Giải pháp ngăn ngừa đổi màu đồng và dầu cắt bị dính trong quá trình gia công

NGĂN NGỪA ĐỔI MÀU ĐỒNG VÀ DẦU CẮT DÍNH BẰNG CÁCH CHỌN DẦU PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN GIA CÔNG

1. Tình trạng trước khi cải thiện

Tại một doanh nghiệp gia công cơ khí ở tỉnh Niigata chuyên xử lý đa dạng vật liệu (nhôm, thép, đồng...), hệ thống trung tâm gia công (machining center) sử dụng dầu cắt gọt hòa tan trong nước (soluble cutting fluid) vận hành ổn định khi gia công nhôm và thép, không gặp vấn đề về khả năng gia công hay sự ổn định của dung dịch.

Tuy nhiên, khi chuyển sang gia công đồng (Cu) cho một dự án mới, xuất hiện các vấn đề nghiêm trọng:

Sản phẩm đồng sau gia công bị đổi màu (xỉn hoặc sạm bề mặt).
Dung dịch dầu cắt gọt màu trắng sữa chuyển dần sang màu xanh, đồng thời trở nên dính và khó làm sạch.
Bên trong buồng gia công bám dính phoi và bụi đồng, gây khó vệ sinh và ảnh hưởng đến các công đoạn gia công sau.
Do đó, công ty phải thường xuyên thay mới dầu cắt và rửa sản phẩm bằng dung dịch tẩy rửa riêng để ngăn ngừa hiện tượng xỉn màu, dẫn đến tăng chi phí vận hành và thời gian bảo trì.

(Ảnh minh họa: Bên trong buồng gia công bị bẩn và dính phoi do dầu biến tính khi gia công đồng.)

2. Phân tích nguyên nhân

Qua kiểm tra thành phần và tính chất hóa học của loại dầu cắt gọt hòa tan đang sử dụng, kỹ sư kỹ thuật đã xác định:

Một số phụ gia phân cực (amine, ester, hoặc các hợp chất chứa lưu huỳnh và phospho) trong dầu hiện tại có khả năng phản ứng với bề mặt đồng, tạo nên phức chất màu xanh (copper complex) → gây đổi màu sản phẩm.
Các ion đồng (Cu²⁺) hòa tan vào dung dịch, phản ứng với thành phần trong dầu → làm dầu đổi màu từ trắng sữa sang xanh lam và tăng độ nhớt – độ dính.
Khi dầu bị biến tính, hiệu suất bôi trơn và làm mát giảm, đồng thời khả năng tách phoi và rửa trôi kém đi → dẫn đến tình trạng bám bẩn trong buồng máy.

3. Giải pháp kỹ thuật

Dựa trên phân tích nguyên nhân, nhóm kỹ thuật đã đề xuất thay thế dầu cắt hòa tan thông thường bằng loại dầu cắt gọt chuyên dụng cho đồng và hợp kim đồng, có công thức:

Không chứa các thành phần dễ phản ứng với Cu (amine, lưu huỳnh hoạt tính, axit béo tự do).
Có hệ nhũ tương ổn định, pH kiểm soát nhẹ trung tính (7.5–8.5), tránh ăn mòn và oxy hóa bề mặt đồng.
Sử dụng phụ gia bôi trơn không phản ứng kim loại (non-reactive lubricity additives) và chất ức chế ăn mòn đồng (copper inhibitor).

4. Kết quả sau khi áp dụng

Sau khi chuyển sang dầu cắt chuyên dụng cho đồng và thử nghiệm trong cùng điều kiện gia công:

Không còn hiện tượng đổi màu bề mặt đồng sau gia công.
Dung dịch dầu duy trì màu trắng sữa ổn định, không chuyển xanh hay dính.
Thời gian thay dầu kéo dài hơn 2–3 lần, giảm đáng kể chi phí dầu và công vệ sinh.
Buồng gia công và phoi sạch hơn, cải thiện môi trường làm việc và hiệu suất thiết bị.

5. Kết luận kỹ thuật

Hiện tượng đổi màu và dầu bị dính khi gia công đồng chủ yếu xuất phát từ phản ứng hóa học giữa ion đồng và các phụ gia trong dầu cắt thông thường. Việc lựa chọn đúng loại dầu cắt gọt có tính tương thích vật liệu (material compatibility) là yếu tố quyết định trong việc: