JP3629789B2

JP3629789B2 - 熱処理油組成物

Info

Publication number: JP3629789B2
Application number: JP34050695A
Authority: JP
Inventors: 均内田; 太平岡田; 英一中村
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JPH09176728A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業機械、ギア，ベアリングレースなどの自動車部品等の熱処理に適する熱処理油組成物、特に焼入れ油組成物に関し、詳しくは焼入れ処理後の水系洗浄においても除去されやすく、また洗浄排液の油水分離を容易にする上記熱処理油組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱処理、例えば焼入れ処理は、高温に加熱された金属材料等を６０〜１５０℃の焼入れ油に入れて急速に冷却し硬化させることにより行われている。この焼入れ処理された処理物は、その後に焼戻し工程に送られ安定化されるが、この際、処理物表面に付着した焼入れ油は、焼戻し工程における光輝性低下などの防止のために洗浄除去される。このような洗浄においては、従来洗浄力等の点から洗浄剤として塩素系溶剤が使用されていたが、地球的環境問題などの観点から、近年水をベースとした水系洗浄剤に転換されつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水系洗浄剤は一般に従来用いられている焼入れ油に対しては洗浄除去能力に劣っており、特に近年のように、焼入れ油として歪み低減などのため粘度の高いホット油が使用されるケースが増えている現状においては、益々洗浄除去能力の低下が問題となってきた。一方、上記のように洗浄に供された水系洗浄剤は実機の場合、洗浄後、水系洗浄系の油水分離槽において油水分離されるが、従来用いられていた焼入れ油の場合は分離が不充分であり、廃液処理性に問題も生じていた。
本発明は上記事情下においてなされたものである。すなわち、本発明は、熱処理特性を低下させることなく、焼入れ処理後の水系洗浄においても除去されやすく、また洗浄排液の油水分離を容易にすることのできる熱処理油組成物を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、鉱油および／または合成油を基油として、これに特定のアルカリ金属塩及び特定のアルカリ土類金属塩を配合した熱処理油組成物により上記の目的を達成できることを見出した。本発明は、このような知見に基いて完成したものである。
すなわち、本発明は、（Ａ）鉱油および／または合成油からなる基油に、（Ｂ）アルカリ土類金属スルホネート，アルカリ土類金属フィネート及びアルカリ土類金属サリチレートから選ばれる少なくとも一種、及び（Ｃ）アルカリ金属スルホネート，アルカリ金属フィネート及びアルカリ金属サリチレートから選ばれる少なくとも一種、を配合してなる熱処理油組成物を提供するものである。
また本発明は、（Ａ）鉱油および／または合成油からなる基油に、（Ｂ）アルカリ土類金属スルホネート，アルカリ土類金属フィネート及びアルカリ土類金属サリチレートから選ばれる少なくとも一種、及び（Ｃ）アルカリ金属スルホネート，アルカリ金属フィネート及びアルカリ金属サリチレートから選ばれる少なくとも一種を配合してなる熱処理油組成物を用いて焼入れ処理した処理物を水系洗浄剤で洗浄し、処理物表面に付着した上記熱処理油組成物を除去した後焼戻し処理することを特徴とする熱処理方法を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の熱処理油組成物は（Ａ）鉱油および／または合成油からなる基油に、（Ｂ）アルカリ土類金属スルホネート，アルカリ土類金属フィネート及びアルカリ土類金属サリチレートから選ばれる少なくとも一種、及び（Ｃ）アルカリ金属スルホネート，アルカリ金属フィネート及びアルカリ金属サリチレートから選ばれる少なくとも一種を配合してなるものである。
（Ａ）成分として用いられる鉱油または合成油の種類は特に制限されるものではないが、例えばパラフィン基系鉱油，中間基系鉱油，ナフテン基系鉱油などが挙げられる。合成油としては、従来公知の種々のものが使用可能であるが、例えばαオレフィンオリゴマー、炭素数２〜１６のオレフィンの（共）重合物、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ポリフェニル系炭化水素、各種エステルすなわちネオペンチルグリコール，トリメチロールプロパン，ペンタエリスリトールなどの脂肪酸エステル、更にはヒンダードエステルなどを用いることができる。
