WO2016133093A1 - 熱処理油組成物 - Google Patents

熱処理油組成物 Download PDF

Info

Publication number
WO2016133093A1
WO2016133093A1 PCT/JP2016/054454 JP2016054454W WO2016133093A1 WO 2016133093 A1 WO2016133093 A1 WO 2016133093A1 JP 2016054454 W JP2016054454 W JP 2016054454W WO 2016133093 A1 WO2016133093 A1 WO 2016133093A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat
oil composition
vapor film
oil
petroleum
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/054454
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
秀章 服部
克実 市谷
Original Assignee
出光興産株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 出光興産株式会社 filed Critical 出光興産株式会社
Priority to CN201680010363.0A priority Critical patent/CN107250388A/zh
Priority to US15/550,868 priority patent/US10731099B2/en
Priority to JP2017500692A priority patent/JP6657544B2/ja
Publication of WO2016133093A1 publication Critical patent/WO2016133093A1/ja

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M159/00—Lubricating compositions characterised by the additive being of unknown or incompletely defined constitution
    • C10M159/12—Reaction products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M105/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M127/00—Lubricating compositions characterised by the additive being a non- macromolecular hydrocarbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M159/00—Lubricating compositions characterised by the additive being of unknown or incompletely defined constitution
    • C10M159/02—Natural products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M159/00—Lubricating compositions characterised by the additive being of unknown or incompletely defined constitution
    • C10M159/02—Natural products
    • C10M159/04—Petroleum fractions, e.g. tars, solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M169/00—Lubricating compositions characterised by containing as components a mixture of at least two types of ingredient selected from base-materials, thickeners or additives, covered by the preceding groups, each of these compounds being essential
    • C10M169/04—Mixtures of base-materials and additives
    • C10M169/041—Mixtures of base-materials and additives the additives being macromolecular compounds only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/58—Oils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2203/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds and hydrocarbon fractions as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2203/003—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds and hydrocarbon fractions as ingredients in lubricant compositions used as base material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2203/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds and hydrocarbon fractions as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2203/10—Petroleum or coal fractions, e.g. tars, solvents, bitumen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2205/00—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2205/02—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions containing acyclic monomers
    • C10M2205/026—Butene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2205/00—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2205/18—Natural waxes, e.g. ceresin, ozocerite, bees wax, carnauba; Degras
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2205/00—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2205/20—Natural rubber; Natural resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2020/00—Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
    • C10N2020/01—Physico-chemical properties
    • C10N2020/02—Viscosity; Viscosity index
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2020/00—Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
    • C10N2020/01—Physico-chemical properties
    • C10N2020/04—Molecular weight; Molecular weight distribution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/02—Pour-point; Viscosity index
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/08—Resistance to extreme temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/20—Metal working
    • C10N2040/242—Hot working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2060/00—Chemical after-treatment of the constituents of the lubricating composition
    • C10N2060/02—Reduction, e.g. hydrogenation

