CN103981340A - 一种便于回收利用的高速淬火油组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便于回收利用的高速淬火油组合物，包括以下重量百分比的组分：精制石蜡基矿物油80～98%、苯乙烯丙烯共聚物1～10%、屏蔽双酚0.1～5%、胺基硫代甲酸甲酯0.01～3%、烷基噻二唑0.001～5%、烷撑聚醚0.001～5%；本发明的组合物具有冷速高，冷却性能特别稳定，油泥、积碳生成倾向小的特点；采用该淬火油淬火后，工件表面硬度高且均匀，淬硬层深，变形量小，金相组织及机械性能好，光亮性好，易清洗；工件带出的油，可用水喷淋冲洗回收，油水易于分离，分离出来的油便于回收再利用，分离出来的水清澈，提供回收油的最大等级的利用，变废为宝，同时解决排放污染的问题，本组合物性能稳定，使得其在长期的使用过程中，仍具有良好的油水分离性能。

Description

一种便于回收利用的高速淬火油组合物及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种金属热处理用淬火油，具体涉及一种便于回收利用的高速淬火油组合物，适用于各种低淬透性钢的淬火强化，提高淬火过程中工件带出消耗淬火油的回收性能，解决淬火油带耗废油的污染排放问题，本发明还涉及便于回收利用的高速淬火油组合物的制备方法。

背景技术：

通过淬火及相应的热处理工艺，改变金属内部金相组织，可以使金属材质的机械强度性能提高一个数量级左右。通过渗碳、氮化与淬火及相应的热处理工艺相结合的方式，可以获得外表硬、而心部韧的优异综合性能，可以使机械零部件的抗冲击性能、抗黏着磨损及抗疲劳磨损获得极大的提升，使关键机械部件的使用寿命获得数百倍甚至数千倍的提高。对于金属零部件来说，淬火处理是提高其机械强度性能的关键工艺。淬火工艺所用的淬火介质淬火油，在桥梁、风电、汽车、工程机械设备等领域的关键零部件（如紧固件、齿轮、轴、轴承、轴套等等）的强化处理中起着重要的作用，而被广泛使用。

现有的淬火油存在的问题：油水分离效果不好，或者用了一段时间之后油水分离效果不好，有两种表现形式，一是后清洗槽中的水呈乳白色，水中还有分散状的油。二是回收油中含有超量的水（含水量在50000ppm左右，后清洗回收淬火油含水量严重超标，不能直接添加到淬火油槽中回收利用。如果后清洗槽中的水含有油，而且油水难以分离，会引起后清洗水更换时的污水排放的难题。据有关报道，一桶油可以20平方公里海域的污染。由于生产工序的连续性，工件清洗后，直接进回火炉。在清洗与进回火炉之间的停留时间非常短，工件进回火炉时，工件表面是挂着水珠的。当淬火油的油水分离效果不好时，后清洗的水中含有一定程度的油，工件挂着含有的水珠进回火炉，便会产生两种不利的影响：1、油进回火炉，就会产生油烟，引起生产车间工作环境的污染，降低工作间舒适性，2、油分散在工件表面的水珠中带进了回火炉，降低了淬火油的回收率，造成了资源的浪费。如果淬火油的油水分离效果不好，后清洗回收油含有大量的水（含水量在50000ppm左右），并且呈絮状悬浊状，流动性变差，进一步加大了油中的水及油中的铁屑灰渣等的沉降分离的难度。由于淬火油的含水量一般应该控制在300ppm以下，否则便会引起淬火油的蒸汽膜时间延长及不稳定，造成，淬火工件硬度不足，不均与，出现软点，工件变形、开裂、光亮性不好，工件金相组织不合格，机械强度性能不足等问题；淬火油中的水分，还会加速淬火油衰变，增加淬火油生成油泥积碳的倾向，缩短油的使用寿命；如果淬火油中的含水量过高（超过1000ppm），还会增加淬火油爆沸、溢槽、甚至引发火灾等危险倾向。因此如果淬火油的油水分离效果不好，便会使得后清洗回收油，难以在应用现场直接回收利用，需要增加特殊的回收处理工艺，便会增加回收处理费用、运输费用等成本。如果淬火油的油水分离问题特别严重的，那么后清洗回收油即使通过回收再生工艺也难以回收，就好造成资源的浪费，以及引起排污等环境压力。一些生产应用现场的后清洗回收油，由于油水分离效果不好，难以回收利用，在存储空间堆积，还引起生产场地周转的不畅通。

