JP2008540844A - 焼入れ用液体 - Google Patents

Abstract

【課題】スラッジを形成しないか、或いは使用時、従来の焼入れ用液体よりも遥かに遅い速度でスラッジを形成する更に簡素な焼入れ用液体を提供する。
【解決手段】１種以上の添加剤と、１００℃での動粘度“Ｋ”が２ｃＳｔを超え、粘度指数“Ｉ”が１２０を超える飽和基油とを含む焼入れ用液体組成物。
【選択図】なし

Description

発明の分野
本発明は焼入れ用液体及びその用途に向けたものである。

発明の背景
金属、特に鉄系金属、中でも炭素鋼及び合金鋼のような金属合金の所望の硬度及び強度特性は、この金属物体の熱処理により得られる。これらの特性は、通常、金属中に特定の物理的構造を確定することによる。このような所望の物理的構造は、金属を所望構造が存在する温度に加熱し、次いで高温の金属を冷却中に起こる内部構造の変化を所望点で停止させて作られる。加熱物体を焼入れ用媒体中で焼入れする急速冷却により、冷却中、所望点での物理的変化を止めることができる。

焼入れ用媒体中の焼入れは、金属の物理的変化が所望点、通常、最大硬度が得られる点で停止されるような方法で行なわれる。次いで、加熱処理後、焼入れした物体は、所望程度の靱性及び延性を得るため、低温処理（焼き鈍し又は焼き戻し）してよい。

長年に亘って、鉱油ベースの焼入れ用液体が使用されてきた。以前は水性焼入れ媒体が使用されていた。このような水性液体は、極めて迅速な冷却を行なって、物体中に過剰量の内部応力を残留させる。鉱油ベースの液体はこの欠点を防止する。焼入れ用液体は、使用時、比較的高温で長期に亘って安定でなければならない。油ベース液体の共通の問題は、使用中、スラッジを形成し、これが金属物体に溜まり易いことである。

スラッジ形成の問題を処理する文献は、例えばＷＯ−Ａ−０３０５２１４６及びＵＳ−Ａ−６２３９０８２である。ＷＯ−Ａ−０３０５２１４６には、油とアルカリ金属塩誘導体とからなる焼入れ用液体が記載されている。ＷＯ−Ａ−０３０５２１４６の実施例は、少なくとも鉱油、ｐ−ドデシルフェノール及びポリイソブチレンを含む焼入れ用液体を開示している。ＵＳ−Ａ−６２３９０８２には、鉱油、ポリイソブチレン及びポリイソブチレン琥珀酸無水物よりなる焼入れ用油が記載されている。これらの文献は、酸化安定性を向上すると共に、スラッジの形成を防止するためには、鉱油にｐ−ドデシルフェノールを組合わせることが必要であることを示している。ポリイソブチレンは、液体の冷却能力を向上するため添加される。
ＷＯ−Ａ−０３０５２１４６ ＵＳ−Ａ−６２３９０８２ ＵＳ−Ａ−４９４３６７２ ＥＰ−Ａ−７７６９５９ ＥＰ−Ａ−６６８３４２ ＵＳ−Ａ−４９４３６７２ ＵＳ−Ａ−５０５９２９９ ＷＯ−Ａ−９９３４９１７ ＷＯ−Ａ−９９２０７２０ ＵＳ−Ａ−５０５９２９９ ＷＯ−Ａ−９２２０７５９ ＷＯ−Ａ−９２０１６５７ ＵＳ−Ａ−２００４００６５５８１ ＥＰ−Ａ−１３６６１３５ Ｒｙｌａｎｄ，Ｌｌｏｙｄ Ｂ．，Ｔａｍａｌｅ，Ｍ．Ｗ．及びＷｉｌｓｏｎ，Ｊ．Ｎ．，Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ，Ｃａｔａｌｙｓｉｓ；第ＶＩＩ巻、編集Ｐａｕｌ Ｈ．Ｅｍｍｅｔｔ，Ｒｅｉｎｈｏｌｄ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９６０、ｐｐ．５−９