Definitions

  • the present invention relates to a heat-treated oil composition.
  • quenching is a treatment in which a heated metal material is immersed in a coolant and transformed into a predetermined quenching structure, and the treated product becomes very hard by this quenching.
  • a heated steel material in an austenite state is immersed in a coolant and cooled at a temperature higher than the upper critical cooling rate, it can be transformed into a quenched structure such as martensite.
  • oil-based and water-based heat treatment agents are generally used as the coolant.
  • the quenching of the metal material using the oil-based heat treatment agent (heat treatment oil) will be described.
  • the heated metal material is put into the heat treatment oil as a coolant, it is usually cooled through three stages. Specifically, (1) a first stage (vapor film stage) in which the metal material is covered with a vapor film of heat-treated oil, (2) a second stage (boiling stage) in which the vapor film is broken and boiling occurs, (3) This is a third stage (convection stage) in which the temperature of the metal material is equal to or lower than the boiling point of the heat-treated oil and heat is taken away by convection. In each stage, the cooling rate is different because the atmosphere around the metal material is different, and the cooling rate in the second stage (boiling stage) is the fastest.
  • the cooling rate is rapidly increased when shifting from the vapor film stage to the boiling stage.
  • the metal material is not a simple planar shape, the vapor film stage and the boiling stage are likely to be mixed on the surface of the metal material.
  • a very large temperature difference is generated on the surface of the metal material due to a difference in cooling rate between the vapor film stage and the boiling stage. And this temperature difference generates thermal stress and transformation stress and causes distortion in the metal material. Therefore, in heat treatment of metal materials, especially quenching, it is important to select heat treatment oils suitable for the heat treatment conditions. If the selection is inappropriate, the metal materials will be distorted and sufficient hardened May not be obtained.
  • the heat-treated oil is classified into a cold oil used at a low oil temperature and a hot oil used at a high oil temperature.
  • cold oil usually uses a low-viscosity base oil and thus has a high cooling rate and high cooling properties.
  • a vapor film breaker is blended with cold oil to shorten the vapor film stage.
  • hot oil has a short vapor film stage and is not easily distorted.
  • a vapor film breaker may be added to the hot oil.
  • asphalt is used, and an ⁇ -olefin copolymer (see Patent Document 1) and an imide compound (see Patent Document 2) are used.
  • Heat treated oil using asphalt as a vapor film breaker is stable in seconds (characteristic seconds) and kinematic viscosity until reaching the temperature at which the vapor film stage is completed. It is a problem that the working environment is deteriorated due to a decrease or contamination around the oil tank. On the other hand, the heat-treated oil using the ⁇ -olefin copolymer of Patent Document 1 or the imide-based compound of Patent Document 2 as a vapor film breaker does not cause problems such as a decrease in glitter and a deterioration of the working environment. Therefore, the characteristic seconds increase and the kinematic viscosity decreases.
  • the present invention suppresses the reduction in brightness during heat treatment of the metal material, and increases the number of seconds (characteristic seconds) until the temperature at which the vapor film stage is completed and decreases the kinematic viscosity over time. It aims at providing the heat-treatment oil composition which can be suppressed.
  • an embodiment of the present invention provides a heat-treated oil comprising (A) a base oil and (B) a vapor film breaker selected from one or more of petroleum resin, terpene resin, rosin and derivatives thereof.
  • a composition is provided.
  • the heat-treated oil composition of the present invention can suppress a decrease in the brightness of the metal material when heat-treating the metal material by quenching or the like, and when the heat treatment is repeated, the vapor film stage is completed. It is possible to suppress an increase in the number of seconds (characteristic seconds) over time until reaching the temperature to be reached, and a decrease in kinematic viscosity over time.
  • the heat-treated oil composition of the present embodiment includes (A) a base oil and (B) a vapor film breaker selected from one or more of petroleum resin, terpene resin, rosin, and derivatives thereof.
  • (A) Base oil As a base oil of a component, mineral oil and / or synthetic oil are mentioned.
  • Mineral oils include paraffin-based mineral oils, intermediate-based mineral oils and naphthenic-based mineral oils obtained by ordinary refining methods such as solvent refining and hydrogenation refining; wax produced by the Fischer-Tropsch process (gas-tri-liquid wax) And wax isomerate oil produced by isomerizing wax such as mineral oil wax.
  • synthetic oils include hydrocarbon synthetic oils and ether synthetic oils. Examples of the hydrocarbon-based synthetic oil include alkylbenzene and alkylnaphthalene. Examples of ether synthetic oils include polyoxyalkylene glycol and polyphenyl ether.
  • the base oil of component (A) may be a single system using one of the above-described mineral oil and synthetic oil, but a mixture of two or more mineral oils, a mixture of two or more synthetic oils, It may be a mixed system such as a mixture of one or more of mineral oil and synthetic oil.
  • the preferable range of the 40 ° C. kinematic viscosity of the base oil of component (A) is not clear because it differs between cold oil and hot oil, but is preferably in the range of approximately 5 to 500 mm 2 / s.
  • the base oil of the component (A) preferably has a kinematic viscosity at 40 ° C. of 5 mm 2 / s or more and less than 40 mm 2 / s.
  • the base oil of component (A) preferably has a kinematic viscosity at 40 ° C. of 40 mm 2 / s or more and 500 mm 2 / s or less.
  • the kinematic viscosity of the mixed base oil preferably satisfies the above range.
  • the kinematic viscosity of the base oil and heat-treated oil composition can be measured according to JIS K2283: 2000.
  • the content ratio of the base oil of the component (A) with respect to the total amount of the heat-treated oil composition is preferably 80% by mass or more and less than 100% by mass, and more preferably 85% by mass or more and 98% by mass or less.
  • vapor film breaker of the component (B) one or more selected from petroleum resins, terpene resins, rosin and derivatives thereof are used.
  • the vapor film breaker By using the above-mentioned vapor film breaker, it is possible to suppress a decrease in the glitter of the metal material when the metal material is heat-treated by quenching or the like.
  • the heat treatment when the heat treatment is repeated, the number of seconds until the temperature at which the vapor film stage is completed (characteristic number of seconds) is increased over time, and the kinematic viscosity is increased. A decrease over time can be suppressed.
  • the lifetime of the heat-treated oil composition can be extended by using the vapor film breaker.
  • the reason why the above-mentioned vapor film breaker can exert the above effect is considered to be the thermoplastic characteristics of petroleum resin, terpene resin, rosin and its derivatives, and excellent solubility in base oil.
  • the characteristic seconds in the initial stage of the heat treatment can be shortened by the vapor film breaker. That is, the vapor film breaker can shorten the characteristic seconds over a long period of time, and can suppress the distortion and hardness variation of the metal material due to the prolonged vapor film stage.
  • Petroleum resins are aliphatic olefins and aliphatic diolefins having 4 to 10 carbon atoms, which are obtained as by-products during the production of olefins such as ethylene by thermal decomposition of petroleum such as naphtha, or those having 8 or more carbon atoms and olefinic properties.
  • Petroleum resins include, for example, “aliphatic petroleum resins” obtained by polymerizing aliphatic olefins and aliphatic diolefins, “aromatic petroleum resins” obtained by polymerizing aromatic compounds having an olefinically unsaturated bond, and aliphatic resins. It can be roughly classified into “aliphatic-aromatic copolymer petroleum resins” obtained by copolymerizing olefins and aliphatic diolefins with aromatic compounds having an olefinically unsaturated bond.
  • Examples of the aliphatic olefins having 4 to 10 carbon atoms include butene, pentene, hexene, heptene and the like.
  • Examples of the aliphatic diolefin having 4 to 10 carbon atoms include butadiene, pentadiene, isoprene, cyclopentadiene, dicyclopentadiene, and methylpentadiene.
  • examples of the aromatic compound having 8 or more carbon atoms and having an olefinically unsaturated bond include styrene, ⁇ -methylstyrene, ⁇ -methylstyrene, vinyltoluene, vinylxylene, indene, methylindene, and ethylindene.
  • all of the raw material compounds of the petroleum resin need not be by-products during the production of olefins by thermal decomposition of petroleum such as naphtha, and chemically synthesized unsaturated compounds may be used.
  • Examples thereof include dicyclopentadiene petroleum resins obtained by polymerization of cyclopentadiene and dicyclopentadiene, and dicyclopentadiene-styrene petroleum resins obtained by copolymerizing cyclopentadiene or dicyclopentadiene and styrene.
  • Examples of the petroleum resin derivative include hydrogenated petroleum resins obtained by adding hydrogen atoms to the petroleum resin.
  • an acid-modified petroleum resin obtained by modifying the petroleum resin with an acidic functional group typified by carboxylic acid the acid-modified petroleum resin may be alcohol, amine, alkali metal, alkaline earth metal, or the like. And compounds modified by reaction with the above compound.
  • Acid-modified petroleum resins can be roughly classified into carboxylic acid-modified petroleum resins obtained by modifying petroleum resins with unsaturated carboxylic acids and unsaturated carboxylic acid anhydrides, and acid anhydride-modified petroleum resins.
  • unsaturated carboxylic acids include unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid; unsaturated polycarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, and citraconic acid; monomethyl maleate, monoethyl fumarate, etc.
  • unsaturated carboxylic acid anhydrides include unsaturated polyvalent carboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride and itaconic anhydride.
  • aliphatic-aromatic copolymer petroleum resins and hydrogenated aliphatic-aromatic copolymer petroleum resins are preferred because they tend to shorten the characteristic seconds.
