CN111074045A - 一种快速光亮淬火油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速光亮淬火油，由如下重量百分比的组分混制而成：基础油80～92％、催冷剂4～10％、表面活性剂1.5～5％、辅助分散剂0.5～3％和抗氧剂0.5～2％。本发明还公开了上述快速光亮淬火油的制备方法。本发明快速光亮淬火油具有优良的冷却性能、热氧化稳定性和光亮性，并且兼顾油水分离性能；本发明淬火油的制备方法，通过将基础油分为两次加入体系，能够很好的分散配方中的各类添加剂，从而提高添加剂在油品体系中的稳定性，延长油品的使用效果。

Description

一种快速光亮淬火油及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种快速光亮淬火油，还涉及上述淬火油的制备方法，属于金属加工油技术领域。

背景技术

淬火是热处理中的重要工序，而淬火后的冷却则是必不可少的环节。通过淬火可充分发挥金属材料的潜力，以满足各种产品工件对金属材料的要求。钢在淬火后的性能由淬火后的微观组织来决定，而淬火微观组织决定于钢的成分、零件的大小和淬火工艺。

目前使用量最大的淬火介质是淬火油，而用于淬火的矿物油通常以精制程度较高的中性石蜡基油为基础油，它具有闪点高、粘度低、油烟少、油垢少，且具有抗氧化性与热稳定性较好，使用寿命长等优点，因而适合于作淬火介质使用。但是低粘度淬火油在淬火过程中极易发生老化，生成炭黑和氧化产物，会使得淬火后的工件出现发蓝、发黑等现象。而在工件淬火后的清洗步骤，如果淬火油油水分离效果不好，清洗槽中残余的淬火油会发生乳化现象，造成废液产生。

随着工业的不断发展和对淬火工件外观要求的不断严苛，就要求淬火油具有适宜的冷速、较好的光亮性和抗乳化的特点。现有技术中多只采用添加剂来改善淬火油的冷却速度、光亮性以及抗乳化性，但是添加了各类添加剂的淬火油稳定性较差，而且不同类型的添加剂之间会产生干扰，降低油品的使用性能。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中的问题，本发明提供一种快速光亮淬火油，该淬火油不仅具有优良的冷却性能，同时还具有良好的热氧化稳定性和光亮性，并且还兼顾具有良好的油水分离性能(抗乳化性)。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：

一种快速光亮淬火油，由如下重量百分比的组分混制而成：基础油80～92％、催冷剂4～10％、表面活性剂1.5～5％、辅助分散剂0.5～3％和抗氧剂0.5～2％。

其中，所述基础油40℃的运动粘度不大于30mm²/s；其中，所述基础油是精制矿物基础油中一种或多种组成的混合物。

其中，所述矿物基础油中饱和烃含量≥90％，环烷烃含量≥40％，且基础油的粘度指数≥90。

本发明淬火油的基础油选取该粘度范围是为了提供更好的冷却效果，更高粘度的基础油会降低快速型淬火油的冷却速度。同时界定了基础油中饱和烃、环烷烃的含量和粘度指数，是为了保证快速光亮淬火油具有更好的氧化安定性的同时，提高其与添加剂的配伍性，降低基础油的老化产物对淬火工件表面的影响。

其中，所述催冷剂为聚异丁烯、乙烯-丙烯无规共聚物、聚甲基丙烯酸酯、石油磺酸盐或二烷基萘中的至少一种。

其中，所述聚异丁烯、乙烯-丙烯无规共聚物、聚甲基丙烯酸酯和二烷基萘中合成型聚合物的分子量为300～10000；优选的，分子量为500～5000。

本发明合成型聚合物催冷剂的分子量为500～5000，选择这样的催冷剂，能够在工件表面形成足够的吸附膜，提高淬火介质的传热系数，从而提高快速光亮淬火油的冷却速度，过高或过低分子量的催冷剂都会降低冷速。