また、上記基油としては、１００℃における動粘度が１〜６０ｃＳｔのものが好ましく使用される。動粘度が１ｃＳｔより低い場合は引火しやすく危険な場合があり、また６０ｃＳｔを超える場合は粘稠すぎて取扱が不便である。このような点から、上記動粘度は３〜４０ｃＳｔのものが更に好ましく使用される。
上記の鉱油および合成油は、一種のみを単独で用いることもできるが、二種以上を任意の割合で混合して用いることもできる。
【０００６】
本発明の（Ｂ）成分であるアルカリ土類金属スルホネート，アルカリ土類金属フィネート又はアルカリ土類金属サリチレートとしては、従来公知の種々のものを使用可能であるが、本発明においては、Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ等のアルカリ土類金属のスルホネート，フィネート又はサリチレートが好適なものとして挙げられる。また、スルホネートとしては、例えばアルキル置換された芳香族化合物スルホン化物のアルカリ土類金属塩、及びこのものをアルカリ土類金属水酸化物又は酸化物と二酸化炭素とにより、さらに過塩基化したものが好適である。フィネートとしては、アルキルフェノール硫化物のアルカリ土類金属塩、及びこのものをアルカリ土類金属水酸化物又は酸化物と二酸化炭素とにより、さらに過塩基化したものが好適である。更に、サリチレートとしては、アルキルサリチル酸のアルカリ土類金属塩、及びこのものをアルカリ土類金属水酸化物又は酸化物と二酸化炭素とにより、さらに過塩基化したものが好適である。ここで、フィネートは硫化フィネートを含むものである。このようなスルホネート，フィネート又はサリチレートは置換基として炭素数１〜２０のアルキル基を有するものが好ましい。置換基の炭素数が上記範囲を超えるものは洗浄効果が小さくなり不充分な場合がある。また、これらの置換基を１〜７個、特に１〜４個有するものが好ましく使用される。本発明における（Ｂ）成分のアルカリ土類金属塩としては、ＣａサリチレートまたはＣａスルホネートが特に好ましく用いられる。
【０００７】
上記アルカリ土類金属塩としては、熱安定性の点から過塩基性のものが好ましく使用される。その塩基価（ＴＢＮ）は特に限定はされないが、好ましくは１００〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇである。ＴＢＮが１００ｍｇＫＯＨ／ｇより小さい場合は熱安定性向上効果が小さく、５００ｍｇＫＯＨ／ｇより大きい場合は溶解性が不充分である。このような点から、ＴＢＮは１５０〜４００ｍｇＫＯＨ／ｇであることが更に好ましい。また、上記アルカリ土類金属塩については、そのＴＢＮと配合量（重量％）の積は１００以上の値とすることが好ましい。この値がそれ以下である場合は、熱安定性効果が小さく好ましくない場合がある。
上記アルカリ土類金属塩は本発明の組成物中に、０．０５〜２０重量％含有されることが好ましい。上記含有量が０．０５重量％未満では熱安定性に劣りスラッジ生成が早くなる。また、２０重量％を超える場合は粘度が上昇して冷却性能が悪くなる他、効果が飽和してコストが高くなる。これらの点から上記含有量は、１〜５重量％であることが更に好ましい。
本発明においては、上記アルカリ土類金属塩は、一種のみで用いることもできるが、二種以上を任意の割合で混合して用いることもできる。
【０００８】
本発明の（Ｃ）成分であるアルカリ金属スルホネート，アルカリ金属フィネート又はアルカリ金属サリチレートとしては従来公知の種々のものが使用可能であるが、本発明においては、Ｋ，Ｎａ等のアルカリ金属のスルホネート，フィネート又はサリチレートが好適なものとして挙げられる。スルホネート，フィネート又はサリチレートとしては、上記（Ｂ）成分におけるものと同様のものが用いられる。ここで、フィネートは硫化フィネートを含むものである。このようなスルホネート，フィネート又はサリチレートは置換基として炭素数１〜２０のアルキル基を有するものが好ましい。置換基の炭素数が上記範囲を超えるものは洗浄効果が小さくなり不充分な場合がある。また、これらの置換基を１〜７個、特に１〜４個有するものが好ましく使用される。本発明においては、（Ｃ）成分のアルカリ金属塩としてはＮａスルホネートまたはＫサリチレートが特に好ましく用いられる。
【０００９】
上記アルカリ金属塩のＴＢＮは特に限定はされないが、好ましくは１〜４００ｍｇＫＯＨ／ｇである。ＴＢＮが１ｍｇＫＯＨ／ｇより小さい場合は安定性が不充分になる恐れがあり、４００ｍｇＫＯＨ／ｇより大きい場合は洗浄性向上効果が小さくなる。このような点から、ＴＢＮは更に１〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇ、特に１〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましい。