  • the number average molecular weight of the petroleum resin or petroleum resin derivative is preferably 200 to 5000, more preferably 250 to 2500, and more preferably 300 to 1500 from the viewpoint of easily exerting the effect of the present embodiment. More preferably.
  • the terpene resin is obtained by polymerizing a terpene monomer having isoprene as a structural unit.
  • terpene resin derivatives include copolymer resins of terpene monomers and other monomers, aromatic modified terpene resins obtained by modifying terpene resins with aromatic monomers, terpene resins, copolymer resins, or modified terpene resins. Examples include hydrogenated terpene resins added.
  • the copolymer resin include terpene phenol resins.
  • Rosin is a non-volatile component of rosin contained in a large amount in pine family plants, and is mainly composed of abietic acid, neoabietic acid, parastrinic acid, pimaric acid, isopimaric acid, and dehydroabietic acid.
  • rosin derivatives include rosin esterified rosin ester, maleic acid modified rosin resin modified with maleic acid, fumaric acid modified rosin resin modified with fumaric acid, polymerized rosin, polymerized rosin ester, rosin modified phenolic resin Rosin, rosin ester, maleic acid modified rosin resin, fumaric acid modified rosin resin, polymerized rosin, polymerized rosin ester, rosin modified phenolic resin, cured rosin, disproportionate, and the like.
  • hydrogenated rosin obtained by adding a hydrogen atom to hydrogenated rosin and hydrogenated rosin derivatives.
  • the vapor film breaker preferably has a softening point of 40 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and 80 ° C. or higher and 140 ° C. or lower, as measured by the ring and ball method of JIS K2207: 2006. Is more preferable, and it is still more preferable that it is 85 degreeC or more and 130 degrees C or less.
  • the softening point of the vapor film breaker to 40 ° C. or higher, the characteristic seconds of the heat-treated oil composition can be shortened not only in the initial stage but also after repeated use. It is possible to suppress the distortion of the metal material and the variation in hardness due to the prolonged stretching over a long period of time. Furthermore, since the time-dependent fall of kinematic viscosity can be suppressed, the property of heat-processed oil composition can be stabilized over a long period of time, and the lifetime of heat-processed oil composition can be lengthened. Further, by setting the softening point of the vapor film breaker to 150 ° C.
  • the softening point of the vapor film breaker can be adjusted by the degree of polymerization of the petroleum resin and terpene resin, the modifying component, and the degree of modification.
  • the softening point of the vapor film breaker can be adjusted by the degree of polymerization of the petroleum resin and terpene resin, the modifying component, and the degree of modification.
  • a vapor film breaker outside the above range can be further combined.
  • the content ratio of the vapor film breaker of the component (B) with respect to the total amount of the heat-treated oil composition is preferably more than 0% by mass and 20% by mass or less, and more preferably 2% by mass or more and 15% by mass or less.
  • the content ratio of the component (B) is preferably more than 0% by mass and 20% by mass or less, and more preferably 2% by mass or more and 15% by mass or less.
  • the heat-treated oil composition of the present embodiment may contain additives such as antioxidants and cooling improvers.
  • the content ratios of the antioxidant, the cooling performance improver and the like are each preferably 10% by mass or less, and more preferably 0.01 to 5% by mass with respect to the total amount of the heat-treated oil composition.
  • the heat-treated oil composition of this embodiment preferably has a characteristic number of seconds of 3.00 seconds or less obtained from a cooling curve obtained in accordance with the cooling test method of JIS K2242: 2012. 2.75 seconds Or less, more preferably 2.50 seconds or less. More specifically, the characteristic number of seconds can be calculated by the following (1) and (2).
  • (1) In accordance with the cooling performance test method of JIS K2242: 2012, a silver sample heated to 810 ° C. is charged into the heat-treated oil composition, and cooling is performed with time as the x axis and the temperature of the silver sample surface as the y axis. Find a curve.
  • the measurement time interval is preferably 1/100 second.
  • the characteristic seconds of the heat-treated oil composition By setting the characteristic seconds of the heat-treated oil composition to 3.00 seconds or less, it is possible to suppress variations in the distortion and hardness of the metal material due to the prolonged vapor film stage.
  • the kinematic viscosity at 40 ° C. is preferably 10 to 30 mm 2 / s, and more preferably 15 to 25 mm 2 / s.
  • the kinematic viscosity at 100 ° C. is preferably 10 to 30 mm 2 / s, and more preferably 15 to 20 mm 2 / s.
  • a dumbbell-shaped metal material ⁇ 16 mm, steel material type: S45C
  • a cylindrical metal material ⁇ 10 mm, steel material type: SUJ2
  • the test piece was heated to 850 ° C. in a mixed gas atmosphere of nitrogen and hydrogen.
  • the test piece was put into a heat-treated oil composition at 80 ° C. and quenched.
  • the brightness of the S45C portion of the test piece after quenching was compared with the brightness of the S45C portion of the test piece before quenching, and the brightness of S45C after the quench test was evaluated according to the following criteria. The same evaluation was performed on the SUJ2 portion of the test piece after quenching.
  • the value of the following formula (1) is 85% or more 1:
  • the value of the following formula (1) is 60% or more and less than 85% 2:
  • the value of the following formula (1) is less than 60% [Lightness of the specimen after quenching] / Brightness of specimen before quenching] ⁇ 100 (1)
  • A-4 Kinematic viscosity According to JIS K2283: 2000, 40 ° C. kinematic viscosity of cold oil (Examples 1-1 to 1-6, Comparative Examples 1-1 to 1-3) and hot oil (Example 2-1 to The dynamic viscosity at 100 ° C. of 2-3 and Comparative Examples 2-1 and 2-2) was measured before and after the repeated quenching deterioration test of A-3.
  • Base oil 1 mineral oil petroleum resin having a kinematic viscosity of 15 mm 2 / s at 40 ° C. 1: partially hydrogenated aliphatic-aromatic copolymer petroleum resin, softening point 110 ° C., number average molecular weight 760
  • Terpene resin 1-1 hydrogenated terpene resin, softening point 115 ° C.
  • Terpene resin 1-2 aromatic modified terpene resin, softening point 115 ° C.
  • Rosin 1-1 Rosin-modified maleic resin, softening point 100 ° C. Rosin 1-2: Polymerized rosin ester, softening point 120 ° C.
  • Asphaltene 100 ° C. kinematic viscosity 490 mm 2 / s asphalt polybutene: 100 ° C. kinematic viscosity 4550 mm 2 / s polybutene
  • the heat-treated oil compositions of Examples 1-1 to 1-6 have the performance over time of the heat-treated oil composition while suppressing a decrease in glitter when the metal material is heat-treated. It can be confirmed that deterioration (increase in characteristic seconds, decrease in kinematic viscosity) can be suppressed. In addition, since the heat-treated oil compositions of Examples 1-1 to 1-6 have a short characteristic seconds in the initial stage, it can be confirmed that the characteristic seconds can be shortened over a long period after repeated use from the initial stage.
  • Base oil 2-1 Mineral oil base oil 2-2 at 40 ° C.
  • kinematic viscosity 120 mm 2 / s 2-2 Mineral oil base oil at 40 ° C.
  • kinematic viscosity 60 mm 2 / s 2-3 Mineral oil petroleum resin at 40 ° C.
  • kinematic viscosity 125 mm 2 / s 2-1 Partially hydrogenated aliphatic-aromatic copolymer petroleum resin, softening point 110 ° C., number average molecular weight 760
  • Petroleum resin 2-2 fully hydrogenated aliphatic-aromatic copolymer petroleum resin, softening point 140 ° C., number average molecular weight 900
  • Terpene resin 2-1 hydrogenated terpene resin, softening point 115 ° C.
  • the heat-treated oil compositions of Examples 2-1 to 2-3 have the performance over time of the heat-treated oil composition while suppressing a decrease in glitter when the metal material is heat-treated. It can be confirmed that deterioration (increase in characteristic seconds, decrease in kinematic viscosity) can be suppressed. In addition, since the heat-treated oil compositions of Examples 2-1 to 2-3 have a short characteristic seconds in the initial stage, it can be confirmed that the characteristic seconds can be shortened over a long period after repeated use from the initial stage.
  • Base oil 3-1 Mineral oil with a kinematic viscosity of 15 mm 2 / s at 40 ° C.
  • 3-1 Partially hydrogenated aliphatic-aromatic copolymer petroleum resin, softening point of 100 ° C., number average molecular weight of 700
  • Petroleum 3-2 Partially hydrogenated aliphatic-aromatic copolymer petroleum resin, softening point 110 ° C., number average molecular weight 760
  • Petroleum 3-3 Completely hydrogenated aliphatic-aromatic copolymer petroleum resin, softening point 100 ° C., number average molecular weight 660
  • Petroleum 3-4 Fully hydrogenated aliphatic-aromatic copolymer petroleum resin, softening point 125 ° C., number average molecular weight 820
  • Petroleum 3-5 Fully hydrogenated aliphatic-aromatic copolymer petroleum resin, softening point 140 ° C., number average molecular weight 900
  • Petroleum 3-6 Fully hydrogenated alipha
  • Terpene 3-3 hydrogenated terpene resin, softening point 115 ° C.
  • Terpene 3-4 Terpene phenol resin, softening point 115 ° C
  • Terpene 3-5 Hydrogenated terpene phenol resin, softening point 115 ° C
  • Terpene 3-6 Aromatic modified terpene resin, softening point 115 ° C.
  • Terpene 3-7 aromatic modified hydrogenated terpene resin, softening point 115 ° C.
  • Rosin 3-1 modified rosin ester, softening point 104 ° C Rosin 3-2: Rosin-modified maleic resin, softening point 100 ° C.
  • Rosin 3-3 Rosin ester, softening point 80 ° C
  • Rosin 3-4 Polymerized rosin ester, softening point 120 ° C
  • the vapor film breaker selected from one or more of petroleum resin, terpene resin, rosin and derivatives thereof has a short characteristic seconds and is excellent in the vapor film breakage effect.
  • the heat-treated oil composition of the present embodiment can suppress the reduction in glitter during the heat treatment of the metal material, and when the heat treatment is repeated, the number of seconds until reaching the temperature at which the vapor film stage ends ( It is possible to suppress an increase in characteristic seconds) over time and a decrease in kinematic viscosity over time. Therefore, the heat treatment oil composition of the present embodiment is suitable as a heat treatment oil when performing heat treatment such as quenching, annealing, and tempering on alloy steels such as carbon steel, nickel-manganese steel, chromium-molybdenum steel, and manganese steel. In particular, among them, it is preferably used as a heat-treated oil when quenching.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

　金属材料の熱処理時の光輝性の低下を抑制するとともに、蒸気膜段階が終了する温度に到達するまでの秒数（特性秒数）の経時的な増加、及び動粘度の経時的な低下を抑制できる熱処理油組成物を提供する。　（Ａ）基油と、（Ｂ）石油樹脂、テルペン樹脂、ロジン及びこれらの誘導体の一種以上から選ばれる蒸気膜破断剤とを含む熱処理油組成物。

Description

熱処理油組成物
　本発明は、熱処理油組成物に関する。
　鋼材などの金属材料においては、その性質の改善を目的として、焼入れ、焼戻し、焼なまし、焼ならしなどの熱処理が施される。これらの熱処理の中で、焼入れは、加熱された金属材料を冷却剤中に浸漬して所定の焼入れ組織に変態させる処理であり、この焼入れによって、処理物は非常に硬くなる。例えばオーステナイト状態にある加熱された鋼材を冷却剤中に浸漬し、上部臨界冷却速度以上で冷却すると、マルテンサイトなどの焼入れ組織に変態させることができる。
　冷却剤としては、一般に油系、水系の熱処理剤が用いられる。油系の熱処理剤（熱処理油）を用いた金属材料の焼入れについて説明すると、加熱された金属材料を冷却剤である熱処理油に投入した場合、通常は３つの段階を経て冷却される。具体的には、（１）金属材料が熱処理油の蒸気膜で覆われる第１段階（蒸気膜段階）、（２）蒸気膜が破れて沸騰が起こる第２段階（沸騰段階）、（３）金属材料の温度が熱処理油の沸点以下となり、対流により熱が奪われる第３段階（対流段階）である。そして、各段階では金属材料の周囲の雰囲気が異なることを原因として冷却速度は異なっており、第２段階（沸騰段階）の冷却速度が最も速くなっている。
　一般に、熱処理油においては、蒸気膜段階から沸騰段階に移行した際に急激に冷却速度が速くなる。金属材料が単純な平面形状ではない場合、金属材料の表面で蒸気膜段階と沸騰段階とが混在しやすくなる。そして、該混在が起こった場合には、蒸気膜段階と沸騰段階との冷却速度の差によって金属材料の表面で極めて大きな温度差が生じる。そして、この温度差によって、熱応力や変態応力が発生して金属材料に歪が生じる。
　それ故、金属材料の熱処理、特に焼入れにおいては、その熱処理条件に適した熱処理油の選定が重要であり、その選定が不適切な場合には、金属材料に歪が生じるとともに、十分な焼入れ硬さが得られないことがある。
　熱処理油は、低い油温で使用するコールド油、高い油温で使用するホット油に区分される。
　このうち、コールド油は、通常低粘度基油を用いるため冷却速度が速く、高い冷却性を有する。しかし、コールド油は、蒸気膜段階が長いことから、金属材料の表面で蒸気膜段階と沸騰段階との混在が起きやすくなり、歪が生じやすい。このため、多くの場合、コールド油に蒸気膜破断剤を配合して蒸気膜段階を短くしている。
　一方、ホット油は蒸気膜段階が短く歪が生じにくいが、近年では、歪をさらに低減するために、ホット油に蒸気膜破断剤を添加する場合がある。
　上記のような蒸気膜破断剤としては、アスファルトが用いられているほか、αオレフィン共重合体（特許文献１参照）、イミド系化合物（特許文献２参照）が用いられている。
特開２０１３－１９４２６２号公報 特開２０１０－２２９４７９号公報
　蒸気膜破断剤としてアスファルトを使用した熱処理油は、蒸気膜段階が終了する温度に到達するまでの秒数（特性秒数）及び動粘度が安定しているが、金属材料の熱処理時に光輝性が低下したり、油槽周りに汚れが生じるなどして作業環境が悪化することが問題となっている。
　一方、蒸気膜破断剤として、特許文献１のαオレフィン共重合体や特許文献２のイミド系化合物を使用した熱処理油は、光輝性の低下や作業環境の悪化などの問題は生じないが、経時的に、特性秒数の増加及び動粘度の低下を招いてしまう。
　本発明は、金属材料の熱処理時の光輝性の低下を抑制するとともに、経時的に、蒸気膜段階が終了する温度に到達するまでの秒数（特性秒数）の増加及び動粘度の低下を抑制できる熱処理油組成物を提供することを目的とする。
　上記課題を解決すべく、本発明の実施形態は、（Ａ）基油と、（Ｂ）石油樹脂、テルペン樹脂、ロジン及びこれらの誘導体の一種以上から選ばれる蒸気膜破断剤とを含む熱処理油組成物を提供する。
　本発明の熱処理油組成物は、焼入れ等により金属材料を熱処理する際に、金属材料の光輝性の低下を抑制することができ、さらに、該熱処理を繰り返し行った際に、蒸気膜段階が終了する温度に到達するまでの秒数（特性秒数）の経時的な増加、及び動粘度の経時的な低下を抑制することができる。
　以下、本発明の実施形態を説明する。本実施形態の熱処理油組成物は、（Ａ）基油と、（Ｂ）石油樹脂、テルペン樹脂、ロジン及びこれらの誘導体の一種以上から選ばれる蒸気膜破断剤とを含むものである。
［（Ａ）基油］
　（Ａ）成分の基油としては、鉱油及び／又は合成油が挙げられる。
　鉱油としては、溶剤精製、水添精製等の通常の精製法により得られるパラフィン基系鉱油、中間基系鉱油及びナフテン基系鉱油等；フィッシャートロプシュプロセス等により製造されるワックス（ガストゥリキッドワックス）、鉱油系ワックス等のワックスを異性化することによって製造されるワックス異性化系油；等が挙げられる。
　合成油としては、炭化水素系合成油、エーテル系合成油等が挙げられる。炭化水素系合成油としては、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン等を挙げることができる。エーテル系合成油としては、ポリオキシアルキレングリコール、ポリフェニルエーテル等が挙げられる。
　（Ａ）成分の基油は、上述の鉱油及び合成油のうちの一種を用いた単一系でも良いが、鉱油の二種以上を混合したもの、合成油の二種以上を混合したもの、鉱油及び合成油のそれぞれの一種又は二種以上を混合したもののように、混合系であってもよい。
　（Ａ）成分の基油の４０℃動粘度の好適な範囲は、コールド油とホット油とで異なるため一概には言えないが、概ね５～５００ｍｍ２／ｓの範囲であることが好ましい。
　また、熱処理油組成物をコールド油として用いる場合、（Ａ）成分の基油は、４０℃動粘度が５ｍｍ２／ｓ以上４０ｍｍ２／ｓ未満であることがより好ましい。また、熱処理油組成物をホット油として用いる場合、（Ａ）成分の基油は、４０℃動粘度が４０ｍｍ２／ｓ以上５００ｍｍ２／ｓ以下であることがより好ましい。
　（Ａ）成分の基油が、二種以上の基油が混合された基油である場合、混合基油の動粘度が上記範囲を満たすことが好ましい。
　なお、本実施形態において、基油及び熱処理油組成物の動粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２８３：２０００に準拠して測定することができる。