其中，所述表面活性剂为咪唑啉油酸盐和/或油酸酰胺。

本发明选择咪唑啉油酸盐或油酸酰胺作为表面活性剂，并复配N含量(质量分数)≥1.8％且分子量在1000以上的聚异丁烯丁二酰亚胺作为辅助分散剂，能更好地降低基础油的老化产物以及炭黑对淬火工件表面的影响，提高快速光亮淬火油的光亮性，并且在淬火油中含有较多水时，表面活性剂能在水跟油的界面之间形成蜂窝状界面结构，更容易破乳，提供良好的抗乳化性能。

其中，所述辅助分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺；其中，聚异丁烯丁二酰亚胺中聚异丁烯分子量≥1000；其中，聚异丁烯丁二酰亚胺中N质量百分含量≥1.8％。

其中，所述抗氧剂为酚型抗氧剂与胺型抗氧剂组成的混合物；其中，酚型抗氧剂为屏蔽酚中2，6-二叔丁基对甲酚或高分子酚型抗氧剂；胺型抗氧剂为烷基二苯胺、烷基苯基-α-萘胺或辛基丁基二苯胺中的一种。

其中，所述酚型抗氧剂与胺型抗氧剂的混合质量比为1∶1.5～3。

本发明的抗氧剂为酚型抗氧剂与胺型抗氧剂按质量比1∶1.5～3混合的组合物，两者能够充分发挥协同作用，提高油品的抗氧化性能。两者质量比过高时，胺型抗氧剂不能提供足够的高温抗氧作用，无法提供工件在淬火过程中淬火油更高温度的抗氧化要求；质量比过低时，酚型抗氧剂不能提供足够的低温抗氧作用，无法保证淬火油槽常规使用温度下的抗氧化要求。

上述快速光亮淬火油的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)按配方量将催冷剂、抗氧剂和部分基础油混合，搅拌均匀后往混合物料中加入配方量的辅助分散剂，升温至70～80℃，保温2.5～3h；

(2)加入剩余全部基础油，将物料降温至40～50℃后，加入配方量的表面活性剂继续搅拌1～1.5h，降温至室温后灌装备用。

本发明的淬火油制备方法，将基础油分为两次加入体系，能够很好的分散配方中的各类添加剂，从而提高添加剂在油品体系中的稳定性，延长油品的使用效果。

有益效果：本发明快速光亮淬火油采用的基础油组分搭配特定比例的抗氧剂组合物，能够使油品具有良好的热氧化稳定性，从而提高其淬火时的光亮效果，通过表面活性剂复配特定的辅助分散剂使油品具有良好的油水分离性能(抗乳化性)；配方中采用分子量为500～5000的高分子型催冷剂作为催冷剂，能够在工件表面形成足够的吸附膜，从而提高淬火油的冷却速度；本发明淬火油的制备方法，通过将基础油分为两次加入体系，能够很好的分散配方中的各类添加剂，从而提高添加剂在油品体系中的稳定性，延长油品的使用效果。

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进一步阐述。

以下实施例与对比例按原料制备快速光亮淬火油。本发明采用的原料均可从市场上购买得到。

本实施例的快速光亮淬火油的制备方法均包括如下步骤：

实施例1

本发明快速光亮淬火油，由如下重量百分比的组分混制而成：

精制矿物油(40℃运动粘度10mm²/s，饱和烃含量92％，环烷烃含量45％，粘度指数92)89％、聚异丁烯(分子量500)4％、聚甲基丙烯酸酯(分子量5000)2％、咪唑啉油酸盐2％、聚异丁烯丁二酰亚胺(分子量1000，N质量百分含量2％)1％、2，6-二叔丁基对甲酚0.5％和烷基二苯胺1.5％。

实施例1的淬火油采用如下方法制备而成：

(1)将30％的精制矿物油与配方量的聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、2，6-二丁基对甲酚和烷基二苯胺依次加入反应釜中混合，搅拌均匀后加入配方量的聚异丁烯丁二酰亚胺，升温至70℃，保温3h；

