WO2022210795A1 - 熱処理油 - Google Patents

熱処理油 Download PDF

Info

Publication number
WO2022210795A1
WO2022210795A1 PCT/JP2022/015710 JP2022015710W WO2022210795A1 WO 2022210795 A1 WO2022210795 A1 WO 2022210795A1 JP 2022015710 W JP2022015710 W JP 2022015710W WO 2022210795 A1 WO2022210795 A1 WO 2022210795A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
oil
heat
mass
mineral oil
treated
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/015710
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正司 中村
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 CN202280025470.6A priority Critical patent/CN117222755A/zh
Priority to US18/552,484 priority patent/US20240174936A1/en
Publication of WO2022210795A1 publication Critical patent/WO2022210795A1/ja

Links

Images

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
    • C10M101/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a mineral or fatty oil
    • C10M101/02—Petroleum fractions
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to heat-treated oil.
  • Metal materials such as steel are sometimes subjected to heat treatments such as quenching, tempering, annealing, and normalizing for the purpose of improving their properties.
  • quenching is a process in which a heated metal material is immersed in a coolant to transform into a predetermined quenched structure. Quenching makes the metal material very hard and improves its mechanical strength.
  • a heat-treated oil composition is widely used as a coolant for quenching.
  • the heat treatment oil composition is required to have the performance of maintaining the surface gloss of the metal material before quenching even after quenching, from the viewpoint of increasing the commercial value of the metal material after quenching.
  • the heat treatment oil composition is required to have the ability to improve the luster of the metal material after quenching.
  • Patent Document 1 At least one of mineral oil and synthetic oil having a sulfur content of 300 mass ppm or less and at least one of sulfur and a sulfur compound are blended to reduce the total sulfur content from 3 mass ppm to 1000 mass ppm. and an alkaline earth metal salt of sulfonic acid, an alkaline earth metal salt of phenol, an alkenylsuccinic acid derivative, a fatty acid, a fatty acid derivative, a phenolic antioxidant, and an amine antioxidant from the group consisting of It has been proposed to improve the luster of metal materials after quenching by using a heat-treating oil composition containing at least one of the selected elements.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat-treated oil which is excellent in thermal stability and capable of maintaining luster over a long period of time.
  • the mineral oil (A) has a 40° C. kinematic viscosity of 100 to 600 mm 2 /s and a sulfur content of 0.10 to 0.20% by mass
  • a method for producing a metal member that performs high-temperature quenching treatment including a cooling step of cooling the heated metal member by immersing it in the heat-treated oil of [1], the oil temperature of which is maintained at 120° C. or higher.
  • the heat-treated oil of the present embodiment is a heat-treated oil containing a base oil containing mineral oil (A),
  • the mineral oil (A) has a 40° C. kinematic viscosity of 100 to 600 mm 2 /s and a sulfur content of 0.10 to 0.20% by mass,
  • the content of the mineral oil (A) is more than 0.5% by mass based on the total amount of the base oil.
  • the heat-treated oil of the present embodiment contains a base oil.
  • the base oil contains at least mineral oil (A), but may further contain mineral oil (B) and other base oil components.
  • the total content of mineral oil (A) and mineral oil (B) in the base oil is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and even more preferably 95% by mass or more. , 98% by mass or more, and more preferably consisting of mineral oil (A) alone or mineral oil (A) and mineral oil (B) alone.
  • the content of the mineral oil (A) is 0.8 to 99.2% by mass based on the total amount of the base oil, It is preferable that the content of the mineral oil (B) is 0.8 to 99.2% by mass based on the total amount of the base oil.
  • the content of the base oil is preferably 80.0% by mass or more, more preferably 85.0% by mass or more, and still more preferably 87.0% by mass, based on the total amount of the heat-treated oil. That's it.
  • mineral oil (A) one or more mineral oils conventionally used as base oils for lubricating oils have a kinematic viscosity at 40° C. of 100 to 600 mm 2 /s and a sulfur content of 0.10 to 0.20% by mass can be used.
  • Examples of the mineral oil (A) include atmospheric residual oils obtained by atmospheric distillation of crude oils such as paraffinic crude oil, intermediate crude oil, and naphthenic crude oil; Oil output: The distillate is subjected to one refining process such as solvent deasphalting, solvent extraction, hydrofinishing, hydrocracking, advanced hydrocracking, solvent dewaxing, catalytic dewaxing, hydroisomerization dewaxing, etc. Mineral oil etc. obtained by applying the above are mentioned.