　熱処理油組成物の全量に対する（Ａ）成分の基油の含有割合は、８０質量％以上１００質量％未満であることが好ましく、８５質量％以上９８質量％以下であることがより好ましい。
　（Ａ）成分の含有割合を８０質量％以上とすることにより、（Ａ）成分に基づく本質的な冷却性能を確保することができ、（Ａ）成分の含有割合を１００質量％未満とすることにより、蒸気膜破断剤の使用量を確保して、特性秒数を短くすることができ、金属材料の歪、硬さのバラツキを抑制できる。
［（Ｂ）蒸気膜破断剤］
　（Ｂ）成分の蒸気膜破断剤としては、石油樹脂、テルペン樹脂、ロジン及びこれらの誘導体から選ばれる一種以上を用いる。
　上記蒸気膜破断剤を用いることにより、焼入れ等により金属材料を熱処理する際に、金属材料の光輝性の低下を抑制することができる。さらに、上記蒸気膜破断剤を用いることにより、該熱処理を繰り返し行った際に、蒸気膜段階が終了する温度に到達するまでの秒数（特性秒数）の経時的な増加、及び動粘度の経時的な低下を抑制することができる。すなわち、上記蒸気膜破断剤を用いることにより、熱処理油組成物の寿命を長くすることができる。
　上記蒸気膜破断剤が上記効果を発揮できる理由は、石油樹脂、テルペン樹脂、ロジン及びその誘導体の熱可塑性特徴、基油への優れた溶解性であると考えられる。
　また、上記蒸気膜破断剤によって、熱処理の初期段階の特性秒数を短くすることができる。すなわち、上記蒸気膜破断剤は、長期に渡って特性秒数を短くすることができ、蒸気膜段階が長引くことによる金属材料の歪、硬さのバラツキを抑制できる。
　石油樹脂は、ナフサなど石油類の熱分解によるエチレンなどのオレフィン製造時に副生物として得られる炭素数４～１０の脂肪族オレフィン類や脂肪族ジオレフィン類、あるいは炭素数８以上でかつオレフィン性不飽和結合を有する芳香族化合物から選ばれる１種または２種以上の不飽和化合物を、重合または共重合して得られる樹脂である。石油樹脂は、例えば、脂肪族オレフィン類や脂肪族ジオレフィン類を重合した「脂肪族系石油樹脂」、オレフィン性不飽和結合を有する芳香族化合物を重合した「芳香族系石油樹脂」、脂肪族オレフィン類や脂肪族ジオレフィン類と、オレフィン性不飽和結合を有する芳香族化合物とを共重合した「脂肪族－芳香族共重合石油樹脂」に大別できる。
　この炭素数４～１０の脂肪族オレフィン類としては、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテンなどが挙げられる。また、炭素数４～１０の脂肪族ジオレフィン類としては、ブタジエン、ペンタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、メチルペンタジエンなどが挙げられる。さらに、炭素数８以上でかつオレフィン性不飽和結合を有する芳香族化合物としては、スチレン、α－メチルスチレン、β－メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレン、インデン、メチルインデン、エチルインデンなどが挙げられる。
　また、この石油樹脂の原料化合物は、その全てがナフサなど石油類の熱分解によるオレフィン製造時の副生物である必要はなく、化学合成された不飽和化合物を用いてもよい。例えば、シクロペンタジエンやジシクロペンタジエンの重合により得られるジシクロペンタジエン系石油樹脂や、これらシクロペンタジエンやジシクロペンタジエンとスチレンを共重合させて得られるジシクロペンタジエン－スチレン系石油樹脂が挙げられる。
　石油樹脂の誘導体は、前記石油樹脂に水素原子を付加した水添石油樹脂が挙げられる。また、石油樹脂の誘導体としては、前記石油樹脂をカルボン酸等に代表される酸性官能基により変性した酸変性石油樹脂や、該酸変性石油樹脂をアルコール、アミン、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の化合物により反応修飾した化合物が挙げられる。
　酸変性石油樹脂としては石油樹脂を不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物により変性したカルボン酸変性石油樹脂、酸無水物変性石油樹脂に大別できる。不飽和カルボン酸としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸などの不飽和モノカルボン酸類；マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等の不飽和多価カルボン酸類；マレイン酸モノメチル、フマル酸モノエチル等の不飽和多価カルボン酸の部分エステル類；などが挙げられ、不飽和カルボン酸無水物としては、例えば無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和多価カルボン酸無水物が挙げられる。
　上記石油樹脂、石油樹脂の誘導体としては、脂肪族－芳香族共重合石油樹脂及び水添脂肪族－芳香族共重合石油樹脂が、特性秒数を短くできる傾向にある点で好ましい。
　石油樹脂、石油樹脂の誘導体の数平均分子量は、本実施形態による効果を発揮しやすくする観点から、２００～５０００であることが好ましく、２５０～２５００であることがより好ましく、３００～１５００であることがさらに好ましい。
　テルペン樹脂は、イソプレンを構成単位とするテルペンモノマーを重合してなるものである。
　テルペン樹脂の誘導体としては、テルペンモノマーと他のモノマーとの共重合樹脂、テルペン樹脂を芳香族モノマーで変性した芳香族変性テルペン樹脂、テルペン樹脂、前記共重合樹脂又は前記変性テルペン樹脂に水素原子を付加した水添テルペン樹脂等が挙げられる。前記共重合樹脂としては、テルペンフェノール樹脂等が挙げられる。
　ロジンは、松科の植物に多量に含まれる松脂の不揮発性の成分であり、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、パラストリン酸、ピマール酸、イソピマール酸、デヒドロアビエチン酸を主成分とするものである。
　ロジン誘導体としては、ロジンをエステル化したロジンエステル、ロジンをマレイン酸で変性したマレイン酸変性ロジン樹脂、ロジンをフマル酸で変性したフマル酸変性ロジン樹脂、重合ロジン、重合ロジンエステル、ロジン変性フェノール樹脂、硬化ロジン、不均化ロジン等が挙げられ、さらには、ロジン、ロジンエステル、マレイン酸変性ロジン樹脂、フマル酸変性ロジン樹脂、重合ロジン、重合ロジンエステル、ロジン変性フェノール樹脂、硬化ロジン、不均化ロジンに水素原子を付加した水添ロジン及び水添ロジン誘導体等が挙げられる。
