CN112646959A - 快速光亮淬火油组合物及其用途 - Google Patents

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    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
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Abstract

本发明公开了一种快速光亮淬火油组合物及其用途，主要解决了现有技术中在轴承、齿轮加工时较高温度使用时高温冷却性能不足、低温冷速过高、较高使用温度下安全性不足的技术问题。提供一种快速光亮淬火油组合物以重量份数计由以下组分组成：0.5～10份的催冷剂；0.1～3份的抗氧剂；0.05～1份的工业助剂；0.05～1份的光亮剂；75～95份的基础油；所述工业助剂选自石油树脂、油酰胺酸中的至少一种，及其应用的技术方案，较好地解决了该问题，适用于轴承、齿轮加工时较高温度使用时的淬火工艺中。

Description

快速光亮淬火油组合物及其用途
技术领域
本发明属于淬火油的技术领域，尤其涉及一种快速光亮淬火油组合物及其用途。
背景技术
淬火是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。淬火是机械制造加工中的重要环节，淬火的目的是提高硬度、强度、耐磨性以提高零件的使用性能。其中，淬火油作为淬火介质，其目前用量最大，广泛应用于汽车、工模具、轴承、紧固件、风电及家用电器等行业。
近年来，许多零件用一般快速淬火油淬火会达不到工件要求的硬度和金相，而采用较低使用温度的快速光亮淬火油、水基淬火介质又容易出现变形量大或淬裂等情况。轴承的主要材质为高碳钢GCr15，此外还有渗碳轴承钢、不锈轴承钢、耐高温轴承钢、中碳耐冲击轴承钢。这些材料属于高强度中合金渗碳钢，轴承材料通常采用渗碳淬火，使钢表面到适当深度具有一个硬化层，具有适当的硬化深度和细密的组织，但是这对淬火油的冷却性能要求较高，需要较大的高温冷速。与此同时，轴承对零件变形量要求也较高，需要控制油温在90℃的较高温度下进行淬火。
中国专利申请CN201710908597.3公开了一种在较低温度下使用的快速光亮淬火油组合物，包括：0.5～10份的催冷剂；0.1～3份的抗氧剂；0.01～1份的金属减活剂；0.05～1份的光亮剂；75～95份的基础油。可用于采煤机重载齿轮等厚大截面工件的淬火。
但是，现有技术中并没有出现一款可以用于较高温度下使用的快速光亮淬火油组合物，并保证在轴承、齿轮加工时较高温度使用时冷却性能以及较高使用温度下安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是在轴承、齿轮加工时较高温度使用时高温冷却性能不足、低温冷速过高、较高使用温度下安全性不足的技术问题，提供一种新的快速光亮淬火油组合物，在轴承、齿轮加工时较高温度使用时具有较好的冷却性能，既能使零件获得足够的硬度和硬化层深度，又能控制淬火变形；具有较高闪点，能保证较高使用温度下的安全性。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的快速光亮淬火油组合物的用途。
为解决第一个技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种快速光亮淬火油组合物，以重量份数计由以下组分组成：
0.5～10份的催冷剂；0.1～3份的抗氧剂；0.05～1份的工业助剂；0.05～1份的光亮剂；75～95.5份的基础油；所述工业助剂选自石油树脂、油酰胺酸中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述催冷剂选自单烯基丁二酰亚胺、乙烯-丙烯无规共聚物、聚异丁烯、聚异丁烯双丁二酰亚胺、聚异丁烯基丁二酰亚胺、高分子量丁二酰亚胺、聚甲基丙烯酸酯或氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述催冷剂选自乙烯-丙烯无规共聚物、聚异丁烯、聚异丁烯基丁二酰亚胺、聚甲基丙烯酸酯或氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述抗氧剂为酚类抗氧剂与胺类抗氧剂的混合物，所述酚类抗氧剂与胺类抗氧剂的重量比为0.5～5。