本発明の目的は、スラッジを形成しないか、或いは使用時、少なくとも公知の鉱油焼入れ用液体又は鉱油をベースとする焼入れ用液体よりも遥かに遅い速度でスラッジを形成する更に簡素な焼入れ用液体を提供することである。

以下の焼入れ用液体組成物はこの目的を達成する。この組成物は、１種以上の添加剤と、１００℃での動粘度“Ｋ”が２ｃＳｔを超え、粘度指数“Ｉ”が１２０を超える飽和基油とを含む。

高粘度指数と高飽和度とを組合わせると、スラッジを形成しない液体が得られることを見出した。更なる利点は、冷却能力の向上した液体が得られることである。これは、同じ冷却能力を得るのに、ポリイソブチレンのような添加剤は、従来の液体よりも少量で済むので有利である。

焼入れ用液体組成物は基油を含有する。スラッジを形成するか否かを決定するのは特に液体中の基油成分である。出願人は、特定の基油を選択することにより、スラッジの形成が最小化することを見出した。したがって、この基油は、１００℃での動粘度“Ｋ”が２ｃＳｔを超え、粘度指数“Ｉ”が１２０を超え、好ましくは１３５〜１５０であり、Ｋは好ましくは２ｃＳｔを超え、更に好ましくは３．５〜３０ｃＳｔである。更に基油の粘度指数と粘度との関係では、Ｋは（０．５＊Ｉ−６０）未満、即ち、Ｋ＜０．５＊Ｉ−６０が好ましいことを見出した。

基油の流動点は、ＡＳＴＭ Ｄ５９５０で測定して、−５℃未満、好ましくは−２０℃未満が好ましい。基油の流動点は粘度にも依存する。高粘度の基油は、低粘度の基油よりも高い流動点を有する可能性がある。説明目的のため、高沸点範囲の脱蝋油から蒸留により単離した粘度グレードの異なる基油だけが異なる流動点を持つ可能性がある。この場合、低粘度グレードの基油は、通常、最低流動点を有する。基油の引火点は、ＡＳＴＭ Ｄ９２で測定して、１７０℃を超え、好ましくは１９０℃を超え、最も好ましくは２００℃を超えることが好ましい。基油の飽和物含有量は、新鮮な基油についてＩＰ３８６で測定して、好ましくは９８重量％を超え、更に好ましくは９９重量％を超え、なお更に好ましくは９９．５重量％を超える。

基油は、炭素原子数ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３及びｎ＋４（但し、ｎは２０〜４０の数である）の一連のイソパラフィンで構成されることが好ましい。これらの基油は一方ではスラッジの形成能力が都合良く低下し、他方では以下に説明するように、パラフィン蝋から容易に得られることが見出された。このような連続系の存在は、ィールド脱着／フィールドイオン化（ＦＤ／ＦＩ）法により測定できる。この方法では油サンプルをまず、高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）法ＩＰ３６８／０１（この方法で説明されるように、移動相としてヘキサンの代りにペンタンを用いる）を用いて極性（芳香族）相と非極性（飽和物）相とに分離する。次に、フィールド脱着／フィールドイオン化（ＦＤ／ＦＩ）インターフェースを備えたＦｉｎｎｉｇａｎ ＭＡＴ９０質量分析計を用いて飽和物フラクション及び芳香族フラクションを分析する。なお、ＦＩ（“ソフト”イオン化技術）は、炭化水素種類の炭素数及び水素欠陥を定量するのに使用される。質量分析での化合物種類の分類は、形成された特徴的なイオンにより決定され、普通、“ｚ数”で分類される。この分類は全ての炭化水素種について一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋ｚで示される。飽和物相は芳香族相とは別に分析されるので、同じ理論量又はｎ数を有する各種の異なるイソパラフィンの含有量を測定することが可能である。分光分析計の結果は、市販のソフトウエア（Ｓｉｅｒｒａ Ａｎａｌｙｔｉｃｓ ＬＬＣ，３４５３ Ｄｒａｇｏｏ Ｐａｒｋ Ｄｒｉｖｅ，Ｍｏｄｅｓｔｏ，Ｃａｌｉｆ．ＧＡ９５３５０ ＵＳＡから入手できるｐｏｌｙ ３２）を用いて処理し、各炭化水素種類の相対割合を測定する。