　蒸気膜破断剤は、ＪＩＳ　Ｋ２２０７：２００６の環球法により測定した軟化点が４０℃以上であることが好ましく、６０℃以上１５０℃以下であることがより好ましく、８０℃以上１４０℃以下であることがさらに好ましく、８５℃以上１３０℃以下であることがよりさらに好ましい。
　蒸気膜破断剤の軟化点を４０℃以上とすることにより、特性秒数の経時的な増加及び動粘度の経時的な低下をより抑制できるとともに、熱処理の初期段階での特性秒数を短くすることができる。すなわち、蒸気膜破断剤の軟化点を４０℃以上とすることにより、初期段階はもちろんのこと、繰り返して使用した後においても熱処理油組成物の特性秒数を短くすることができ、蒸気膜段階が長引くことによる金属材料の歪、硬さのバラツキを長期に渡って抑制できる。さらに、動粘度の経時的な低下を抑制できるため、熱処理油組成物の性状を長期に渡って安定化でき、熱処理油組成物の寿命を長くすることができる。
　また、蒸気膜破断剤の軟化点を１５０℃以下とすることにより、熱処理油組成物によって金属材料等の被加工物を冷却した後の、該被加工物表面のべたつきを低減できる。
　蒸気膜破断剤の軟化点は、石油樹脂、テルペン樹脂の重合の度合い、変性成分、変性の度合いにより調整できる。
　なお、蒸気膜破断剤として、二種以上の材料を用いる場合、全ての材料が上記軟化点の範囲であることが好ましい。また、特性秒数、動粘度、及び光輝性を悪化させない範囲であれば、さらに、上記範囲外の蒸気膜破断剤を組み合わせることができる。
　熱処理油組成物の全量に対する（Ｂ）成分の蒸気膜破断剤の含有割合は、０質量％超２０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。
　（Ｂ）成分の含有割合を０質量％超とすることにより、特性秒数を短くして、金属材料の歪、硬さのバラツキを抑制でき、（Ａ）成分の含有割合を２０質量％以下とすることにより、本質的な冷却性能を担保する（Ａ）成分の使用量を確保して、熱処理油組成物に冷却性能を付与できる。
　また、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分を合計した含有量は、熱処理油組成物の全量に対して８０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましく、１００質量％がさらに好ましい。
［（Ｃ）添加剤］
　本実施形態の熱処理油組成物は、酸化防止剤、冷却性向上剤等の添加剤を含有してもよい。
　酸化防止剤、冷却性向上剤等の含有割合は、熱処理油組成物の全量に対して、それぞれ１０質量％以下であることが好ましく、０．０１～５質量％であることがより好ましい。
［熱処理油組成物の物性］
　本実施形態の熱処理油組成物は、ＪＩＳ　Ｋ２２４２：２０１２の冷却性試験方法に準拠して求められた冷却曲線から得られる特性秒数が３．００秒以下であることが好ましく、２．７５秒以下であることがより好ましく、２．５０秒以下であることがさらに好ましい。
　特性秒数は、より具体的には、以下の（１）、（２）により算出できる。
（１）ＪＩＳ　Ｋ２２４２：２０１２の冷却性能試験方法に準拠して、８１０℃に加熱した銀試料を熱処理油組成物に投入し、時間をｘ軸、該銀試料表面の温度をｙ軸とした冷却曲線を求める。
（２）前記冷却曲線から、接線交差法により、熱処理油組成物の蒸気膜段階が終了する温度（特性温度）に到達するまでの秒数を算出し、該秒数を特性秒数とする。
　なお、上記（１）では、測定時間の間隔を１／１００秒とすることが好ましい。
　熱処理油組成物の特性秒数を３．００秒以下とすることにより、蒸気膜段階が長引くことによる金属材料の歪、硬さのバラツキを抑制できる。
　本実施形態の熱処理油組成物は、コールド油として用いる場合には、４０℃動粘度が１０～３０ｍｍ２／ｓであることが好ましく、１５～２５ｍｍ２／ｓであることがより好ましい。
　本実施形態の熱処理油組成物は、ホット油として用いる場合には、１００℃動粘度が１０～３０ｍｍ２／ｓであることが好ましく、１５～２０ｍｍ２／ｓであることがより好ましい。
　次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
Ａ．評価、測定
Ａ－１．光輝性
　「熱処理油槽内の酸素による光輝性への影響」（出光トライボレビュー，Ｎｏ．３１，ｐｐ．１９６３～１９６６、平成２０年９月３０日発行）を参照して、以下のように評価した。
　まず、ダンベル形の金属材料（φ１６ｍｍ、鋼材種：Ｓ４５Ｃ）と、円柱型の金属材料（φ１０ｍｍ、鋼材種：ＳＵＪ２）とを組み合わせて試験片とした。次に、該試験片を、窒素及び水素の混合ガス雰囲気中で８５０℃まで加熱した。次いで、試験片を８０℃の熱処理油組成物に投入して焼入れを行った。次いで、焼入れ後の試験片の「明度」を以下の基準で評価した。
＜明度の評価＞
　焼入れ後の試験片のＳ４５Ｃの部分の明度と、焼入れ前の試験片のＳ４５Ｃの部分の明度とを比較し、下記の基準により、焼入れ試験後のＳ４５Ｃの明度を評価した。同様の評価を焼入れ後の試験片のＳＵＪ２の部分についても行った。
　０：下記式（１）の値が８５％以上
　１：下記式（１）の値が６０％以上８５％未満
　２：下記式（１）の値が６０％未満
　［焼入れ後の試験片の明度／焼入れ前の試験片の明度］×１００　（１）
Ａ－２．初期の冷却性能
　ＪＩＳ　Ｋ２２４２：２０１２に規定される冷却性能試験方法に準拠して、８１０℃に加熱した銀試料を熱処理油組成物に投入し、銀試料の冷却曲線を求め、以下の「特性秒数」を算出した。銀試料の投入前の熱処理油組成物の油温は、コールド油（実施例１－１～１－６、比較例１－１～１－３、実施例３－１～３－３０、比較例３）では８０℃、ホット油（実施例２－１～２－３、比較例２－１～２－２）では１２０℃とした。
＜特性秒数＞
　上記冷却曲線において、ＪＩＳ　Ｋ２２４２：２０１２に準拠して、蒸気膜段階が終了する温度（特性温度）を算出し、該温度に到達するまでの秒数を特性秒数とした。
Ａ－３．冷却性能の経時安定性
　上記Ａ－２の結果を、繰り返し焼入れ劣化試験前の結果とした。次に、以下に示す条件で繰り返し焼入れ劣化試験を行った。該劣化試験後、再度、上記Ａ－２と同様の試験及び評価を行い、これを繰り返し焼入れ劣化試験後の結果とした。以下の式（２）により、試験前後の変化率を算出した。
　［（試験後の値－試験前の値）／試験前の値］×１００　（２）
＜試験条件＞