淬火油油水分离效果不好，或使用一段时间之后在后清洗槽油水分离效果不好。主要有以下几个方面的原因：1、在淬火油的组合物中含有容易引起乳化的成分，比如基础油的精制程度不够，含有一些容易引起乳化的杂质，又如对添加剂的选用不合理，选用了一些易导致乳化的添加剂。2、组合物配制不合理，未进行油水分离效果的优化。3、淬火油组合物的成分不稳定，易变质产生一些物质，导致油水分离困难。特别是，随着现在淬火生产设备技术的进步，为了节省人工，淬火设备越来越多的配备磁性自动上料机。工件上的金属切削屑被磁化粘附在工件上，在前清洗过程中难以被从工件上冲洗下来，而带入淬火油槽和后清洗槽，随时生产的持续进行，铁屑在淬火油槽和后清洗大量富集。金属对油的老化有催化作用。金属屑比表面积大，其催化作用更加显著。会使淬火油氧化酸化，加速油泥的生成倾向。在后清洗槽中，金属屑以及一些非不锈钢的金属设备配件，会在水中发生腐蚀，生成絮状的金属氢氧化物，这一部分产物亦会催化油的老化酸化。然后，金属的氢氧化物会和油中的老化产物有机酸发生反应形成二价金属皂化物。所形成的这些二价金属皂化物遇水之后，会使油水界面膜稠化。后清洗主要是采用水喷射式清洗，利用水的喷射冲洗作用，将工件表面的残油冲洗下来而进行回收。水喷射冲洗的搅动作用会使油水分散乳化，二价金属皂对油水界面的稠化，使得界面膜的流动性变差，乳化趋向稳定，油水难以破乳分离。另外，淬火现场空气中灰尘的沉降，工件表面灰尘的引入，淬火气氛的裂解碳化等因素也会引入一些颗粒。金属皂形成的胶束对颗粒物的粘附，使得油水界面膜的强度进一步增强，使得油水破乳分离更加困难，导致后清洗回收油呈现鱼籽胶束状，其中的水、灰尘、金属屑、颗粒状物等难以沉降分离，后清洗回收油难以投入淬火油槽回收使用。

为了降低淬火应用现场污水排放中油的含量，使其污水排放达到环保要求，减小污水排放压力，减小回火车间油烟气的排放，改善工作车间空气质量，提高工作环境舒适程度，提高淬火后清洗废油的回收利用率。针对淬火设备应用现状及发展趋势，针对目前淬火油后清洗回收油水分离回收问题现状，依据油水分离问题发展变化因素的形成原因。只有改进淬火油组合物，提高油水分离效果，并钝化引起油水分离效果恶化的因数，使油水分离效果具有持续稳定性。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种便于回收利用的高速淬火油组合物，具有冷速高，冷却性能特别稳定，油泥、积碳生成倾向小的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种便于回收利用的高速淬火油组合物，所述的组合物包括以下重量百分比的组分：

精制石蜡基矿物油   80～98%

苯乙烯丙烯共聚物   1～10%

屏蔽双酚          0.1～5%

胺基硫代甲酸甲酯   0.01～3%

烷基噻二唑         0.001～5%

烷撑聚醚           0.001～5%

优选的，所述苯乙烯丙烯聚合物的分子量为1000～15000。

优选的，所述屏蔽双酚为亚撑基受阻酚。

优选的，所述的胺基硫代甲酸甲酯为双胺基硫代甲酸甲酯。

优选的，所述的烷撑聚醚的分子量为1000～10000。

本发明还提供一种便于回收利用的高速淬火油组合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）将精制石蜡基矿物油总质量的50%加入反应器内，搅拌升温至80～100℃；

（2）向上述矿物油中按比例加入苯乙烯丙烯共聚物、屏蔽双酚、烷撑聚醚，恒定在80～100℃之间，继续搅拌至澄清透明；

（3）加入剩余精制石蜡基矿物油，并降温至60℃，然后按比例加入胺基硫代甲酸甲酯、烷基噻二唑，循环搅拌均匀，得到所述便于回收利用的高速淬火油组合物。

本发明的有益效果：具有持续稳定油水分离效果；同时具有冷速高，冷却性能特别稳定，油泥、积碳生成倾向小的特点；采用该淬火油淬火后，工件表面硬度高且均匀，淬硬层深，变形量小，金相组织及机械性能好，光亮性好，易清洗；工件带出的油，可用水喷淋冲洗回收，油水易于分离，分离出来的油便于回收再利用，分离出来的水清澈，提供回收油的最大等级的利用，变废为宝，同时解决排放污染的问题，本组合物性能稳定，使得其在长期的使用过程中，仍具有良好的油水分离性能。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。