  • a distillate obtained by further vacuum distillation of an atmospheric residue obtained by atmospheric distillation of a naphthenic crude oil is preferably used. Those obtained by solvent purification are preferably used.
  • a distillate may be subjected to hydrotreating within the range in which the effects of the present invention are exhibited, or may not be subjected to hydrotreating. However, those not subjected to hydrotreating are particularly preferred.
  • a mineral oil containing a specific sulfur compound that forms an appropriate sulfide film on the surface of the metal member during heat treatment to improve the luster is obtained. Therefore, it is preferably used in the heat-treated oil of the present embodiment. That is, the mineral oil (A) is obtained by solvent refining the distillate obtained by further vacuum-distilling the atmospheric residual oil obtained by atmospheric distillation of a naphthenic crude oil. Preferably, it is not subjected to various hydrotreatments such as hydrofinishing, hydrocracking, advanced hydrocracking, and hydroisomerization dewaxing.
  • the upper limit of the kinematic viscosity of the mineral oil (A) is from the viewpoint of good cooling performance, and the lower limit of the kinematic viscosity is the following range from the viewpoint of keeping the flash point high and suppressing the generation of soot. preferably.
  • the 40° C. kinematic viscosity of the mineral oil (A) is required to be 100 mm 2 /s or more, preferably 110 mm 2 /s or more, more preferably 120 mm 2 /s or more, and 600 mm 2 /s or less. 550 mm 2 /s or less is preferable, and 500 mm 2 /s or less is more preferable.
  • the upper and lower limits of these numerical ranges can be arbitrarily combined, and specifically, they must be 100 mm 2 /s to 600 mm 2 /s, preferably 110 mm 2 /s to 550 mm 2 /s. , 120 mm 2 /s to 500 mm 2 /s.
  • the 100° C. kinematic viscosity of the mineral oil (A) is preferably 3.0 mm 2 /s or more, more preferably 5.0 mm 2 /s or more, still more preferably 7.0 mm 2 /s or more, and 50.0 mm 2 /s or less is preferable, 40.0 mm 2 /s or less is more preferable, and 30.0 mm 2 /s or less is even more preferable.
  • the upper and lower limits of these numerical ranges can be arbitrarily combined, and specifically, 3.0 mm 2 /s to 50.0 mm 2 /s is preferable, and 5.0 mm 2 /s to 40.0 mm 2 /s is more preferable, and 7.0 mm 2 /s to 30.0 mm 2 /s is even more preferable.
  • the 40° C. kinematic viscosity and the 100° C. kinematic viscosity can be measured according to JIS K 2283:2000.
  • the mineral oil (A) preferably has a % CN of 29.0 to 47.0 by ring analysis (ndM method) from the viewpoint of selecting a mineral oil containing the above - mentioned specific sulfur compound. , 30.0 to 45.0, more preferably 32.0 to 43.0.
  • the mineral oil ( A ) preferably has a %CA of 5.0 to 25.0, more preferably 8.0 to 22.0, by ring analysis (ndM method). , 11.0 to 20.0 are more preferred.
  • ring analysis (ndM method) is performed according to ASTM D 3238-95.
  • the content of the mineral oil (A), based on the total amount (100% by mass) of the base oil, must be more than 0.5% by mass, preferably 0.7 to 100% by mass, more preferably 0.8 to 100% by mass, still more preferably 0.9 to 100% by mass.
  • the mineral oil (A) used in the present embodiment has a sulfur content of 0.10 to 0.20% by mass based on the total amount of the mineral oil (A). Values measured according to JIS K 2541-7:2013 wavelength dispersive X-ray fluorescence method are shown.
  • the sulfur content of mineral oil (A) is preferably 0.11 to 0.17% by mass.
  • the base oil may further contain a mineral oil (B) in addition to the mineral oil (A) described above.
  • a mineral oil (B) one or more selected from mineral oils conventionally used as base oils for lubricating oils can be used. It must be 100 mass ppm or less. If the sulfur content is more than 100 ppm by mass, the sulfur compounds contained in the mineral oil may sulfurize the surface of the metal member during heat treatment, resulting in discoloration.
  • Examples of the mineral oil (B) include atmospheric residual oil obtained by atmospheric distillation of crude oil such as paraffinic crude oil, intermediate crude oil, and naphthenic crude oil; Oil output: The distillate is subjected to one refining process such as solvent deasphalting, solvent extraction, hydrofinishing, hydrocracking, advanced hydrocracking, solvent dewaxing, catalytic dewaxing, hydroisomerization dewaxing, etc. Mineral oil etc. obtained by applying the above are mentioned.
  • the base oil may contain base oil components other than the above mineral oil (A) and mineral oil (B).
  • Other base oil components are not particularly limited as long as they do not correspond to the mineral oil (A) or mineral oil (B) described above.
  • Atmospheric residue obtained by distillation; Distillate oil obtained by vacuum distillation of the atmospheric residue; Solvent deasphalting, solvent extraction, hydrofinishing, hydrocracking, advanced hydrogenation Mineral oils obtained by one or more refining treatments such as cracking, solvent dewaxing, catalytic dewaxing, hydroisomerization dewaxing, etc. can be mentioned, and various synthetic oils can also be used.
  • the heat-treated oil of the present embodiment may contain a sulfur-containing synthetic additive, but from the viewpoint of improving the thermal stability of the heat-treated oil and suppressing deterioration of luster due to sludge generation, the content is It is preferably less than 100 ppm by mass, more preferably less than 10 ppm by mass, based on the total amount of the heat-treated oil.
  • the above-mentioned sulfur-containing synthetic additives include sulfides and sulfones. Therefore, in the heat-treated oil of the present embodiment, the total content of sulfides and sulfones is less than 100 ppm by mass based on the total amount of the heat-treated oil. It is preferably less than 10 ppm by mass, more preferably less than 10 ppm by mass.
  • the heat-treated oil of the present embodiment may further contain additives commonly used in heat-treated oil, if desired.
  • additives include, for example, vapor film breakers, gloss improvers, antioxidants, and detergent-dispersants, and one or more selected from these may be used.
  • the heat-treated oil of the present embodiment is a heat-treated oil containing, in addition to the above base oil, one or more selected from a vapor film breaker, a brightness improver, an antioxidant, and a detergent-dispersant.
  • it may be a heat-treated oil consisting only of the above base oil and one or more additives selected from vapor film breakers, gloss improvers, antioxidants, and detergent-dispersants.
  • vapor film breaking agent examples include ethylene- ⁇ -olefin copolymers (where the number of carbon atoms in the ⁇ -olefin is 3 to 20) such as ethylene-propylene copolymers; hydrogenation of the ethylene- ⁇ -olefin copolymers; substance; ⁇ -olefin polymer having 5 to 20 carbon atoms such as 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, and 1-octadecene; C3 or 4 olefin polymers such as polypropylene, polybutene, and polyisobutylene; Hydrogenated products of the olefin polymers; Polymer compounds such as polymethacrylates, polyacrylates, polystyrenes, and petroleum resins; Asphalt etc.
  • ethylene- ⁇ -olefin copolymers such as ethylene-propylene copolymers
  • the vapor film breaking agent preferably has a number average molecular weight (Mn) of usually 800 to 100,000.
  • the number average molecular weight (Mn) of the vapor film breaking agent is a polystyrene-equivalent value measured using gel permeation chromatography (GPC).
  • the content of the vapor film breaking agent is preferably 0.5% by mass to 18% by mass, more preferably 1.0% by mass to 16% by mass, and still more preferably 2.0% by mass, based on the total amount of the heat-treated oil. 15% by mass.
  • luster enhancer examples include oils and fats, fatty acids, alkylsuccinic acids such as alkylsuccinimide, alkenylsuccinic acids such as alkenylsuccinimide, and substituted hydroxyaromatic carboxylic acid ester derivatives. These luster improvers may be used singly or in combination of two or more.
  • the content of the glossiness improver is preferably 0.1% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.3% by mass to 3.0% by mass, and still more preferably 0.1% by mass to 5.0% by mass, based on the total amount of the heat-treated oil. 4% by mass to 2.0% by mass.
  • antioxidants examples include phenol antioxidants and amine antioxidants.