(2)往步骤(1)混合物料中加入剩余59％的精制矿物油，降温至50℃后，再加入配方量的咪唑啉油酸盐继续搅拌1.5h，降温至室温后灌装备用。

实施例2

本发明快速光亮淬火油，由如下重量百分比的组分混制而成：

精制矿物油(40℃运动粘度20mm²/s，饱和烃含量95％，环烷烃含量40％，粘度指数100)84％、乙烯-丙烯无规共聚物(分子量3000)4％、聚甲基丙烯酸酯(分子量2000)5％、石油磺酸盐(分子量1000)1％、油酸酰胺5％、聚异丁烯丁二酰亚胺(分子量2300，N含量1.8％)0.5％、液态高分子酚0.2％和烷基苯基-α-萘胺0.3％。

实施例2的淬火油采用如下方法制备而成：

(1)将40％的精制矿物油与配方量的乙烯-丙烯无规共聚物、聚甲基丙烯酸酯、石油磺酸盐、液态高分子酚和烷基苯基-α-萘胺依次加入反应釜中混合，搅拌均匀后加入与配方量的聚异丁烯丁二酰亚胺，升温至80℃，保温3h；

(2)往步骤(1)混合物料中加入剩余44％的精制矿物油，降温至50℃后，再加入配方量的油酸酰胺继续搅拌1h，降温至室温后灌装备用。

实施例3

本发明快速光亮淬火油，由如下重量百分比的组分混制而成：精制矿物油(40℃运动粘度30mm²/s，饱和烃含量98％，环烷烃含量40％，粘度指数110)92％、二烷基萘(分子量3000)1％、聚异丁烯(分子量2000)3％、咪唑啉油酸盐1.5％、聚异丁烯丁二酰亚胺(分子量2300，N含量1.8％)2％、硫醚基酚0.2％和辛基丁基二苯胺0.3％。

实施例3的淬火油采用如下方法制备而成：

(1)将35％的精制矿物油与配方量的二烷基萘、石油沥青、硫醚基酚和辛基丁基二苯胺依次加入反应釜中混合，搅拌均匀后加入配方量的聚异丁烯丁二酰亚胺，升温至75℃，保温2.5h；

(2)往步骤(1)混合物料中加入剩余57％的精制矿物油，降温至40℃后，再加入配方量的咪唑啉油酸盐继续搅拌1.5h，降温至室温后灌装备用。

实施例4

本发明快速光亮淬火油，由如下重量百分比的组分混制而成：精制矿物油(40℃运动粘度17mm²/s，饱和烃含量95％，环烷烃含量45％，粘度指数105)80％、聚甲基丙烯酸酯(分子量5000)10％、咪唑啉油酸盐2％、油酸酰胺3％聚异丁烯丁二酰亚胺(分子量2300，N含量2％)3％、2，6-二叔丁基对甲酚0.5％和辛基丁基二苯胺1.5％。

实施例4的淬火油采用如下方法制备而成：

(1)将40％的精制矿物油与配方量的聚甲基丙烯酸酯、2，6-二丁基对甲酚和辛基丁基二苯胺依次加入反应釜中混合，搅拌均匀后加入配方量的聚异丁烯丁二酰亚胺，升温至70℃，保温3h：

(2)往步骤(1)混合物料中加入剩余40％的精制矿物油，降温至40℃后，再加入配方量的咪唑啉油酸盐和油酸酰胺继续搅拌2h，降温至室温后灌装备用。

对比实施例1

淬火油配方为：精制矿物油(40℃运动粘度10mm²/s，饱和烃含量85％，环烷烃含量35％，粘度指数87)89％、聚异丁烯(分子量500)4％、聚甲基丙烯酸酯(分子量5000)2％、咪唑啉油酸盐2％、聚异丁烯丁二酰亚胺(分子量1000，N含量1％)1％、2，6-二叔丁基对甲酚1％和烷基二苯胺0.5％。