テストピース：ＳＵＳ３１６
焼入温度：８５０℃
油量：４００ｍｌ
油温：１３０℃（コールド油；実施例１－１～１－６、比較例１－１～１－３）、１７０℃（ホット油；実施例２－１～２－３、比較例２－１～２－２）
焼入回数：２００回
Ａ－４．動粘度
　ＪＩＳ Ｋ２２８３：２０００に準拠して、コールド油（実施例１－１～１－６、比較例１－１～１－３）の４０℃動粘度、及びホット油（実施例２－１～２－３、比較例２－１～２－２）の１００℃動粘度を、上記Ａ－３の繰り返し焼入れ劣化試験の前後で測定した。
２．コールド油の調製及び評価
（実施例１－１～１－６、比較例１－１～１－３）
　表１の組成の熱処理油組成物を調製し、上記Ａ－１～Ａ－４の評価を行った。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の材料は以下の通りである。
基油１：４０℃動粘度１５ｍｍ２／ｓの鉱油
石油樹脂１：部分水添脂肪族－芳香族共重合石油樹脂、軟化点１１０℃、数平均分子量７６０
テルペン樹脂１－１：水添テルペン樹脂、軟化点１１５℃
テルペン樹脂１－２：芳香族変性テルペン樹脂、軟化点１１５℃
ロジン１－１：ロジン変性マレイン酸樹脂、軟化点１００℃
ロジン１－２：重合ロジンエステル、軟化点１２０℃
アスファルテン：１００℃動粘度４９０ｍｍ２／ｓのアスファルト
ポリブテン：１００℃動粘度４５５０ｍｍ２／ｓのポリブテン
　表１の結果から明らかなように、実施例１－１～１－６の熱処理油組成物は、金属材料の熱処理時の光輝性の低下を抑制しつつ、熱処理油組成物の経時的な性能劣化（特性秒数の増加、動粘度の減少）を抑制できることが確認できる。
　また、実施例１－１～１－６の熱処理油組成物は、初期段階の特性秒数も短いことから、初期段階から繰り返し使用後の長期に渡って特性秒数を短くできることが確認できる。
３．ホット油の調製及び評価
（実施例２－１～２－３、比較例２－１～２－２）
　表２の組成の熱処理油組成物を調製し、上記Ａ－１～Ａ－４の評価を行った。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２の材料は以下の通りである。
基油２－１：４０℃動粘度１２０ｍｍ２／ｓの鉱油
基油２－２：４０℃動粘度６０ｍｍ２／ｓの鉱油
基油２－３：４０℃動粘度１２５ｍｍ２／ｓの鉱油
石油樹脂２－１：部分水添脂肪族－芳香族共重合石油樹脂、軟化点１１０℃、数平均分子量７６０
石油樹脂２－２：完全水添脂肪族－芳香族共重合石油樹脂、軟化点１４０℃、数平均分子量９００
テルペン樹脂２－１：水添テルペン樹脂、軟化点１１５℃
アスファルテン：１００℃動粘度４９０ｍｍ２／ｓのアスファルト
αオレフィン共重合体：１００℃動粘度２０００ｍｍ２／ｓのαオレフィン共重合体
　表２の結果から明らかなように、実施例２－１～２－３の熱処理油組成物は、金属材料の熱処理時の光輝性の低下を抑制しつつ、熱処理油組成物の経時的な性能劣化（特性秒数の増加、動粘度の減少）を抑制できることが確認できる。
　また、実施例２－１～２－３の熱処理油組成物は、初期段階の特性秒数も短いことから、初期段階から繰り返し使用後の長期に渡って特性秒数を短くできることが確認できる。
４．蒸気膜破断剤の効果確認
（実施例３－１～３－３０、比較例３）
　表３～５の組成の熱処理油（コールド油）組成物を調製し、上記Ａ－２の評価を行った。結果を表３～５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表３～５の材料は以下の通りである。
基油３－１：４０℃動粘度１５ｍｍ２／ｓの鉱油
石油３－１：部分水添脂肪族－芳香族共重合石油樹脂、軟化点１００℃、数平均分子量７００
石油３－２：部分水添脂肪族－芳香族共重合石油樹脂、軟化点１１０℃、数平均分子量７６０
石油３－３：完全水添脂肪族－芳香族共重合石油樹脂、軟化点１００℃、数平均分子量６６０
石油３－４：完全水添脂肪族－芳香族共重合石油樹脂、軟化点１２５℃、数平均分子量８２０
石油３－５：完全水添脂肪族－芳香族共重合石油樹脂、軟化点１４０℃、数平均分子量９００
石油３－６：脂肪族石油樹脂、軟化点９９℃、数平均分子量１３００
石油３－７：脂肪族石油樹脂、軟化点９４℃、数平均分子量１０００
石油３－８：脂肪族－芳香族共重合石油樹脂、軟化点１０３℃、数平均分子量９００
石油３－９：水添脂肪族石油樹脂、軟化点１０５℃、数平均分子量４００
石油３－１０：水添脂肪族石油樹脂、軟化点１２５℃、数平均分子量４３０
石油３－１１：水添脂肪族石油樹脂、軟化点８７℃、数平均分子量３７０
石油３－１２：水添脂肪族石油樹脂、軟化点１０３℃、数平均分子量４１０
石油３－１３：部分水添脂肪族石油樹脂、軟化点１０２℃、数平均分子量５００
石油３－１４：水添脂肪族石油樹脂、軟化点１２４℃、数平均分子量４３０
石油３－１５：部分水添石油樹脂、軟化点１３０℃、数平均分子量５００
石油３－１６：完全水添石油樹脂、軟化点１３０℃、数平均分子量５００
石油３－１７：脂肪族石油樹脂、軟化点１２０℃
石油３－１８：脂肪族石油樹脂、軟化点１１５℃
石油３－１９：脂肪族石油樹脂、軟化点１２５℃
テルペン３－１：テルペン樹脂、軟化点１１５℃
テルペン３－２：テルペン樹脂（ピネン重合体）、軟化点１１５℃
テルペン３－３：水添テルペン樹脂、軟化点１１５℃
テルペン３－４：テルペンフェノール樹脂、軟化点１１５℃
テルペン３－５：水添テルペンフェノール樹脂、軟化点１１５℃
テルペン３－６：芳香族変性テルペン樹脂、軟化点１１５℃
テルペン３－７：芳香族変性水添テルペン樹脂、軟化点１１５℃
ロジン３－１：変性ロジンエステル、軟化点１０４℃
ロジン３－２：ロジン変性マレイン酸樹脂、軟化点１００℃
ロジン３－３：ロジンエステル、軟化点８０℃
ロジン３－４：重合ロジンエステル、軟化点１２０℃
　表３～５の結果から、石油樹脂、テルペン樹脂、ロジン及びこれらの誘導体の一種以上から選ばれる蒸気膜破断剤は、特性秒数が短く、蒸気膜破断効果に優れることが確認できる。
　本実施形態の熱処理油組成物は、金属材料の熱処理時に光輝性が低下することを抑制できるとともに、該熱処理を繰り返し行った際に、蒸気膜段階が終了する温度に到達するまでの秒数（特性秒数）の経時的な増加、及び動粘度の経時的な低下を抑制することができる。このため、本実施形態の熱処理油組成物は、炭素鋼、ニッケル－マンガン鋼、クロム－モリブデン鋼、マンガン鋼などの合金鋼に焼入れ、焼きなまし、焼戻し等の熱処理を施す際の熱処理油として好適に使用され、特に、その中でも焼入れを行う際の熱処理油として好適に使用される。