好ましくは基油は、パラフィン蝋を水素化異性化した後、好ましくは溶剤脱蝋又は接触脱蝋のような或る種の脱蝋を行なって得られる。パラフィン蝋はスラック蝋であってもよい。更に好ましくはパラフィン蝋は、純度及び高パラフィン含有量の点からフィッシャー・トロプシュ誘導蝋である。フィッシャー・トロプシュ誘導異性化蝋原料の溶剤脱蝋を含む方法の一例は、ＵＳ−Ａ−４９４３６７２に記載されている。

例えば前記フィッシャー・トロプシュ誘導基油の製造に使用できるフィッシャー・トロプシュ法の例は、いわゆるＳａｓｏｌの商用スラリー相蒸留物技術、Ｓｈｅｌｌ中間蒸留物合成法及び “ＡＧＣ−２１” ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ法で得られる。これらの方法及びその他の方法は、例えばＥＰ−Ａ−７７６９５９、ＥＰ−Ａ−６６８３４２、ＵＳ−Ａ−４９４３６７２、ＵＳ−Ａ−５０５９２９９、ＷＯ−Ａ−９９３４９１７及びＷＯ−Ａ−９９２０７２０に詳細に記載されている。通常、これらフィッシャー・トロプシュ合成生成物は、炭素原子数１〜１００及び更には１００を超える炭化水素を含有する。この炭化水素生成物は、イソパラフィン、ノーマルパラフィン、酸素化生成物及び不飽和生成物を含有する。基油が所望のイソパラフィン生成物の１種であれば、比較的重質のフィッシャー・トロプシュ誘導原料を使用するのが遊離かも知れない。比較的重質のフィッシャー・トロプシュ誘導原料は、炭素原子数３０以上の化合物を３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上、更に好ましくは５５重量％以上含有する。フィッシャー・トロプシュ生成物中の炭素原子数６０以上の化合物と炭素原子数３０以上の化合物との重量比は、好ましくは少なくとも０．２、更に好ましくは少なくとも０．４、最も好ましくは少なくとも０．５５である。フィッシャー・トロプシュ誘導原料は、ＡＳＦ−α値（Ａｎｄｅｒｓｏｎ−Ｓｃｈｕｌｚ−Ｆｌｏｒｙ連鎖成長ファクター）が少なくとも０．９２５、好ましくは少なくとも０．９３５、更に好ましくは少なくとも０．９４５、なお更に好ましくは少なくとも０．９５５のＣ_２０ ^＋フラクションを含有することが好ましい。好適なフィッシャー・トロプシュ法の一例は前記ＷＯ−Ａ−９９３４９１７に記載されている。

フィッシャー・トロプシュ生成物は、硫黄及び窒素含有化合物を含有しないか、或いは極めて微量含有する。これは、殆ど不純物を含まない合成ガスを使用するフィッシャー・トロプシュ反応で誘導された生成物に普通のことである。硫黄及び窒素水準は、一般に現在、硫黄に対しては５ｐｐｍ、窒素に対しては１ｐｐｍをそれぞれの検出限界とする限界未満である。

この方法は、一般にフィッシャー・トロプシュ合成、水素化異性化工程及び任意に流動点降下工程を含んでいる。水素化異性化工程及び任意の流動点降下工程は、以下の工程：
（ａ）フィッシャー・トロプシュ生成物を水素化分解／水素化異性化する工程、
（ｂ）工程（ａ）の生成物を、蒸留により１つ以上の蒸留物燃料フラクションと、基油又は基油中間体フラクションとに分離する工程を含む。