上述技术方案中，优选地，所述酚类抗氧剂选自屏蔽酚或液体高分子酚酯中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述胺类抗氧剂选自烷基化二苯胺或烷基苯基-α-萘胺中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述光亮剂选自咪唑啉油酸盐或甲基萜烯树脂中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，所述基础油选自40℃下的运动黏度不大于35mm2·s-1的矿物型基础油或合成型基础油中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，以重量份数计，催冷剂的用量为2.5～5.5份，抗氧剂的用量为0.3～1份，工业助剂的用量为0.05～0.6份，光亮剂的用量为0.2～0.6份，基础油的用量为93～95份。
上述的快速光亮淬火油组合物的制备方法如下：将基础油泵送入调合釜，开动搅拌器和加热开关，待油品加热至55～65℃时，依次加入所需量的催冷剂、抗氧剂、工业助剂、光亮剂，在55～65℃继续保温搅拌2～10小时即得到棕黑色均匀液体，即快速光亮淬火油组合物。
为解决第二个技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种前述的的快速光亮淬火油组合物用于轴承、齿轮工件在较高使用温度下的淬火工艺。
本发明的快速光亮淬火油组合物充分利用了催冷剂、抗氧剂、工业助剂、光亮剂和基础油等的协同作用。该快速光亮淬火油组合物高温区的冷却性能进一步提升，从而有利于提高齿轮、轴承工件淬火后的硬度及淬硬层深，低温区的冷却速度较低，可达到5℃/s及以下，有利于减小齿轮、轴承工件淬火变形、开裂。该快速光亮淬火油闪点较高，最高可达到226℃，有利于保证较高温度下使用安全性。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，而不是对本发明进行限制。
【实施例1】
实施例1公开了一种快速光亮淬火油组合物，以重量份数计由以下组分组成：
催冷剂包括：聚异丁烯基丁二酰亚胺3份、聚异丁烯1.5份；
抗氧剂包括：2,6-二叔丁基对甲酚0.5份、辛基/丁基二苯胺0.25份；
工业助剂包括：石油树脂0.05份、油酰胺酸0.05份；
光亮剂包括：咪唑啉油酸铵盐0.5份；
基础油包括：HVI II 2 47份、HVI II 6 47.15份；
本实施例的快速光亮淬火油组合物中具体各个组分以重量份数计的数据记录在表1中。
本实施例的快速光亮淬火油组合物的制备方法具体如下：
将基础油泵送入调合釜，开动搅拌器和加热开关，待油品加热至65℃时，依次加入上述所需量的各组分，并在65℃继续保温搅拌3小时，得到棕黑色均匀液体，即为快速光亮淬火油组合物。
【实施例2】
实施例2公开了一种快速光亮淬火油组合物，以重量份数计由以下组分组成：
催冷剂包括：单烯基丁二酰亚胺1.5份、聚甲基丙烯酸酯1.5份；
抗氧剂包括：液体高分子酚酯0.5份、烷基苯基-α-萘胺0.4份；
工业助剂包括：石油树脂0.05份、油酰胺酸0.05份；
光亮剂包括：咪唑啉油酸铵盐0.5份；
基础油包括：HVI II 6 47份、70N 48.5份；
本实施例的快速光亮淬火油组合物中具体各个组分以重量份数计的数据记录在表1中。
本实施例的快速光亮淬火油组合物的制备方法具体如下：
将基础油泵送入调合釜，开动搅拌器和加热开关，待油品加热至60℃时，依次加入上述所需量的各组分，并在55℃继续保温搅拌5小时，得到棕黑色均匀液体，即为快速光亮淬火油组合物。
【实施例3】
实施例3公开了一种快速光亮淬火油组合物，以重量份数计由以下组分组成：
催冷剂包括：聚异丁烯双丁二酰亚胺:2份、乙烯-丙烯无规共聚物1.5份；
抗氧剂包括：硫醚基酚0.5份、辛基/丁基二苯胺0.5份；
工业助剂包括：石油树脂0.05份、油酰胺酸0.05份；
光亮剂包括：甲基萜烯树脂0.5份；
基础油包括：70N 47.9份、HVI 150 47份；
本实施例的快速光亮淬火油组合物中具体各个组分以重量份数计的数据记录在表1中。
本实施例的快速光亮淬火油组合物的制备方法具体如下：
将基础油泵送入调合釜，开动搅拌器和加热开关，待油品加热至55℃时，依次加入上述所需量的各组分，并在55℃继续保温搅拌8小时，得到棕黑色均匀液体，即为快速光亮淬火油组合物。
【实施例4】
实施例4公开了一种快速光亮淬火油组合物，以重量份数计由以下组分组成：
催冷剂包括：高分子量丁二酰亚胺3份、氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物1.5份，该氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物为美国科腾公司出品的SEP G1701。
抗氧剂包括：液体高分子酚酯0.5份、二烷基二苯胺0.5份；
工业助剂包括：石油树脂0.05份、油酰胺酸0.05份；
光亮剂包括：咪唑啉油酸铵盐0.5份；
基础油包括：70N 46份、HVI 15047.9份；
