DE1274150B - Haerteoele - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C21d

Deutsche Kl.: 18 c-1/58

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 74 150.3-24 (B 78828)

7. Oktober 1964

1. August 1968

Härteöle

Die Erfindung betrifft Härteöle, die bei der Wärmebehandlung von Metallgegenständen verwendet werden. Diese Wärmebehandlung besteht üblicherweise im Erwärmen des Metallgegenstandes auf eine hohe Temperatur, beispielsweise 800 bis 1000⁰C, und anschließenden schnellen Abkühlen. Dieses Abkühlen erfolgt meist durch Eintauchen des heißen Gegenstandes in ein Flüssigkeitsbad, das gewöhnlich aus Wasser oder einem Härteöl besteht. Mit Wasser wird zwar eine sehr hohe Abkühlungsgeschwindigkeit erzielt, jedoch besteht hierbei die Gefahr der Bildung von Rissen oder Verwerfungen in den Metallgegenständen. Dagegen ist mit Härteölen zwar die Abkühlungsgeschwindigkeit gewöhnlich geringer, doch wird mit ihnen die Gefahr der Bildung von Rissen oder Verwerfungen vermieden.

An ein gutes Härteöl werden im wesentlichen zwei Anforderungen gestellt:

Anmelder:

The British Petroleum Company Limited,

London

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Patentanwalt,

5000 Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:

Geoffrey Bertram Woodger,

Sunbury on Thames, Middlesex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 9. Oktober 1963 (39 789)

a) Es soll als gute Kühlflüssigkeit wirken, d. h., die Hitze soll möglichst schnell dem Metall entzogen werden, damit die erforderliche Härte des Metalls erreicht wird, und

b) durch die Einwirkung des Härteöls soll möglichst keine Verfärbung der Oberfläche des zu härtenden Metalls erfolgen.

Im allgemeinen ist es demzufolge üblich, Zusätze, die der als Grundsubstanz eines Härteöls dienenden Erdölfraktion beizugeben sind, in niedrigstmöglichen Mengen einzusetzen. Durch das Schmieröl-Grundöl als solches wird ein abgeschreckter Metallgegenstand in der Regel nicht verfärbt; solche Gegenstände werden, infolge einer Anzahl von Faktoren, wie beispielsweise die Größe der Gegenstände, jedoch häufig fleckig, wenn sie unter Verwendung von Ölen gehärtet werden, die hohe Anteile an Zusätzen enthalten.

Es ist bereits bekannt, Aluminiumverbindungen einem Härteöl auf Basis von Schmierölen aus Erdöl zuzusetzen (französische Patentschrift 1 284 261). Gibt man beispielsweise 5% eines Polyoxoaluminiumoleats zu, so erniedrigt sich die Abkühlzeit auf 18 bis 19,5 Sekunden; wenn man dem genannten Schmieröl 5% Bitumen zusetzt, dann erniedrigt sich die Abkühlzeit auf 16,5 Sekunden. Bei einem Zusatz von 10% Bitumen läßt sich nur noch eine ganz geringe weitere Erniedrigung auf 15,0 bis 15,5 Sekunden erreichen.

Demgegenüber wurde überraschend gefunden, daß bei Zusatz von 5 % Bitumen und 5 % an Aluminiumverbindung, offensichtlich bedingt durch synergistische Wirkung, die Abkühlzeiten auf 13,5 bis 14,0 Sekunden reduziert werden, was keineswegs gemäß dem Stand der Technik zu erwarten war.
Gegenstand der Erfindung sind somit Härteöle auf Basis von Schmierölen aus Erdöl mit 0,5 bis 10 Gewichtsprozent an Aluminiumverbindungen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß darin gelöst 2 bis 10 Gewichtsprozent Bitumen mit einer Penetration von weniger als 500 mm/10 bei 25 ⁰C enthalten sind.

Als Schmieröle aus Erdöl werden vorzugsweise Öle verwendet, die eine Viskosität von weniger als 25 cSt, beispielsweise von 5 bis 12 cSt bei 6O⁰C haben. Ferner ist es erwünscht, daß die Schmieröle einen Flammpunkt von mehr als 170° C haben.

Die Bitumensorten, die sich für die Zwecke der Erfindung eignen, sind die Rückstände, die nach der Destillation von Rohöl und normalerweise nach der Vakuumdestillation zurückbleiben.

Besonders geeignet sind Bitumensorten mit einer Penetration von weniger als 500 mm/10, vorzugsweise von weniger als 100 mm/10, bei 25° C.

Die bevorzugte Klasse von Aluminiumverbindungen für die Härteöle gemäß der Erfindung bilden die Polyoxoaluminiumacylate, insbesondere die Polyoxoaluminiumoleate. Diese Verbindungen können hergestellt werden, indem Aluminiumalkoholate mit Wasser und Carbonsäuren in einer oder mehreren Stufen und vorzugsweise in einem inerten, nichtflüchtigen Verdünnungsmittel, z. B. in einem leichten Schmieröl, erhitzt werden. Dieses Herstellungsverfahren ist Gegenstand des britischen Patents 825 878. Nach einem anderen Herstellungsverfahren erhitzt

809 588/280

man Aluminiumalkoholate mit Carbonsäuren allein, wobei Alkohol frei wird und Acyloxyaluminiumalkoholatverbindungen gebildet werden, und unterwirft die letztgenannten Verbindungen weiterem Erhitzen. DiesesJHersteUungsverfahren ist Gegenstand der britischen Patentschrift 806 113 Geeignet sind beispielsweise Potyoxoalummiumacylate der allgemeinen Formel (OAIOOCR)» worm η eine ganze Zahl von 2 bis 10 und R ein Alkyl- oder Alkenylrest mit 12 bis 22 C-Atomen ist.