工艺：将全部精制矿物油倒入釜中，升温至80℃，依次加入配方量的聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、咪唑啉油酸盐、聚异丁烯丁二酰亚胺、2，6-二丁基对甲酚以及烷基二苯胺，搅拌均匀后保温3h，降温至室温后灌装备用。

对比实施例2

淬火油配方为：精制矿物油(40℃运动粘度10mm²/s，饱和烃含量85％，环烷烃含量35％，粘度指数87)90％、聚异丁烯(分子量500)4％、聚甲基丙烯酸酯(分子量5000)2％、咪唑啉油酸盐2％、2，6-二叔丁基对甲酚1％和烷基二苯胺0.5％。

工艺：将全部精制矿物油倒入釜中，升温至80℃，依次加入配方量的聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、咪唑啉油酸盐、2，6-二丁基对甲酚以及烷基二苯胺，搅拌均匀后保温3h，降温至室温后灌装备用。

实施例1～4以及对比实施例1～2的淬火油测试结果如表1：

表1上述实施例对比例的理化性能检验数据

对储存一年后的样品再次检测：

表2样品储存一年后部分性能复测

。

通过表1和表2可知，相比于对比实施例1～2，实施例1～4制备的快速光亮淬火油具有优良的冷却性能、热氧化稳定性和光亮性，并且兼顾油水分离性能。

本发明快速光亮淬火油不但具有优异的抗氧化性能，而且能够延长淬火工件对低粘度淬火油光亮性的使用要求，提高淬火时的光亮效果，并且兼顾油水分离性能，减少淬火油在淬火工件清洗过程中发生乳化现象。

Claims (10)

1.一种快速光亮淬火油，其特征在于：由如下重量百分比的组分混制而成：基础油80～92％、催冷剂4～10％、表面活性剂1.5～5％、辅助分散剂0.5～3％和抗氧剂0.5～2％。

2.根据权利要求1所述的快速光亮淬火油，其特征在于：所述基础油40℃的运动粘度不大于30mm²/s；其中，所述基础油是矿物基础油中一种或多种组成的混合物。

3.根据权利要求1所述的快速光亮淬火油，其特征在于：所述矿物基础油中饱和烃含量≥90％，环烷烃含量≥40％，且基础油的粘度指数≥90。

4.根据权利要求1所述的快速光亮淬火油，其特征在于：所述催冷剂为聚异丁烯、乙烯-丙烯无规共聚物、聚甲基丙烯酸酯、石油磺酸盐或二烷基萘中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的快速光亮淬火油，其特征在于：所述聚异丁烯、乙烯-丙烯无规共聚物、聚甲基丙烯酸酯和二烷基萘中合成型聚合物的分子量为300～10000。

6.根据权利要求1所述的快速光亮淬火油，其特征在于：所述表面活性剂为咪唑啉油酸盐和/或油酸酰胺。

7.根据权利要求1所述的快速光亮淬火油，其特征在于：所述辅助分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺；其中，聚异丁烯丁二酰亚胺中聚异丁烯分子量≥1000；其中，聚异丁烯丁二酰亚胺中N质量百分含量≥1.8％。

8.根据权利要求1所述的快速光亮淬火油，其特征在于：所述抗氧剂为酚型抗氧剂与胺型抗氧剂组成的混合物；其中，酚型抗氧剂为屏蔽酚中2，6-二叔丁基对甲酚或高分子酚型抗氧剂；胺型抗氧剂为烷基二苯胺、烷基苯基-α-萘胺或辛基丁基二苯胺中的一种。

9.根据权利要求8所述的快速光亮淬火油，其特征在于：所述酚型抗氧剂与胺型抗氧剂的混合质量比为1∶1.5～3。

10.权利要求1所述的快速光亮淬火油的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)按配方量将催冷剂、抗氧剂和部分基础油混合，搅拌均匀后往混合物料中加入配方量的辅助分散剂，升温至70～80℃，保温2.5～3h；

(2)加入剩余全部基础油，将物料降温至40～50℃后，加入配方量的表面活性剂继续搅拌1～1.5h，降温至室温后灌装备用。