Claims (6)

  1. 　（Ａ）基油と、（Ｂ）石油樹脂、テルペン樹脂、ロジン及びこれらの誘導体から選ばれる一種以上の蒸気膜破断剤とを含む熱処理油組成物。
  2. 　ＪＩＳ　Ｋ２２０７：２００６の環球法により測定した（Ｂ）成分の蒸気膜破断剤の軟化点が４０℃以上である請求項１に記載の熱処理油組成物。
  3. 　ＪＩＳ　Ｋ２２０７：２００６の環球法により測定した（Ｂ）成分の蒸気膜破断剤の軟化点が６０℃以上１５０℃以下である請求項２記載の熱処理油組成物。
  4. 　（Ａ）成分の基油の４０℃動粘度が５～５００ｍｍ２／ｓである請求項１～３のいずれか１項に記載の熱処理油組成物。
  5. 　熱処理油組成物の全量に対して、（Ａ）成分の基油を８０質量％以上１００質量％未満、（Ｂ）成分の蒸気膜破断剤を０質量％超２０質量％以下含む請求項１～４のいずれか１項に記載の熱処理油組成物。
  6. 　ＪＩＳ　Ｋ２２４２：２０１２の冷却性試験方法に準拠して求められた冷却曲線から得られる特性秒数が３．００秒以下である請求項１～５のいずれか１項に記載の熱処理油組成物。
PCT/JP2016/054454 2015-02-18 2016-02-16 熱処理油組成物 WO2016133093A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680010363.0A CN107250388A (zh) 2015-02-18 2016-02-16 热处理油组合物
US15/550,868 US10731099B2 (en) 2015-02-18 2016-02-16 Heat treatment oil composition
JP2017500692A JP6657544B2 (ja) 2015-02-18 2016-02-16 熱処理油組成物

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015030024 2015-02-18
JP2015-030024 2015-02-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016133093A1 true WO2016133093A1 (ja) 2016-08-25

Family

ID=56689362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/054454 WO2016133093A1 (ja) 2015-02-18 2016-02-16 熱処理油組成物

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10731099B2 (ja)
JP (1) JP6657544B2 (ja)
CN (1) CN107250388A (ja)
TW (1) TWI675911B (ja)
WO (1) WO2016133093A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019189136A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 出光興産株式会社 熱処理油組成物
WO2019189135A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 出光興産株式会社 熱処理油組成物
JPWO2019189139A1 (ja) * 2018-03-28 2021-03-18 出光興産株式会社 放電加工油組成物、放電加工油組成物の製造方法および放電加工方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4915704A (ja) * 1972-05-31 1974-02-12
JPS5249204A (en) * 1975-10-16 1977-04-20 Daido Kagaku Kogyo Kk Hardening oil composition
JP2008121094A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Trw Automotive Japan Kk 鋼材の焼入れ方法
WO2009016942A1 (ja) * 2007-07-27 2009-02-05 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 熱処理油組成物
JP2013194262A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Idemitsu Kosan Co Ltd 熱処理油組成物

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2327977A (en) * 1942-01-12 1943-08-24 Gulf Research Development Co Quenching of metals
US3567640A (en) * 1970-03-25 1971-03-02 Park Chem Co Quench oil composition and method of use
US3681150A (en) * 1970-05-25 1972-08-01 Exxon Research Engineering Co Fast cold quench oil for metals
US3855014A (en) * 1973-06-25 1974-12-17 Atlantic Richfield Co Quenching oil composition and method of quenching metal
JP4659264B2 (ja) * 2001-05-02 2011-03-30 出光興産株式会社 熱処理油組成物
WO2005087955A1 (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 減圧焼入れ用焼入油及び焼入れ方法
US20070281873A1 (en) * 2004-08-30 2007-12-06 Idemitsu Kosan Co., Ltd Lubricant Composition for Fluid Dynamic Bearing
JP4691405B2 (ja) * 2005-06-28 2011-06-01 出光興産株式会社 熱処理油組成物
EP2006365B1 (en) * 2006-03-31 2018-02-21 Nippon Oil Corporation Use of a polyfunctional hydrocarbon oil composition
JP5102965B2 (ja) * 2006-03-31 2012-12-19 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 金属加工油組成物
JP2008013677A (ja) 2006-07-06 2008-01-24 Nippon Oil Corp 冷凍機油
WO2008004548A1 (fr) * 2006-07-06 2008-01-10 Nippon Oil Corporation Huile de réfrigérateur, composition d'huile de compresseur, composition de fluide hydraulique, composition de fluide pour le travail des métaux, composition d'huile pour traitement thermique, composition lubrifiante pour machine-outil et composition lubrifiante
JP5490434B2 (ja) 2009-03-26 2014-05-14 出光興産株式会社 熱処理油組成物
CN102212662B (zh) * 2011-06-09 2012-10-03 上海德润宝特种润滑剂有限公司 一种特快速淬火油及其制备方法
JP5930981B2 (ja) * 2013-02-06 2016-06-08 出光興産株式会社 熱処理油組成物

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4915704A (ja) * 1972-05-31 1974-02-12
JPS5249204A (en) * 1975-10-16 1977-04-20 Daido Kagaku Kogyo Kk Hardening oil composition
JP2008121094A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Trw Automotive Japan Kk 鋼材の焼入れ方法
WO2009016942A1 (ja) * 2007-07-27 2009-02-05 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 熱処理油組成物
JP2013194262A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Idemitsu Kosan Co Ltd 熱処理油組成物

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019189136A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 出光興産株式会社 熱処理油組成物
WO2019189135A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 出光興産株式会社 熱処理油組成物
JPWO2019189139A1 (ja) * 2018-03-28 2021-03-18 出光興産株式会社 放電加工油組成物、放電加工油組成物の製造方法および放電加工方法
JPWO2019189135A1 (ja) * 2018-03-28 2021-04-08 出光興産株式会社 熱処理油組成物
JP7221940B2 (ja) 2018-03-28 2023-02-14 出光興産株式会社 放電加工油組成物、放電加工油組成物の製造方法および放電加工方法
JP7229231B2 (ja) 2018-03-28 2023-02-27 出光興産株式会社 熱処理油組成物

Also Published As

Publication number Publication date
CN107250388A (zh) 2017-10-13
JPWO2016133093A1 (ja) 2017-11-24
TW201638324A (zh) 2016-11-01
US20180023022A1 (en) 2018-01-25
JP6657544B2 (ja) 2020-03-04
TWI675911B (zh) 2019-11-01
US10731099B2 (en) 2020-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6657544B2 (ja) 熱処理油組成物
JP5930981B2 (ja) 熱処理油組成物
JP4691405B2 (ja) 熱処理油組成物
JP6569145B2 (ja) 熱処理油組成物
CN110747320B (zh) 一种超速淬火油低温催冷剂
CN102212662A (zh) 一种特快速淬火油及其制备方法
CN110747319B (zh) 一种超速淬火油及其制备方法
WO2002090602A1 (fr) Composition d'huile pour traitement thermique
WO2021203542A1 (zh) 一种冷速稳定的超速光亮淬火油
WO2019189135A1 (ja) 熱処理油組成物
CN102021280A (zh) 一种热处理油及其制备方法
JP2010229479A (ja) 熱処理油組成物
WO2019189136A1 (ja) 熱処理油組成物
US2327977A (en) Quenching of metals
JP5372555B2 (ja) 熱処理油組成物
CN117070723A (zh) 一种冷热兼用淬火油
CA2470953A1 (en) Quenching oil compositions

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16752479

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017500692

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15550868

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16752479

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1