  • Phenolic antioxidants include, for example, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2,6-di-tert-butyl-4-ethylphenol, 2,4,6-tri-tert- Butylphenol, 2,6-di-tert-butyl-4-hydroxymethylphenol, 2,6-di-tert-butylphenol, 2,4-dimethyl-6-tert-butylphenol, 2,6-di-tert-butyl- 4-(N,N-dimethylaminomethyl)phenol, 2,6-di-tert-amyl-4-methylphenol, n-octadecyl-3-(4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl) Monocyclic phenols such as propionate; 4,4′-methylenebis(2,6-di-tert-butylphenol), 4,4′-isopropylidene
  • diphenylamine-based antioxidants include alkylated diphenylamines having an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and specific examples include diphenylamine, monooctyldiphenylamine, monononyldiphenylamine, and 4,4'-dibutyldiphenylamine. , 4,4′-dihexyldiphenylamine, 4,4′-dioctyldiphenylamine, 4,4′-dinonyldiphenylamine, tetrabutyldiphenylamine, tetrahexyldiphenylamine, tetraoctyldiphenylamine, and tetranonyldiphenylamine.
  • naphthylamine-based antioxidants include alkyl-substituted phenyl- ⁇ -naphthylamines having 3 to 20 carbon atoms, and specific examples include ⁇ -naphthylamine, phenyl- ⁇ -naphthylamine, butylphenyl- ⁇ -naphthylamine, hexylphenyl- ⁇ -naphthylamine, octylphenyl- ⁇ -naphthylamine, nonylphenyl- ⁇ -naphthylamine and the like. These antioxidants may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
  • the content of the antioxidant is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, and still more preferably 0.1% by mass, based on the total amount of the heat-treated oil. % to 2.0% by mass.
  • detergent dispersant for example, one or more selected from the group consisting of metallic detergents and ashless dispersants can be used.
  • Metal-based detergents include, for example, metal sulfonates, metal salicylates, and metal phenates.
  • metals constituting the metallic detergent include alkali metals such as sodium and potassium, and alkaline earth metals such as magnesium, calcium and barium.
  • Ashless dispersants include alkenyl succinimides, boron-containing alkenyl succinimides, benzylamines, boron-containing benzylamines, succinic acid esters, fatty acids and monovalent or divalent dispersants represented by succinic acid. Examples thereof include carboxylic acid amides.
  • These detergent-dispersants may be used singly or in combination of two or more. The content of the detergent-dispersant is 0.01% by mass to 5.0% by mass based on the total amount of the heat-treated oil.
  • the heat-treated oil of the present embodiment has a sulfur content of preferably 5 ppm to 2,000 ppm by mass, more preferably 8 ppm to 800 ppm by mass, and still more preferably 10 ppm by mass, based on the total amount of the heat-treated oil composition. ⁇ 500 mass ppm.
  • the heat-treated oil of the present embodiment has a 40° C. kinematic viscosity set according to the desired oil temperature during heat treatment such as quenching.
  • Heat-treated oils are classified into cold oils that are used at low temperatures, hot oils that are used at high temperatures, and semi-hot oils that are used at intermediate temperatures.
  • Cold oil is classified into one type according to JIS K2242:2012, and semi-hot oil and hot oil are classified into two types according to JIS K2242:2012.
  • the 40° C. kinematic viscosity is preferably 5 mm 2 /s or more and less than 40 mm 2 /s.
  • the 40° C. kinematic viscosity is more preferably 40 mm 2 /s or more and 500 mm 2 /s or less.
  • the method for producing the heat-treated oil of this embodiment is not particularly limited.
  • only the mineral oil (A) that satisfies the above-mentioned 40 ° C. kinematic viscosity and sulfur content may be used as the heat-treated oil as it is, but the mineral oil (A) and the mineral oil (B ), other base oil components and one or more selected from the group consisting of additives.
  • the heat treatment oil of the present embodiment can improve the luster of the metal material after heat treatment such as quenching by using it in heat treatment such as quenching.
  • it can be suitably used as a heat treatment oil composition when performing heat treatment such as quenching on various alloy steels such as carbon steel, nickel-manganese steel, chromium-molybdenum steel and manganese steel. Therefore, the present invention provides a method for heat-treating a metal member using the heat-treating oil of this embodiment for heat treatment such as quenching of a metal material.
  • the oil temperature of the heat-treated oil is preferably set to 120° C. or higher, more preferably 170° C. to 250° C. when the heat treatment is high-temperature quenching.
  • the metal member manufacturing method of the present embodiment performs high-temperature quenching including a cooling step of cooling the heated metal member by immersing it in the heat-treated oil whose oil temperature is maintained at 120 ° C. or higher. More preferably, the oil temperature in the cooling step is maintained at 170°C to 250°C.
