CN111471842A

CN111471842A - 一种冷速稳定的超速光亮淬火油

Info

Publication number: CN111471842A
Application number: CN202010284041.3A
Authority: CN
Inventors: 余瀚森; 朱国靖; 左永平; 聂晓霖
Original assignee: Nanjing Kerun Industrial Technology Co ltd; Nanjing Kerun New Material Technology Co ltd; NANJING KERUN LUBRICANTS CO LTD
Current assignee: Nanjing Kerun Industrial Technology Co ltd; Nanjing Kerun New Material Technology Co ltd; NANJING KERUN LUBRICANTS CO LTD
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2020-07-31
Also published as: WO2021203542A1

Abstract

本发明公开了一种冷速稳定的超速光亮淬火油，由如下重量百分比的组分混制而成：基础油78～90％、抗氧剂0.5～2％、辅助抗氧剂0.1～0.5％、高温催冷剂5～8％、低温催冷剂0.5～2％、光亮剂1.5～5％、辅助分散剂1～3％和防锈剂1～2％；其中，所述基础油中饱和烃含量≥95％，粘度指数≥110，闪点≥170℃。本发明淬火油具有优异的冷却性能、光亮性和热氧化稳定性；高、低温冷却性能稳定性优良，能够长期保持较高的冷却速度。

Description

一种冷速稳定的超速光亮淬火油

技术领域

本发明涉及一种冷速稳定的超速光亮淬火油，属于金属加工油技术领域。

背景技术

淬火是热处理工艺中的一道重要工序，通过淬火处理可以使金属材料的各项性能指标得到很大改善，充分发挥金属材料的潜力，以满足各种产品零件对金属材料的要求。工件在淬火过程中，由于处理不当，往往会发生金相组织或机械性能指标达不到要求的问题，也可能会出现软点、变形、开裂等缺陷。这些缺陷的产生，除了与工件的材质成分、原始状态、形状尺寸、加热工艺、热处理设备等因素有关系，也与淬火冷却时所选用的淬火介质及冷却方法有密切的关系。淬火介质的种类有很多，其中淬火油应用最为广泛。

钢的淬透性是指淬火时得到淬硬层深度大小的能力，它表示钢经奥氏体化后接受淬火的能力。钢的淬透性由材料的成分决定，如含碳量、合金元素，在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力。一些厚、大型或者淬透性差的工件在使用普通淬火油淬火时，往往会出现软点、硬度偏低、硬化层深度不够等问题。为了解决这一问题，现有技术是采用在低粘度基础油中加入高温催冷剂和低温催冷剂复配使用，提升淬火油的冷却效果，从而达到足够的硬度和硬化层深度的。但是由于添加剂体系的不稳定性，导致冷却性能在短时间以内就发生较大的变化，而且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。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中的问题，本发明提供一种冷速稳定的超速光亮淬火油，该淬火油通过调整基础油的组成成分，有效缓解了淬火油老化的问题，同时通过复配整个添加剂体系，使淬火油具有良好的冷却性能、光亮性和热氧化稳定性。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：

一种冷速稳定的超速光亮淬火油，由如下重量百分比的组分混制而成：基础油78～90％、抗氧剂0.5～2％、辅助抗氧剂0.1～0.5％、高温催冷剂5～8％、低温催冷剂0.5～2％、光亮剂1.5～5％、辅助分散剂1～3％和防锈剂1～2％；其中，所述基础油中饱和烃含量≥95％。

本发明淬火油所使用的基础油在40℃的运动粘度在5～10mm²/s：其为矿物基础油中多种组成的混合物；基础油的粘度指数≥110，闪点≥170℃，基础油的5％馏出温度≥300℃，50％馏出温度≥450℃。

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，同时有利于后道清洗工序，界定了基础油中饱和烃含量和粘度指数及闪点，是为了保证超速光亮淬火油具有更好的氧化安定性的同时，通过控制基础油的组分控制混合油中低沸点和高沸点基础油的馏出温度，提高淬火态工件的均匀性，稳定性能好。

其中，所述抗氧剂为酚型抗氧剂、胺型抗氧剂和金属减活剂按混合质量比1∶4∶0.5～0.75组成的混合物；其中，酚型抗氧剂为3，5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸酯；胺型抗氧剂为二壬基二苯胺；金属减活剂为噻二唑衍生物T561。

抗氧剂中的三种组分能够充分发挥协同作用，提高油品的抗氧化性能。当质量比过高时(以酚类抗氧剂为基准，胺类抗氧剂低于4的比例或者金属减活剂低于0.5的比例时)，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(以酚类抗氧剂为基准，胺类抗氧剂高于4的比例或者金属减活剂高于0.75的比例时)，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；在抗氧剂的基础上另复配辅助抗氧剂，能够在提高油品抗氧化性能的同时，减少老化产物在淬火态工件表面的吸附，从而提高淬火光亮性。