工程（ｂ）で得られた基油の粘度及び流動点が所望通りであれば、この基油は更に処理する必要はなく、本発明の基油として使用できる。必要ならば、基油中間体フラクションの流動点は、好適には所望の好ましい低流動点を有する油を得るため、更に工程（ｃ）において、工程（ｂ）で得られた油の溶剤脱蝋又は好ましくは接触脱蝋により更に降下させる。基油の所望流動点は、中間体基油フラクションから又は脱蝋基油から蒸留により所望の粘度と一致する好適な沸点範囲の生成物を単離して得られる。蒸留は、好適には真空蒸留工程であってよい。

工程（ａ）の水素化転化／水素化異性化反応は、水素及び触媒の存在下で行うことが好ましい。このような触媒は、該反応に好適であるとして当業者に知られているものから選択できるが、その幾つかは以下に詳細に説明する。触媒は，原則として、当該技術分野でパラフィン系分子の異性化に好適であることが知られているいかなる触媒であってもよい。一般に好適な水素化転化／水素化異性化触媒は、非晶質シリカ−アルミナ（ＡＳＡ）、アルミナ、弗素化アルミナ、モレキュラシーブ（ゼオライト）又はこれら２種以上の混合物のような耐火性酸化物担体上に水素化成分を担持して構成される。本発明の水素化転化／水素化異性化工程に適用される好ましい触媒の第一の種類は、水素化成分として白金及び／又はパラジウムを含む水素化転化／水素化異性化触媒である。非常に好ましい水素化転化／水素化異性化触媒は、非晶質シリカ−アルミナ（ＡＳＡ）担体上に白金及びパラジウムを担持して構成される。白金及び／又はパラジウムは、担体の全重量に対し元素として計算して、好適には０．１〜５．０重量％、更に好適には０．２〜２．０重量％存在する。両方存在する場合、白金対パラジウムの重量比は、広範な限界内で変化してよいが、好適には０．０５〜１０、更に好適には０．１〜５の範囲である。ＡＳＡ触媒上の好適な貴金属の例は、例えばＷＯ−Ａ−９４１０２６４及びＥＰ−Ａ−０５８２３４７に開示されている。弗素化アルミナ担体上の白金のような他の好適な貴金属基触媒は、例えばＵＳ−Ａ−５０５９２９９及びＷＯ−Ａ−９２２０７５９に開示されている。

好適な第二の種類の水素化転化／水素化異性化触媒は、少なくとも１種の第ＶＩＢ族金属、好ましくはタングステン及び／又はモリブデンと、少なくとも１種の第ＶＩＩＩ族非貴金属、好ましくはニッケル及び／又はコバルトとを水素化成分として含む触媒である。通常、両金属は酸化物、硫化物又はそれらの組合わせで存在してよい。第ＶＩＢ族金属は、触媒の全重量に対し元素として計算して、好適には１〜３５重量％、更に好適には５〜３０重量％の量で存在する。第ＶＩＩＩ族非貴金属は、担体の全重量に対し元素として計算して、好適には１〜２５重量％、好ましくは２〜１５重量％の量で存在する。特に好適であることが判っている、この種の水素化転化触媒は、弗素化アルミナ上にニッケル及びタングステンを担持してなる触媒である。

前記非貴金属系触媒は硫化物形態で使用することが好ましい。使用中、触媒を硫化物形態に維持するには、原料中に若干の硫黄が存在する必要がある。原料中には硫黄が好ましくは１０ｐｐｍ以上、更に好ましくは５０〜１５０ｐｐｍの範囲で存在する。