本实施例的快速光亮淬火油组合物中具体各个组分以重量份数计的数据记录在表1中。
本实施例的快速光亮淬火油组合物的制备方法具体如下：
将基础油泵送入调合釜，开动搅拌器和加热开关，待油品加热至65℃时，依次加入上述所需量的各组分，并在65℃继续保温搅拌3小时，得到棕黑色均匀液体，即为快速光亮淬火油组合物。
【实施例5】
实施例5公开了一种快速光亮淬火油组合物，以重量份数计由以下组分组成：
催冷剂包括：聚异丁烯基丁二酰亚胺4份；
抗氧剂包括：2,6-二叔丁基对甲酚0.5份、辛基/丁基二苯胺0.5份；
工业助剂包括：石油树脂0.05份、油酰胺酸0.05份；
光亮剂包括：甲基萜烯树脂0.5份；
基础油包括：HVI 75 47.4份、HVI 150 47份；
本实施例的快速光亮淬火油组合物中具体各个组分以重量份数计的数据记录在表1中。
本实施例的快速光亮淬火油组合物的制备方法具体如下：
将基础油泵送入调合釜，开动搅拌器和加热开关，待油品加热至65℃时，依次加入上述所需量的各组分，并在65℃继续保温搅拌3小时，得到棕黑色均匀液体，即为快速光亮淬火油组合物。
【实施例6】
实施例6公开了一种快速光亮淬火油组合物，以重量份数计由以下组分组成：
催冷剂包括：聚异丁烯双丁二酰亚胺4份；
抗氧剂包括：2,6-二叔丁基对甲酚0.5份、辛基/丁基二苯胺0.5份；
工业助剂包括：石油树脂0.05份、油酰胺酸0.05份；
光亮剂包括：咪唑啉油酸铵盐0.5份；
基础油包括：HVI 75 47.4份、HVI 150 47份；
本实施例的快速光亮淬火油组合物中具体各个组分以重量份数计的数据记录在表1中。
本实施例的快速光亮淬火油组合物的制备方法具体如下：
将基础油泵送入调合釜，开动搅拌器和加热开关，待油品加热至65℃时，依次加入上述所需量的各组分，并在65℃继续保温搅拌3小时，得到棕黑色均匀液体，即为快速光亮淬火油组合物。
【实施例7】
实施例7公开了一种快速光亮淬火油组合物，以重量份数计由以下组分组成：
催冷剂包括：聚异丁烯基丁二酰亚胺5份、聚异丁烯0.5份；
抗氧剂包括：二烷基二苯胺0.2份、液体高分子酚酯0.2份；
工业助剂包括：石油树脂0.1份、油酰胺酸0.1份；
光亮剂包括：咪唑啉油酸铵盐0.1份、甲基萜烯树脂0.2份；
基础油包括：HVI II 2 47份、HVI II 6 47.15份；
本实施例的快速光亮淬火油组合物中具体各个组分以重量份数计的数据记录在表1中。
本实施例的快速光亮淬火油组合物的制备方法具体如下：
将基础油泵送入调合釜，开动搅拌器和加热开关，待油品加热至65℃时，依次加入上述所需量的各组分，并在65℃继续保温搅拌3小时，得到棕黑色均匀液体，即为快速光亮淬火油组合物。
【实施例8】
实施例8公开了一种快速光亮淬火油组合物，以重量份数计由以下组分组成：
催冷剂包括：聚异丁烯基丁二酰亚胺8份；
抗氧剂包括：2,6-二叔丁基对甲酚1.5份、烷基苯基-α-萘胺1.2份；
工业助剂包括：石油树脂0.2份、油酰胺酸0.2份；
光亮剂包括：咪唑啉油酸铵盐0.8份；
基础油包括：HVI II 6 47份、70N 48.5份；
本实施例的快速光亮淬火油组合物中具体各个组分以重量份数计的数据记录在表1中。
本实施例的快速光亮淬火油组合物的制备方法具体如下：
将基础油泵送入调合釜，开动搅拌器和加热开关，待油品加热至65℃时，依次加入上述所需量的各组分，并在65℃继续保温搅拌3小时，得到棕黑色均匀液体，即为快速光亮淬火油组合物。
【对比例1～5】
对比例1～5公开了另一种快速光亮淬火油组合物，由以下组份组成：催冷剂、抗氧剂、金属减活剂、光亮剂、基础油。
将基础油泵送入调合釜，开动搅拌器和加热开关，待油品加热至65℃时，依次加入所需量的各组分，在65℃继续保温搅拌3小时即得到黄色均匀液体。快速光亮淬火油组合物的组份及含量见表2。
实施例中所用的具体材料介绍如下：
液体高分子酚酯，
Figure BDA0002228179260000081
上海裕诚化工有限公司出品。
辛基/丁基二苯胺，
Figure BDA0002228179260000082
上海裕诚化工有限公司出品。
HVI II 2，润滑油基础油，高桥炼油厂出品，40℃下的运动黏度为9.19mm2·s-1。
HVI II 6，润滑油基础油，济南炼油厂出品，40℃下的运动黏度为33.84mm2·s-1。
70N，润滑油基础油，韩国双龙出品，40℃下的运动黏度为12.18mm2·s-1。
HVI 150，润滑油基础油，高桥炼油厂出品，40℃下的运动黏度为29.69mm2·s-1。
HVI 75，润滑油基础油，高桥炼油厂出品，40℃下的运动黏度为13.99mm2·s-1。
硫醚基酚，
Figure BDA0002228179260000091
翰诺华(上海)化学技术有限公司出品。
高分子量丁二酰亚胺以高活性聚异丁烯(分子量2300)为原料，采用热加合工艺制备。