  • the mineral oil (A) has a 40° C. kinematic viscosity of 100 to 600 mm 2 /s and a sulfur content of 0.10 to 0.20% by mass
  • the content of the mineral oil (A) is 0.8 to 99.2% by mass based on the total amount of the base oil
  • the heat-treated oil according to [5] wherein the content of the mineral oil (B) is 0.8 to 99.2% by mass based on the total amount of the base oil.
  • a metal member that undergoes high-temperature quenching treatment including a cooling step of cooling the heated metal member by immersing it in the heat-treated oil according to any one of [1] to [6] in which the oil temperature is maintained at 120 ° C. or higher. manufacturing method.
  • the sulfur content of the mineral oil (A), mineral oil (B), and other mineral oils used in each example and each comparative example and the heat-treated oil prepared in each example and each comparative example was 0.05% by mass (500 mass ppm ), in the case of less than JIS K 2541-6: 2013 ultraviolet fluorescence method, and in the case of 0.05% by mass (500 mass ppm) or more, JIS K 2541-7: 2013 wavelength dispersion It was measured according to the fluorescent X-ray method.
  • Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 9 The components shown below were added in the amounts shown in Tables 1 and 2 and thoroughly mixed to obtain a heat-treated oil. Details of each component used in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 9 are as shown below.
  • ⁇ Mineral oil (A)> Mineral oil A1 (obtained by solvent extraction of a lubricating oil fraction obtained by vacuum distillation of a naphthenic base crude oil. 40° C. kinematic viscosity: 137.3 mm 2 /s, 100° C. kinematic viscosity: 10.02 mm 2 /s, sulfur content: 0.12% by mass, naphthene content (% C N ): 41.5, aromatic content (% C A ): 13.1)
  • Mineral oil A2 (obtained by solvent extraction of a lubricating oil fraction obtained by vacuum distillation of a naphthenic base crude oil. 40° C. kinematic viscosity: 316.2 mm 2 /s, 100° C.
  • kinematic viscosity 16.52 mm 2 /s, sulfur content: 0.14% by mass, naphthene content (% C N ): 36.0, aromatic content (% C A ): 15.5)
  • Mineral oil A3 obtained by solvent extraction of a lubricating oil fraction obtained by vacuum distillation of a naphthenic crude oil. 40° C. kinematic viscosity: 480.8 mm 2 /s, 100° C.
  • kinematic viscosity 22.19 mm 2 /s, sulfur content: 0.16% by mass, naphthene content (% C N ): 33.7, aromatic content (% C A ): 14.4)
  • ⁇ Mineral oil (B)> Mineral oil B1 (a lubricating oil fraction obtained by atmospheric distillation and vacuum distillation of intermediate crude oil is mixed with deasphalted oil obtained by solvent deasphalting of vacuum distillation residue oil, and hydrocracked 40° C.
  • kinematic viscosity 408.8 mm 2 /s, 100° C.
  • kinematic viscosity 32.07 mm 2 /s, sulfur content: 96 mass ppm, naphthene content (% CN): 25.1, fragrance Group (% C A ): 3.6)
  • Mineral oil C1 deasphalted oil obtained by solvent deasphalting vacuum distillation residue oil obtained by atmospheric distillation and vacuum distillation of intermediate crude oil, obtained by hydrofinishing after solvent extraction 40° C.
  • kinematic viscosity 495.8 mm 2 /s, 100° C.
  • kinematic viscosity 31.79 mm 2 /s, sulfur content: 1.18% by mass, naphthene content (% CN): 23.3, aromatic content (% C A ): 7.0)
  • Mineral oil C2 deasphalted oil obtained by solvent deasphalting vacuum distillation residue obtained by atmospheric distillation and vacuum distillation of intermediate crude oil, obtained by hydrofinishing after solvent extraction 40° C.
  • kinematic viscosity 479.5 mm 2 /s, 100° C.
  • kinematic viscosity 31.65 mm 2 /s, sulfur content: 0.47% by mass, naphthene content (% CN): 23.6, aromatic content (% C A ): 5.8) ⁇
  • Mineral oil C3 obtained by hydrofinishing after solvent extraction for lubricating oil fractions obtained by atmospheric distillation and vacuum distillation of intermediate crude oil. 40 ° C kinematic viscosity: 20.10 mm 2 / s , 100° C.