本発明においては、上記アルカリ金属塩の（Ｂ）成分であるアルカリ土類金属塩に対する配合比は、アルカリ金属／アルカリ土類金属の重量比で０．０１〜２、更には０．０２〜１であることが好ましい。この値が０．０１未満である場合は洗浄性向上効果が小さく、２を超える場合は油水分離が悪くなり好ましくない場合がある。これらの点から上記配合比は特に０．０５〜０．５の範囲にあることが好ましい。
上記アルカリ金属塩は本発明の組成物中に、０．０２〜２０重量％含有されることが好ましい。上記含有量が０．０２重量％未満では洗浄性向上効果が小さく、２０重量％を超える場合は油水分離が悪くなる。これらの点から上記含有量は、０．１〜５重量％であることが更に好ましい。
本発明においては、上記アルカリ金属塩は一種のみで用いることもできるが、二種以上を任意の割合で混合して用いることもできる。
【００１０】
本発明の熱処理油組成物は、基本的には上記（Ａ）成分である基油に（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分を配合することによって調製されるが、さらに所望により、（Ｄ）光輝剤，（Ｅ）冷却性向上剤及び（Ｆ）酸化防止剤から選ばれる少なくとも一種を配合することができる。
ここで（Ｄ）成分である光輝剤としては、従来公知の種々のものを用いることができ、例えば、油脂、脂肪族モノカルボン酸，脂肪族ジカルボン酸あるいはこれらのエステル、アルケニルコハク酸イミドあるいはアルケニルコハク酸エステルなどが用いられる。
光輝剤の配合量は特に制限はないが、通常は組成物全体に対して０．１〜１０重量％である。
【００１１】
また、（Ｅ）成分である冷却向上剤としては、従来公知の種々のものを用いることができ、例えば、ポリブテン，アスファルタム，エチレン・αオレフィン共重合体などが用いられる。本発明においては、これらのうち、重量平均分子量で８００〜５０，０００のものが好ましく用いられる。
冷却向上剤の配合量は特に制限はないが、通常は組成物全体に対して０．１〜１０重量％である。配合量が上記範囲内であれば焼入性と粘性の両面が向上し更に好ましい結果が得られる。
【００１２】
更に、（Ｆ）成分である酸化防止剤としては、従来公知の種々のものを用いることができるが、例えば、アミン系，ヒンダードフェノール系のものが用いられる。
酸化防止剤の配合量は特に制限はないが、通常は組成物全体に対して０．１〜５重量％である。配合量が上記範囲内であれば溶解性もよく、添加効果も大きく好ましい結果が得られる。
【００１３】
本発明においては、上記本発明の熱処理油組成物を用いて、鋼材等の金属材料を焼入れ処理した後水系洗浄剤で洗浄する。焼入れ処理は、通常熱処理油の温度を６０〜１５０℃程度に設定して行うが、必要に応じ、処理物の歪みを低減させる等の目的で１５０〜２５０℃の高温に設定して行うこともできる。
ここで、水系洗浄剤としては、水をベースとしたものを特に制限なく使用できるが、例えば、水単独あるいは水に水酸化ナトリウムなどのアルカリを添加した水系アルカリ洗浄液、水に界面活性剤，ｐＨ調整剤などを添加してなる水系洗浄液等を所望により適宜使用することができる。上記のような水系洗浄液の添加剤としては、公知のものをいずれも使用することができるが、例えば界面活性剤としては、非イオン系界面活性剤等が、またｐＨ調整剤としては各種緩衝液等が使用できる。更に、洗浄方式については特に制限はなく、水蒸気による水蒸気洗浄も水系洗浄として行うことができる。金属材料等の処理物は上記のような水系洗浄剤で洗浄された後焼戻し工程に送られ、１５０〜２５０℃の温度で一定時間処理される。また、洗浄に供された水系洗浄排液は、洗浄後油水分離機に送られ油水分離される。本発明の組成物を用いる場合には、油水分離機における分離が早く、作業効率を向上し、環境汚染の心配もない。
【００１４】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基いてさらに具体的に説明する。
実施例１〜４および比較例１〜３
第１表に示すような配合割合で、更に、アルケニルコハク酸エステル０．４重量％，ポリブテン１重量％，フェノール系酸化防止剤０．２重量％（いずれも組成物全量に対し）を含む熱処理油を調製した。得られた熱処理油の各々について、下記の方法で洗浄試験及び抗乳化試験を行った。結果を第１表に示す。
洗浄試験
鋼板Ｓ４５Ｃ（５０ｍｍ×１００ｍｍ）を７０℃の熱処理油に浸漬した後取り出し、油を切り１日放置した後の油の付着量を天秤により測定した。この試料片の各々について、水蒸気洗浄を１日間行った後、試料片に付着した油残量を同様に測定し、下記式により洗浄性を残油％として評価した。
残油％＝〔洗浄後の残油量（ｇ）／洗浄前の油付着量（ｇ）〕×１００
抗乳化試験（油水分離性）
ＪＩＳＫ２５２０に準拠して、温度５４℃，６０分で評価した。
【００１５】
【表１】