非硫化物形態で使用できる好ましい触媒は、第ＶＩＩＩ族非貴金属、例えば鉄、ニッケルを、第ＩＢ族金属、例えば銅と共同で酸性支持体上に担持して構成される。銅は、パラフィンのメタンへの水素化分解を抑えるために存在することが好ましい。触媒の細孔容積は、水吸収法で測定して好ましくは０．３５〜１．１０ｍｌ／ｇの範囲であり、表面積はＢＥＴ窒素吸着法で測定して好ましくは２００〜５００ｍ^２／ｇｍの範囲であり、また嵩密度は０．４〜１．０ｇ／ｍｌの範囲である。触媒支持体は、アルミナが５〜９６重量％、好ましくは２０〜８５重量％の広範囲で存在してよい非晶質シリカ−アルミナ製が好ましい。シリカ含有量は、ＳｉＯ_２として、好ましくは１５〜８０重量％の範囲である。支持体は、バインダー、例えばアルミナ、シリカ、第ＩＶＡ族金属酸化物、及び各種粘土、マグネシア等、好ましくはアルミナ又はシリカを少量、例えば２０〜３０重量％含有してもよい。

非晶質シリカ−アルミナ微小球体の製造については、Ｒｙｌａｎｄ，Ｌｌｏｙｄ Ｂ．，Ｔａｍａｌｅ，Ｍ．Ｗ．及びＷｉｌｓｏｎ，Ｊ．Ｎ．，Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ，Ｃａｔａｌｙｓｉｓ；第ＶＩＩ巻、編集Ｐａｕｌ Ｈ．Ｅｍｍｅｔｔ，Ｒｅｉｎｈｏｌｄ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９６０、ｐｐ．５−９に記載されている。

この触媒は、溶液からこれら金属を支持体上に同時に含浸し、１００〜１５０℃で乾燥し、次いで空気中、２００〜５５０℃で焼成して製造される。第ＶＩＩＩ族金属は約１５重量％以下、好ましくは１〜１２重量％の量で存在し、一方、第ＩＢ族金属は、通常、これより少量、第ＶＩＩＩ族金属に対して、例えば１：２〜約１：２０の重量比の量で存在する。

通常の触媒を以下に示す。
Ｎｉ、重量％ ２．５〜３．５
Ｃｕ、重量％ ０．２５〜０．３５
Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２重量％ ６５〜７５
Ａｌ_２Ｏ_３（バインダー）重量％ ２５〜３０
表面積 ２９０〜３２５ｍ^２／ｇ
細孔容積（Ｈｇ） ０．３５〜０．４５ｍｌ／ｇ
嵩密度 ０．５８〜０．６８ｇ／ｍｌ

他の種類の好適な水素化転化／水素化異性化触媒は、ゼオライト材料、好適には少なくとも１種の第ＶＩＩＩ族金属成分、好ましくはＰｔ及び／又はＰｄを水素化成分として含有するゼオライト材料をベースとする触媒である。好適なゼオライト材料及びその他のアルミノシリケート材料としては、ゼオライトβ、ゼオライトＹ、超安定Ｙ、ＺＳＭ−５、ＺＳＭ−１２、ＺＳＭ−２２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−４８、ＭＣＭ−６８、ＺＳＭ−３５、ＳＳＺ−３２、フェリエライト、モルデナイト、及びＳＡＰＯ−１１、ＳＡＰＯ−３１のようなシリカ−アルミノホスフェートが挙げられる。好適な水素化転化／水素化異性化触媒の例は、例えばＷＯ−Ａ−９２０１６５７に記載されている。これら触媒の組合わせも可能である。極めて好適な水素化転化／水素化異性化方法は、ゼオライトβを使用する第一工程と、ＺＳＭ−５、ＺＳＭ−１２、ＺＳＭ−２２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−４８、ＭＣＭ−６８、ＺＳＭ−３５、ＳＳＺ−３２、フェリエライト、モルデナイトをベースとする触媒を用いる第二工程とを含む方法である。このような方法の例は、ＵＳ−Ａ−２００４００６５５８１に記載されている。この文献は、白金及びゼオライトβを含む第一工程触媒と白金及びＺＳＭ−４８を含む第二工程触媒を用いる方法を開示している。