  • kinematic viscosity 4.070 mm 2 /s, sulfur content: 1000 mass ppm, naphthene content (% C N ): 28.2, aromatic content (% C A ): 4.9) ⁇
  • Mineral oil C4 obtained by hydrofinishing after solvent extraction for lubricating oil fractions obtained by atmospheric distillation and vacuum distillation of intermediate crude oil. 40 ° C kinematic viscosity: 102.5 mm 2 / s , 100° C.
  • kinematic viscosity 11.300 mm 2 /s, sulfur content: 5300 mass ppm, naphthene content (% C N ): 24.1, aromatic content (% C A ): 7.0)
  • Mineral oil C5 obtained by subjecting a lubricating oil fraction obtained by vacuum distillation of a naphthenic base crude oil to solvent extraction. 40° C. kinematic viscosity: 27.13 mm 2 /s, 100° C. kinematic viscosity: 4. 158 mm 2 /s, sulfur content: 700 mass ppm, naphthene content (% C N ): 47.3, aromatic content (% C A ): 10.2)
  • the dumbbell-shaped steel S45C and the columnar steel SUJ2 were bound at the center to bind the dumbbell-shaped steel S45C and the columnar steel SUJ2 (see FIG. 1). . Then, after heating the test piece in a furnace with a mixed gas atmosphere of nitrogen and hydrogen, the test piece was put into the heat-treated oil composition and quenched to conduct a quenching test.
  • the conditions of the hardening test were as follows.
  • the brightness of the quenched test piece was evaluated based on the following criteria, focusing on "brightness”, “coloration of edge”, and “coloration of contact portion”.
  • the brilliance of the test piece was comprehensively evaluated according to the following criteria.
  • Appearance samples with predetermined coloring were produced, and the colors of test pieces after quenching and visual observation were compared and evaluated. The degree of coloring of the appearance sample is indicated by the numerical values shown below. 0: No coloring at all. 1: There is light coloring. 2: There is dark brown to black coloring. (Coloring of edges) The end of the test piece (see FIG.
  • Evaluation S The sum of the evaluation results for “brightness”, “coloration at the edge”, and “coloration at the contact portion” is 0.
  • Evaluation A The sum of the evaluation results for “brightness,” “coloration at the edge,” and “coloration at the contact portion” is 1.
  • Evaluation B The sum of the evaluation results for “brightness,” “coloration at the edge,” and “coloration at the contact portion” is 2.
  • Evaluation C The sum of the evaluation results for “brightness,” “coloration at the edge,” and “coloration at the contact portion” is 3 or more. The evaluation was C when any evaluation result was 2 or more.
  • the heat-treated oil composition rated as S has extremely excellent luster.
  • the heat-treated oil composition evaluated as A has excellent luster.
  • the heat-treated oil composition rated as B is slightly inferior in luster.
  • the heat-treated oil composition evaluated as C is inferior in luster.
  • the lubricating oil compositions of Examples 1 to 8 which satisfy all the constitutions of the present invention, are excellent in luster and thermal stability.
  • the lubricating oil compositions of Comparative Examples 1-9 are inferior to the lubricating oil compositions of Examples 1-8 in luster and thermal stability.