乙烯-丙烯无规共聚物为
Figure BDA0002228179260000092
表1实施例1～8的快速光亮淬火油组合物中具体各个组分以重量份数计的数据
Figure BDA0002228179260000093
Figure BDA0002228179260000101
表2对比例1～5的快速光亮淬火油组合物的组份及含量以重量份数(份)计的数据
Figure BDA0002228179260000102
Figure BDA0002228179260000111
通过采用ISO 9950的测试方法，利用IVF quenchotest冷却性能测试仪，测定实施例1～8中的快速光亮淬火油组合物的冷却性能、黏度以及闪点的数据列于表3中，测定对比例1～8中的快速光亮淬火油组合物的冷却性能、黏度以及闪点的数据列于表4中。
表3实施例1～8的快速光亮淬火油组合物的各项性能数据
Figure BDA0002228179260000112
Figure BDA0002228179260000121
表4对比例1～5的快速光亮淬火油组合物的各项性能数据
Figure BDA0002228179260000122
对比表3与表4中的数据可知，对比例1～5是作为较低温度下使用的快速光亮淬火油组合物，若将其应用于高温下，即90℃左右，冷却性能中的300℃冷速也会相应增加，所以，当对比例1～5的组合物应用至较高温度时，其300℃冷速至少要高于5℃/s，而实施例1～8可知，其300℃冷速等于或者低于5℃/s，说明实施例1～8在较高温度下进行轴承、齿轮等工件热处理时，更能使工件达到淬硬层深和硬度，同时更有效防止零件变形开裂。而且，实施例1～8的闪点也比对比例1～5的高，由于闪点越高，在较高使用温度下就更安全。因此，本发明的快速光亮淬火油组合物应用于较高温度下，具有较好的冷却性能与更好的安全性。
实施例1～8的快速光亮淬火油组合物能够用于轴承、齿轮工件在较高使用温度(90℃)下的淬火工艺。
本发明的实施例1～8的快速光亮淬火油组合物在90℃条件下用于山东某厂轴承工件淬火，淬火后零件硬度、淬硬层深、变形量等检测指标均满足厂方要求。

Claims (10)

1.一种快速光亮淬火油组合物，以重量份数计由以下组分组成：
0.5～10份的催冷剂；
0.1～3份的抗氧剂；
0.05～1份的工业助剂；
0.05～1份的光亮剂；
75～95.5份的基础油；
所述工业助剂选自石油树脂、油酰胺酸中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的快速光亮淬火油组合物，其特征在于：
所述催冷剂选自单烯基丁二酰亚胺、乙烯-丙烯无规共聚物、聚异丁烯、聚异丁烯双丁二酰亚胺、聚异丁烯基丁二酰亚胺、高分子量丁二酰亚胺、聚甲基丙烯酸酯或氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的快速光亮淬火油组合物，其特征在于：
所述催冷剂选自乙烯-丙烯无规共聚物、聚异丁烯、聚异丁烯基丁二酰亚胺、聚甲基丙烯酸酯或氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的快速光亮淬火油组合物，其特征在于：
所述抗氧剂为酚类抗氧剂与胺类抗氧剂的混合物，所述酚类抗氧剂与胺类抗氧剂的重量比为0.5～5。
5.根据权利要求4所述的快速光亮淬火油组合物，其特征在于：
所述酚类抗氧剂选自屏蔽酚或液体高分子酚酯中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的快速光亮淬火油组合物，其特征在于：
所述胺类抗氧剂选自烷基化二苯胺或烷基苯基-α-萘胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的快速光亮淬火油组合物，其特征在于：
所述光亮剂选自咪唑啉油酸盐或甲基萜烯树脂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的快速光亮淬火油组合物，其特征在于：
所述基础油选自40℃下的运动黏度不大于35mm2·s-1的矿物型基础油或合成型基础油中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的快速光亮淬火油组合物，其特征在于：
以重量份数计，催冷剂的用量为2.5～5.5份，抗氧剂的用量为0.3～1份，工业助剂的用量为0.05～0.6份，光亮剂的用量为0.2～0.6份，基础油的用量为93～95份。
10.一种权利要求1～9中任意一项所述的快速光亮淬火油组合物用于轴承、齿轮工件在较高使用温度下的淬火工艺。
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