工程（ａ）では原料は、触媒の存在下、高温高圧で水素と接触させる。温度は通常、１７５〜３８０℃、好ましくは２５０℃より高く、更に好ましくは３００〜３７０℃の範囲である。圧力は通常、１０〜２５０バール、好ましくは２０〜８０バールの範囲である。水素は、ガスの１時間当り空間速度 １００〜１００００Ｎｌ／ｌ／ｈｒ、好ましくは５００〜５０００Ｎｌ／ｌ／ｈｒで供給できる。炭化水素原料は、重量の１時間当り空間速度 ０．１〜５ｋｇ／ｌ／ｈｒ（原料質量／触媒床容積／時間）、好ましくは０．５ｋｇ／ｌ／ｈｒを超え、更に好ましくは２ｋｇ／ｌ／ｈｒ未満で供給してよい。水素対炭化水素原料比は、１００〜５０００Ｎｌ／ｋｇ、好ましくは２５０〜２５００Ｎｌ／ｋｇの範囲であってよい。

１パス当り３７０℃よりも高い沸点を有する原料が、３７０℃より低い沸点を有するフラクションまで反応する原料の重量％として定義する、工程（ａ）での転化率は、好ましくは少なくとも２０重量％、更に好ましくは少なくとも２５重量％であるが、好ましくは８０重量％以下、更に好ましくは６５重量％以下である。前記定義で使用される原料は、工程（ａ）の全炭化水素原料であり、したがって工程（ｂ）で得られるような高沸点フラクションを任意に再循環させた分も含まれる。

工程（ｂ）では工程（ａ）の生成物は、１つ以上の蒸留物燃料フラクションと、 所望の粘度特性を有する基油又は基油前駆体フラクションとに分離される。流動点が所望の範囲でなければ、基油の流動点は、脱蝋工程（ｃ）、好ましくは接触脱蝋により更に降下させる。このような実施態様では、工程（ａ）の生成物の広沸点範囲のフラクションを脱蝋するのが更に有利かも知れない。そうすると、得られる脱蝋生成物から、所望の粘度を有する基油及び油が蒸留により有利に単離できる。脱蝋工程（ｃ）の原料の最終沸点は、工程（ａ）の生成物の最終沸点以下であってよい。

焼入れ用液体組成物は前記基油及び１種以上の添加剤を含有する。更にこの液体は、前記基油とは別の基油を含有してよい。別の基油は、前記特性を持たない鉱物誘導基油又はいわゆるポリα−オレフィン基油であってよい。しかし，本発明の利点から最高の利益を得るには、液体中の基油成分は、前述の基油が好ましくは８０重量％を超え、更に好ましくは９０重量％を超え、最も好ましくは１００％である。ポリα-オレフィンオリゴマー型基油は、焼入れ用油液体自体に対して測定して、任意に少量、好ましくは１０重量％未満、更に好ましくは５重量％未満存在してもよい。

存在してよい添加剤は当業者に周知のものである。Ｄｉｅｔｅｒ Ｋｌａｍａｎｎの‘潤滑剤及び関連生成物’と題するＶｅｒｌａｇ Ｃｈｅｍｉｅ，１９８４，ＩＳＢＮ ３−５２７−２６０２２−６，３７６−３８３頁の第１１．１３．８章参照。液体は、シリコンベース型又は非シリコンベース型消泡添加剤、液体の冷却速度を向上する加熱曲線添加剤、例えば任意に高分子量琥珀酸添加剤と組合わせた高分子スルホン酸ナトリウム添加剤、及び分散剤、例えばアルキルサリチル酸カルシウム添加剤を含有する。