Die Härteöle gemäß der Erfindung haben den Vorteil, daß die Abkühlzeit, verglichen mit dem Stand der Technik, besonders niedrig ist, und sie weisen darüber hinaus den Vorzug auf, daß die Tendenz zur Verfärbung der Metalle wesentlich geringer ist, als wenn Härteöle auf Basis von Schmierölen mit alleinigem Zusatz von Bitumen verwendet werden.

Ein Härteöl gemäß der Erfindung, nachstehend als »QA« bezeichnet, wird nachstehend als Beispiel beschrieben. Dieses Härteöl wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

T^. cn ■ -τ» .,1.1.Ji

BG 50 war ein mit Losungsmitteln behandeltes, als Valaiumdestdlat erhaltenes Schmieröl aus einem Mittelost-Rohol. Es hatte eine Viskosität

Bitumen

Als Bitumen wurde der Rückstand der Vakuumdestillation eines Mittelost-Rohöls verwendet. EshatteeinePenetrationvonl00mm/10bei25^oC.

wie folgt hergestellt: Em molekularer Alumimumisopropoxyd wurde mit zwei molekularen Anteilen handelsüblicher Oleinsäure bei emer bis etwa 22O⁰C steigenden Temperatur umgesetzt. Zwei molekulare Anteile Isopropanol destilherten wahrend der Reaktion ab (gegen Ende der Reaktion wurde leichtes Vakuum angewendet, um die Entfernung der letzten Isopropanolspuren zu erleichtern). Es wird an- ; genommen, daß M. 290 aus einer Losung von 1 Gewichtsteü eines Polyoxoaluminiumoleats der _: aUgememen Formel (OAlOOCr₁)^, in der R₁ ein Oleylrest und η eine Zahl von 2 bis 10 ist, m 1 Gewichtsted Isopropyloleat bestand.

• Das Härteöl QA wurde hergestellt, indem das Bitumen und M. 290 in BG 50 unter Bildung einer Lösung der folgenden Zusammensetzung aufgelöst 5" wurden: -- - -■ ■ - ■

₃₅

_go

_3g

₄₀

^{50 9}2 Gewichtsprozent

. ^l^ I Gewichtsprozent

^M·^{290 5} Gewichtsprozent

In zwei getrennten Versuchen wurden mit QA Abkühlungszeiten von 13,5 und 14,0 Sekunden erhalten.

Außer für das vorstehend beschriebene Härteöl gemäß der Erfindung wurde die Abkühlungszeit für die folgenden Vergleichsmischungen und Kühlflüssigkeiten ermittelt:

_{ßG 50+ 50/ M> 290 18 0 und 19 5 Sekundeil}

_{ßG 50+ 50/ Bitumen} , _ _{16 5 Sekunden ßG} 50 + 100/,, Bitumen .... 15,0 und 15,5 Sekunden _{ßG 5O +} i_Oo_/o Erdölsulfonat 17,5 und 18,5 Sekunden _{K1ihfflüssigke}?_t χ _{14j5 und 14j5} Sekunden

Die Kühlflüssigkeit X war ein handelsübliches Härteöl. Es wurde gewählt, weil mit ihm die kürzeste Abkühlungszeit aller dem Erfinder bekannten Kühlmittel erzielt wurde. Es ist festzustellen, daß von allen diesen Kühlmitteln mit QA die kürzeste Abkühlungszeit erzielt wurde.

Die vorstehend genannten Abkühlungsgeschwindigkeiten wurden gemessen, indem eine Nickelkugel eines Durchmessers von 2,54 cm auf eine Temperatur von 85O⁰C erhitzt und in ein Bad des jeweils zu prüfenden Kühlmittels fallen gelassen wurde. In allen Fällen enthielt das Bad 1,41 Öl von 5O⁰C. Die Zeit, während der «üe Mitte der Nickelkugel sich von 850 auf 350°C _ahkiMtQ} ^₆ gemessen und als Abkühlungszeit _{QOtiert In} ^_{n FäUeQ} ^^ _{die Temperatur der} ν^η^ ^ _{einem in der} Mitte der Kugel angeordneten Thermoelement gemessen.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Härteöle auf Basis von Schmierölen aus Erdöl ^_{05 Us 10 GewicQtsprozent an} Aluminiumverbindungen, dadurch gekennzeich-η e t, daß darin gelöst 2 bis 10 Gewichtsprozent _Bitumen ^ _einer p_enetration von weniger als _{500 mm}j_{10 bd 25}o_{C enthalten sind}.

   _% Härteöle nach Anspruch 1, dadurch gekenn_{zeichnet daß das Gm}^_{döl eine viskosität von weni} ^_{8 25cSt bd 6Q}o_{C und einen Fkmm}.

   punkt von mehr als 170° C hat.

   ^F _{3> Härteöle nach} ^sp^ch! _{und 2}, dadurch gekennzeichnet, daß darin Bitumen mit einer Penetration von weniger als 100 mm/10 bei 25⁰C enthalten sind
   _{4 mTteöle nach} Anspruch 1 bis 3, dadurch

   gekennzeichnet, daß darin 3 bis 6 Gewichtsprozent |_{itumen enthalteil sind>}

   _{5> Härte}g_{le nach Al?pns}^_{1 bis 4j mutch}

   gekennzeichnet, daß darin 1 bis 5 Gewichtsprozent Aluminiumverbindungen enthalten sind.

   6. Härteöle nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß darin als Aluminiumver- ; bindungen Polyoxoaluminiumacylate der allgemeinen Formel (OAIOOCR)», worin η eine ganze _Zahl ^_{ischen 2}\_nd 10 und R einen Alkyl- oder Alkenylrest mit 12 bis 22 C-Atomen bedeutet, enthalten sind. ____

   In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1284 261.

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