劑、剩余消泡劑。
附加說明：
攪拌過程中，需要保證呈均一相后，方能加入下一物料。出料結果以取樣觀察為標準，均相透明方為制備完成。
物料與物料之間有產生排斥的可能，需充分攪拌并嚴格安裝順序入料。