焼入れ用液体は、以下の焼入れ法に使用することが好ましい。この焼入れ法は、特定の所望機械的特性を付与するように、鋼、鉄-炭素合金の構造を改質する。焼入れ法は、（ｉ）鋼物体を、オーステナイト構造が得られるような温度に加熱、保持する工程、及び（ｉｉ）該物体を、マルテンサイト結晶構造が得られるまで、焼入れ用液体中で急速冷却する工程を含む。工程（ｉ）は、温度サイクルを適用し、当業者に知られている特定のガス状雰囲気、例えばＣＨ_４、Ｃ_３Ｈ_８、ＣＨ_３ＯＨ又はＮ_２中で行なってよい。工程（ｉｉ）は、物体を焼入れ用液体中に浸漬する、いわゆる焼入れ浴中で行なうことが好ましい。焼入れ浴は、撹拌し又は撹拌せずに、焼入れ用液体を所定の温度に維持したタンクからなる。このタンクは、濾過、タンク排出、該設備の完全清掃のような必要なメンテナンス操作が可能なように設計されている。また、このタンクは、好適には温度調節用の熱交換システムを備える。

鋼物体の特性によって最適の焼入れ操作が決まる。鋼は鉄／炭素合金である。各鋼は、炭素含有量及び他の元素の可能な添加により特徴づけられる。鋼の焼入れに対する反応能力である焼入り性（hardening）は、これら特性の関数として変化する。更に物体の厚さ、長さ及び容積は、焼入れ条件の選択に影響を与える。

以上の焼入れ法には３つの主要な範疇として、冷間（cold）焼入れ、混合（mixed）焼入れ、及び熱間（hot）焼入れがある。

本発明による冷間焼入れ法では、焼入れ用液体は、８０℃未満の温度に保持される。焼入れ用液体組成物の一部である好ましいフィッシャー・トロプシュ誘導基油の１００℃での動粘度は、焼入れ用液体の消費を少なくするため、好ましくは３．５〜７．５ｃＳｔである。冷間焼入れは、良好な焼入れ性の鋼にとって好ましく、通常、ベアリングや小部品に使用される。

本発明による混合焼入れ法では、焼入れ用液体は、８０〜１２０℃の温度に保持される。焼入れ用液体組成物の一部である好ましいフィッシャー・トロプシュ誘導基油の１００℃での動粘度は、焼入れ用液体の消費を少なくするため、好ましくは７．５〜１２ｃＳｔである。時には暖間焼入れとも言われる混合焼入れは、並の炭素鋼又は低合金鋼に好ましく、焼入れの深さと物体の変形との間を良好に妥協させる。

本発明による“マルクェンチング（marquenting）”とも言われる熱間焼入れ法では、焼入れ用液体は、１２０〜１８０℃の温度に保持される。焼入れ用液体組成物の一部である好ましいフィッシャー・トロプシュ誘導基油の１００℃での動粘度は、焼入れ用液体の消費を少なくするため、好ましくは１２〜３０ｃＳｔである。熱間焼入れは、低焼入れ性の鋼に好ましく、通常、ギアに使用される。熱間焼入れは、物体の寸法変化が殆どなく、変形も少ない。
以下に本発明を以下の非限定的実施例によって説明する。

フィッシャー・トロプシュ誘導基油及び２種の鉱物誘導基油を用いて、３種の焼入れ用液体組成物を作製した。これらの組成物は、基油９５重量％と標準添加剤包装５重量％とからなる。この添加剤包装は、高分子量琥珀酸添加剤、高分子スルホン酸ナトリウム添加剤、アルキルサリチル酸カルシウム、及び珪素系消泡添加剤からなる。

２種の鉱物誘導基油は、第２表に示す特性を有する。フィッシャー・トロプシュ誘導基油は以下のようにして作製した。
ＥＰ−Ａ−１３６６１３５の実施例１に従って得られた残留物“Ｒ”から、第１表に示す特性を有するフィッシャー・トロプシュ誘導蒸留フラクションを単離した。蝋含有量は、脱蝋温度−２７℃で溶剤脱蝋後に測定して、２７．１重量％であった。