其中，所述辅助抗氧剂为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代磷酸钼、二烷基二硫代磷酸锑或硫代磷酸酯类抗氧剂中一种。

其中，所述高温催冷剂为聚异丁烯。

其中，所述聚异丁烯为PIB450、PIB1300和PIB2400的混合物；其中，混合物中，PIB450的质量百分含量为10％～20％，PIB2400的质量百分含量为15％～30％。

本发明淬火油选择不同分子量的聚异丁烯复合作为高温催冷剂，不仅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，而且冷却性能稳定性好，长期使用下冷速变化较小。

其中，所述低温催冷剂为阴离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂的TBN值≤200mgKOH/g。

其中，所述阴离子表面活性剂为石油磺酸盐、合成磺酸盐或环烷酸盐中的至少一种。

本发明低温催冷剂选择阴离子表面活性剂的TBN值不超过200mgKOH/g，是为了保证在提供较好的低温冷却性能的同时，降低对蒸汽膜阶段的影响，从而使淬火油具有更快的冷却效果。

其中，所述光亮剂为油酰肌氨酸盐。

其中，所述辅助分散剂为高分子聚异丁烯丁二酰亚胺；其中，聚异丁烯丁二酰亚胺中N质量百分含量≥2％。

本发明淬火油选择油酰肌氨酸盐作为光亮剂，并复配高分子聚异丁烯丁二酰亚胺且N含量(质量分数)≥2％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(生成的老化产物在高温时易依附在高温的工件上，由于温度过高，从而分解)，从而提高淬火油的光亮性，并且还能使淬火油具有良好的抗乳化性能，从而延长淬火油的使用寿命。

其中，所述防锈剂为重烷基苯磺酸钠。

有益效果：本发明冷速稳定的超速光亮淬火油采用低沸点和高沸点基础油的合理配比，并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和淬火态均匀性；通过高、低温催冷剂的合理复配，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，而且冷却性能稳定性好，长期使用下冷速变化小；本发明的淬火油通过合理的复配添加剂配方，具有优异的冷速稳定性和耐受性，能够适应更为恶劣的淬火工作环境，并且抗乳化性能良好，易清洗，具有广泛的市场应用前景。本发明淬火油在80℃以下使用，在高、低温冷却性能稳定性好，能够长期保持较高的冷却速度，同时还具有优异的抗氧化性能。

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进一步阐述。

以下实施例与对比例采用的原料均从市场上购买得到。

实施例1

本发明冷速稳定的超速光亮淬火油，由如下重量百分比的组分组成：

精制矿物油(40℃运动粘度10mm²/s，饱和烃含量95％，粘度指数110，闪点170℃)90％、3，5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸酯0.1％、二壬基二苯胺0.4％、噻二唑衍生物T5610.05％、二烷基二硫代磷酸锌0.1％、聚异丁烯(PIB450质量分数10％、PIB1300质量分数75％、PIB2400质量分数15％)5％、合成磺酸盐(TBN值100mgKOH/g)0.85％、油酰肌氨酸盐1.5％、聚异丁烯丁二酰亚胺1％以及重烷基苯磺酸钠1％。

实施例1淬火油采用如下方法制备而成：

(1)将配方量的精制矿物油与3，5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸酯、二壬基二苯胺、二烷基二硫代磷酸锌、聚异丁烯依次加入反应釜中混合，搅拌均匀后再加入配方量的聚异丁烯丁二酰亚胺；

(2)往步骤(1)混合物料中依次加入配方量的噻二唑衍生物T561、合成磺酸盐、油酰肌氨酸盐和重烷基苯磺酸钠，搅拌均匀后灌装备用。

实施例2

精制矿物油(40℃运动粘度5mm²/s，饱和烃含量100％，粘度指数140，闪点172℃)78％、3，5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸酯0.35％、二壬基二苯胺1.4％、噻二唑衍生物T5610.25％、二烷基二硫代磷酸锑0.5％、聚异丁烯(PIB450质量分数20％、PIB1300质量分数50％、PIB2400质量分数30％)8％、石油磺酸盐(TBN值30mgKOH/g)1.5％、油酰肌氨酸盐5％、聚异丁烯丁二酰亚胺3％、重烷基苯磺酸钠2％。

实施例2淬火油的制备方法同实施例1。

实施例3

精制矿物油(40℃运动粘度7mm²/s，饱和烃含量100％，粘度指数130，闪点180℃)84.5％、3，5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸酯0.2％、二壬基二苯胺0.8％、噻二唑衍生物T5610.1％、二烷基二硫代磷酸钼0.4％、聚异丁烯(PIB450质量分数15％、PIB1300质量分数65％、PIB2400质量分数20％)6％、合成磺酸盐(TBN值200mgKOH/g)1.5％、油酰肌氨酸盐3％、聚异丁烯丁二酰亚胺2％、重烷基苯磺酸钠1.5％。