本发明的一种便于回收利用的高速淬火油组合物，包括以下重量百分比的组分：

精制石蜡基矿物油   80～98%；

苯乙烯丙烯共聚物   1～10%；

屏蔽双酚           0.1～5%；

胺基硫代甲酸甲酯   0.01～3%；

烷基噻二唑         0.001～5%；

烷撑聚醚           0.001～5%；

本发明提供的淬火油组合物，具有极高的冷速，而且由于选用的组分结构稳定，因此其冷速具有很好的稳定性，满足淬透性差的低碳合金钢、厚大尺寸工件，高淬硬、深淬硬层、持续稳定的淬火应用场合的要求。又由于在组合物中没有选用易引起油水乳化的组分，并引进了促进油水分离的成分，改进淬火油的油水分离效果。在组合物中选用相应的组分，具有分解过氧化物，钝化金属屑的活性的作用，抑制了过氧化物及金属屑对油的催化老化作用，抑制了易导致油水障碍的二价金属皂的生成；因而该组合物良好的油水分离效果具有优异的持续稳定性。热处理应用现场废水及烟气的排放、废油的回收利用等问题得到有效解决。

实施例1

向反应器内加入精制石蜡基矿物油40份，均匀搅拌升温至80-100℃；加入分子量为2000的苯乙烯丙烯共聚物10份，亚撑基受阻酚5份，分子量为2000的烷撑聚醚1份，搅拌至均匀澄清透明；加入精制石蜡基矿物油40份，并降温至60℃，加入双胺基硫代甲酸甲酯3份，烷基噻二唑1份，搅拌均匀。

实施例2

向反应器内加入精制石蜡基矿物油40份，均匀搅拌升温至80-100℃；加入分子量为8000苯乙烯丙烯共聚物1份，亚撑基受阻酚1份，分子量为5000烷撑聚醚2份，搅拌至均匀澄清透明；加入精制石蜡基矿物油50份，并降温至60℃，加入双胺基硫代甲酸甲酯3份，烷基噻二唑3份，搅拌均匀。

实施例3

向反应器内加入精制石蜡基矿物油40份，均匀搅拌升温至80-100℃；加入分子量为10000苯乙烯丙烯共聚物1份，亚撑基受阻酚2份，分子量为8000烷撑聚醚0.5份，搅拌至均匀澄清透明；加入精制石蜡基矿物油55份，并降温至60℃，加入单胺基硫代甲酸甲酯外的其他胺基硫代甲酸甲酯1份，烷基噻二唑0.5份，搅拌均匀。

实施例4

向反应器内加入精制石蜡基矿物油40份，均匀搅拌升温至80-100℃；加入分子量为15000苯乙烯丙烯共聚物1份，亚撑基受阻酚0.1份，分子量为10000烷撑聚醚0.001份，搅拌至均匀澄清透明；加入精制石蜡基矿物油56份，并降温至60℃，加入单胺基硫代甲酸甲酯3份，烷基噻二唑0.001份，搅拌均匀。

对比例1

市场上淬火油1。

对比例2

市场上淬火油2。

表一 实施例1-4和对比例1-2的产品性能指标

由上表可以看出，对比实施例1，经过24h的分水过程，仍有87.5%的油被严重，难以分离，分出来的水很少，95%的水和形成乳化状；对比实施例2，经过24h的分水过程，仍有63%油难以直接回用，其中含有16700ppm的水。本发明实施实施例制备的便于回收利用的高速淬火油组合物，具有优异的冷却性能，良好的油水分离性能，在1h之内，油水彻底分开，而且油水分离效果也具有良好的稳定性能。

上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明的构思和保护范围进行限定，本发明的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (5)

1.一种便于回收利用的高速淬火油组合物，其特征在于：所述的组合物包括以下重量百分比的组分：

精制石蜡基矿物油   80～98%

苯乙烯丙烯共聚物   1～10%

屏蔽双酚           0.1～5%

胺基硫代甲酸甲酯   0.01～3%

烷基噻二唑         0.001～5%

烷撑聚醚           0.001～5%

根据权利要求1所述的一种便于回收利用的高速淬火油组合物，其特征在于：所述苯乙烯丙烯聚合物的分子量为1000～15000。

2.根据权利要求1所述的一种便于回收利用的高速淬火油组合物，其特征在于：所述屏蔽双酚为亚撑基受阻酚。

3.根据权利要求1所述的一种便于回收利用的高速淬火油组合物，其特征在于：所述的胺基硫代甲酸甲酯为双胺基硫代甲酸甲酯。

4.根据权利要求1所述的一种便于回收利用的高速淬火油组合物，其特征在于：所述的烷撑聚醚的分子量为1000～10000。

5.一种便于回收利用的高速淬火油组合物的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：

（1）将精制石蜡基矿物油总质量的50%加入反应器内，搅拌升温至80～100℃；

（2）向上述矿物油中按比例加入苯乙烯丙烯共聚物、屏蔽双酚、烷撑聚醚，恒定在80～100℃之间，继续搅拌至澄清透明；

（3）加入剩余精制石蜡基矿物油，并降温至60℃，然后按比例加入胺基硫代甲酸甲酯、烷基噻二唑，循环搅拌均匀，得到所述便于回收利用的高速淬火油组合物。