前記蒸留物フラクションを、白金０．７重量％、ＺＳＭ−１２ ２５重量％、及びシリカバインダーよりなる脱蝋触媒と接触させた。脱蝋条件は、水素圧４０バール、ＷＨＳＶ＝１．０ｋｇ／ｌ．ｈ、水素ガス速度５００Ｎｌ／ｋｇ原料及び温度３１５℃である。脱蝋油から、第２表に示す特性を有する基油フラクションを蒸留により単離した。

これら３種の基油及び３種の焼入れ用液体配合物を同じ条件下で試験した。この条件は、ガラスビーカー中に存在する液体３００ｍｌに、空気を１時間当たり１０標準リットルを合計９６時間、１８０℃の温度で通すというものである。基油及び液体の粘度並びに外観を測定／観察した。その結果を第３表に示す。

第３表に示すように、基油Ｂ、及び基油Ｂをベースとする焼入れ用液体にスラッジが観察された。基油Ａでは、黒色が観察された。スラッジの形成は観察されなかったが、この黒色は薄いスラッジの懸濁液を示すものと考えられる。フィッシャー・トロプシュ及び該基油をベースとする焼入れ用液体は、スラッジの形成及び液体の暗色化を示さなかった。この液体は、試験後、９６時間で透明オレンジ色〜暗オレンジ色の外観を示した。これらの結果から、本発明による焼入れ用液体は、意図する用途に適合すると結論できる。

Claims (14)

1. １種以上の添加剤と、１００℃での動粘度“Ｋ”が２ｃＳｔを超え、粘度指数“Ｉ”が１２０を超える飽和基油とを含む焼入れ用液体組成物。
2. Ｉが１３５〜１５０である請求項１に記載の組成物。
3. Ｋが３．５〜３０ｃＳｔである請求項１又は２に記載の組成物。
4. Ｋ＜０．５×Ｉ−６０である請求項１〜３のいずれか１項に記載の組成物。
5. 基油の引火点が１９０℃を超える請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成物。
6. 基油の飽和物含有量が９９重量％を超える請求項１〜５のいずれか１項に記載の組成物。
7. 基油が、炭素原子数ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３及びｎ＋４（但し、ｎは２０〜４０の数である）の一連のイソパラフィンからなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の組成物。
8. 基油が、フィッシャー・トロプシュ誘導蝋を水素化異性化し，次いで脱蝋して得られる請求項１〜７のいずれか１項に記載の組成物。
9. 前記規格を有する基油の含有量が８０重量％を超える請求項１〜８のいずれか１項に記載の組成物。
10. 添加剤が消泡型添加剤、加熱曲線添加剤及び／又は分散剤である請求項１〜９のいずれかに記載の組成物。
11. （ｉ）鋼物体を、オーステナイト構造が得られるような温度に加熱、保持する工程、及び（ｉｉ）該物体を、マルテンサイト結晶構造が得られるまで、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の焼入れ用液体中で急速冷却する工程を含む焼入れ方法。
12. 工程（ｉｉ）での焼入れ用液体が８０℃未満の温度に保持されると共に、焼入れ用液体組成物の一部である基油の１００℃での動粘度が３．５〜７．５ｃＳｔである請求項１１に記載の方法。
13. 工程（ｉｉ）での焼入れ用液体が８０〜１２０℃の温度に保持されると共に、焼入れ用液体組成物の一部である基油の１００℃での動粘度が７．５〜１２ｃＳｔである請求項１１に記載の方法。
14. 工程（ｉｉ）での焼入れ用液体が１２０〜１８０℃の温度に保持されると共に、焼入れ用液体組成物の一部である基油の１００℃での動粘度が１２〜３０ｃＳｔである請求項１１に記載の方法。