实施例3淬火油的制备方法同实施例1。

实施例4

精制矿物油(40℃运动粘度8mm²/s，饱和烃含量98％，粘度指数118，闪点174℃)84.65％、3，5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸酯0.2％、二壬基二苯胺0.8％、噻二唑衍生物T5610.15％、硫代磷酸酯0.2％、聚异丁烯(PIB450质量分数20％、PIB1300质量分数60％、PIB2400质量分数20％)8％、环烷酸盐(TBN值40mgKOH/g)1％、油酰肌氨酸盐2％、聚异丁烯丁二酰亚胺2％、重烷基苯磺酸钠1％。

实施例4淬火油的制备方法同实施例1。

对比实施例1

一种淬火油，由如下重量百分比的组分组成：

精制矿物油(40℃运动粘度10mm²/s，饱和烃含量80％，粘度指数90，闪点160℃)90％、3，5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸酯0.1％、二壬基二苯胺0.4％、噻二唑衍生物0.05％、二烷基二硫代磷酸锌0.1％、聚异丁烯(PIB1300)5％、合成磺酸盐(TBN值100mgKOH/g)1.4％、油酰肌氨酸盐1.5％、聚异丁烯丁二酰亚胺1％、重烷基苯磺酸钠1％。

对比实施例1淬火油的制备方法与实施例1相同。

对比实施例2

一种淬火油，由如下重量百分比的组分组成

精制矿物油(40℃运动粘度10mm²/s，饱和烃含量80％，粘度指数90，闪点160℃)90％、3，5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸酯0.1％、二壬基二苯胺0.4％、噻二唑衍生物0.05％、二烷基二硫代磷酸锌0.1％、聚异丁烯(PIB1300)5％、合成磺酸盐(TBN值300mgKOH/g)1.4％、油酰肌氨酸盐1.5％、聚异丁烯丁二酰亚胺1％、重烷基苯磺酸钠1％。

对比实施例2淬火油的制备方法与实施例1相同。

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所示。

表1为实施例1～4以及对比实施例1～2淬火油的理化性能检验数据

通过表1可知，相比于对比实施例1～2，实施例1的淬火油通过调整基础油的组成成分，有效缓解了淬火油老化的问题，同时通过选择不同分子量的聚异丁烯进行复配以及对阴离子表面活性剂TBN值的限定，使得到的淬火油能够延长淬火工件对低粘度淬火油光亮性的使用要求(是通过缓解淬火油老化带来的效果)，从而提高淬火时的光亮效果，同时实施例1的淬火油在高、低温具均有良好的冷却性能，并且兼顾油水分离性能，从而减少淬火油在淬火工件清洗过程中发生乳化现象。

Claims

1.一种冷速稳定的超速光亮淬火油，其特征在于，由如下重量百分比的组分混制而成：基础油78～90％、抗氧剂0.5～2％、辅助抗氧剂0.1～0.5％、高温催冷剂5～8％、低温催冷剂0.5～2％、光亮剂1.5～5％、辅助分散剂1～3％和防锈剂1～2％；其中，所述基础油中饱和烃含量≥95％，粘度指数≥110，闪点≥170℃。

2.根据权利要求1所述的冷速稳定的超速光亮淬火油，其特征在于：所述抗氧剂为酚型抗氧剂、胺型抗氧剂和金属减活剂按混合质量比1∶4∶0.5～0.75组成的混合物；其中，酚型抗氧剂为3，5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸酯；胺型抗氧剂为二壬基二苯胺；金属减活剂为噻二唑衍生物T561。

3.根据权利要求1所述的冷速稳定的超速光亮淬火油，其特征在于：所述辅助抗氧剂为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代磷酸钼、二烷基二硫代磷酸锑或硫代磷酸酯类抗氧剂中一种。

4.根据权利要求1所述的冷速稳定的超速光亮淬火油，其特征在于：所述高温催冷剂为聚异丁烯。

5.根据权利要求4所述的冷速稳定的超速光亮淬火油，其特征在于：所述聚异丁烯为PIB450、PIB1300和PIB2400的混合物；其中，混合物中，PIB450的质量百分含量为10％～20％，PIB2400的质量百分含量为15％～30％。

6.根据权利要求1所述的冷速稳定的超速光亮淬火油，其特征在于：所述低温催冷剂为阴离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂的TBN值≤200mgKOH/g。

7.根据权利要求6所述的冷速稳定的超速光亮淬火油，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为石油磺酸盐、合成磺酸盐或环烷酸盐中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的冷速稳定的超速光亮淬火油，其特征在于：所述光亮剂为油酰肌氨酸盐。

9.根据权利要求1所述的冷速稳定的超速光亮淬火油，其特征在于：所述辅助分散剂为高分子聚异丁烯丁二酰亚胺；其中，聚异丁烯丁二酰亚胺中N质量百分含量≥2％。

10.根据权利要求1所述的冷速稳定的超速光亮淬火油，其特征在于：所述防锈剂为重烷基苯磺酸钠。