【００１６】
【表２】

【００１７】
＊１鉱油：パラフィン系５００ニュートラル（１０ｃＳｔ，１００℃）
＊２Ｃａサリチレート：ＴＢＮ＝２００ｍｇＫＯＨ／ｇ
＊３Ｎａスルフォネート：ＴＢＮ＝１０ｍｇＫＯＨ／ｇ
＊４Ｋサリチレート：ＴＢＮ＝２０ｍｇＫＯＨ／ｇ
【００１８】
第１表から、本発明の実施例では、比較例に比べていずれも優れた結果が得られている。すなわち、（Ａ）成分に（Ｂ）成分と（Ｃ）成分を配合することにより、洗浄脱脂性能を改良することができ、更に洗浄脱脂性と油水分離性という相反する要求を満足することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の熱処理油組成物によれば、熱処理特性を低下させることなく、焼入れ処理後の水系洗浄においても被処理物表面に付着した熱処理油が除去されやすく、また洗浄排液の油水分離を容易にすることができる。
したがって、本発明の熱処理油組成物は、水系洗浄に適した熱処理油として利用価値は極めて高く、特に、産業機械，ギア，ベアリングレースなどの自動車部品等の熱処理において、極めて高い利用価値を有している。

Claims

（Ａ）鉱油および／または合成油からなる基油に、（Ｂ）アルカリ土類金属スルホネート，アルカリ土類金属フィネート及びアルカリ土類金属サリチレートから選ばれる少なくとも一種、及び（Ｃ）アルカリ金属スルホネート，アルカリ金属フィネート及びアルカリ金属サリチレートから選ばれる少なくとも一種、を配合してなる熱処理油組成物。
（Ｂ）アルカリ土類金属スルホネート，アルカリ土類金属フィネートまたはアルカリ土類金属サリチレートのアルカリ土類金属がカルシウム，バリウムまたはマグネシウムであることを特徴とする請求項１記載の熱処理油組成物。
（Ｂ）アルカリ土類金属スルホネート，アルカリ土類金属フィネートまたはアルカリ土類金属サリチレートのＴＢＮが１００〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理油組成物。
（Ｃ）アルカリ金属スルホネート，アルカリ金属フィネートまたはアルカリ金属サリチレートのアルカリ金属がカリウムまたはナトリウムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱処理油組成物。
（Ｃ）アルカリ金属スルホネート，アルカリ金属フィネート及びアルカリ金属サリチレートから選ばれる少なくとも一種を０．０２〜２０重量％含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱処理油組成物。
アルカリ金属のアルカリ土類金属に対する割合が、重量比で０．０１〜２であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱処理油組成物。
更に、（Ｄ）光輝剤，（Ｅ）冷却性向上剤及び（Ｆ）酸化防止剤から選ばれる少なくとも一種を配合してなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱処理油組成物。
請求項１〜７のいずれかに記載の熱処理油組成物を用いて焼入れ処理した処理物を水系洗浄剤で洗浄し、処理物表面に付着した上記熱処理油組成物を除去した後焼戻し処理することを特徴とする熱処理方法。