Landscapes

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

Abstract

鉱油（Ａ）を含む基油を含有する熱処理油であって、前記鉱油（Ａ）は４０℃動粘度が１００～６００ｍｍ２／ｓであり、かつ硫黄分含有量が０．１０～０．２０質量％であり、前記鉱油（Ａ）の含有量が、前記基油の全量基準で０．５質量％超である熱処理油により、熱安定性に優れ、光輝性の長期的に維持することができる熱処理油を提供する。

Description

熱処理油
　本発明は、熱処理油に関する。
　鋼材等の金属材料は、その性質の改善を目的として、焼入れ、焼戻し、焼なまし、及び焼ならし等の熱処理を施されることがある。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る。焼入れによって、金属材料は非常に硬くなり、機械的強度が向上する。
　焼入れ用の冷却剤としては、熱処理油組成物が広く用いられている。熱処理油組成物には、冷却剤としての性能に加え、焼入れ後の金属材料の商品価値を高める観点から、焼入れ前の金属材料の表面光沢を焼入れ後も保持する性能も要求される。すなわち、熱処理油組成物には、焼入れ後の金属材料の光輝性を良好なものとする性能が要求される。
　例えば、特許文献１では、硫黄分が３００質量ｐｐｍ以下である鉱油および合成油のうち少なくとも１種と、硫黄及び硫黄化合物の少なくとも１種を配合して全硫黄分を３質量ｐｐｍ～１０００質量ｐｐｍに調整した基油、及びスルホン酸のアルカリ土類金属塩、フェノールのアルカリ土類金属塩、アルケニルコハク酸誘導体、脂肪酸、脂肪酸誘導体、フェノール系酸化防止剤、およびアミン系酸化防止剤よりなる群から選ばれた少なくとも１種とを含有してなる熱処理油組成物を用いることによって、焼入れ後の金属材料の光輝性を良好なものとすることが提案されている。
特開平７－０７０６３２号公報
　しかしながら、本発明者らが検討した結果、これらの添加剤を添加した熱処理油であっても、熱安定性に問題があったり、光輝性を長期的に維持することが難しいという問題が有った。
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、熱安定性に優れ、光輝性を長期的に維持することができる熱処理油を提供することを課題とする。
　本発明者らが鋭意検討した結果、特定の鉱油を配合した熱処理油により、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させた。
　即ち、本発明は、下記［１］及び［２］を提供する。
［１］　鉱油（Ａ）を含む基油を含有する熱処理油であって、
　前記鉱油（Ａ）は４０℃動粘度が１００～６００ｍｍ２／ｓであり、かつ硫黄分含有量が０．１０～０．２０質量％であり、
　前記鉱油（Ａ）の含有量が、前記基油の全量基準で０．５質量％超である熱処理油。
［２］　加熱した金属部材を、油温を１２０℃以上に維持した［１］の熱処理油に浸漬して冷却する冷却工程を含む高温焼入れ処理を行う金属部材の製造方法。
　本発明によれば熱安定性に優れ、光輝性を長期的に維持することができる熱処理油を提供することが可能となる。
実施例で用いた試験片について、目視観察を行った「端部」及び「接触部」の位置を示す図である。
　本明細書に記載された数値範囲の上限値および下限値は任意に組み合わせることができる。例えば、数値範囲として「Ａ～Ｂ」及び「Ｃ～Ｄ」が記載されている場合、「Ａ～Ｄ」及び「Ｃ～Ｂ」の数値範囲も、本発明の範囲に含まれる。
　また、本明細書に記載された数値範囲「下限値～上限値」は、特に断りのない限り、下限値以上、上限値以下であることを意味する。
　また、本明細書において、実施例の数値は、上限値又は下限値として用いられ得る数値である。
［熱処理油］
　本実施形態の熱処理油は、鉱油（Ａ）を含む基油を含有する熱処理油であって、
　前記鉱油（Ａ）は４０℃動粘度が１００～６００ｍｍ２／ｓであり、かつ硫黄分含有量が０．１０～０．２０質量％であり、
　前記鉱油（Ａ）の含有量が、前記基油の全量基準で０．５質量％超である。
　本発明者らが上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の鉱油に含まれる硫黄分により、熱安定性に優れるとともに、光輝性を長期的に維持できる熱処理油を提供し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
　以下、本実施形態の熱処理油に含まれる各成分について説明する。
＜基油＞
　本実施形態の熱処理油は、基油を含有する。
　当該基油は、少なくとも鉱油（Ａ）を含有するものであるが、さらに鉱油（Ｂ）やその他の基油成分をも含有していてもよい。
　上記基油は、鉱油（Ａ）及び鉱油（Ｂ）の合計含有量が８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがさらに好ましく、９８質量％以上であることが特に好ましく、さらに鉱油（Ａ）のみからなるものであるか、鉱油（Ａ）及び鉱油（Ｂ）のみからなるものであることが特に好ましい。
　上記基油が鉱油（Ａ）及び鉱油（Ｂ）のみからなるものである場合、前記鉱油（Ａ）の含有量が、前記基油の全量基準で０．８～９９．２質量％であり、前記鉱油（Ｂ）の含有量が、前記基油の全量基準で０．８～９９．２質量％である事が好ましい。
　本実施態様の熱処理油において、上記基油の含有量は、熱処理油の全量基準で、好ましくは８０．０質量％以上、より好ましくは８５．０質量％以上、更に好ましくは８７．０質量％以上である。
＜鉱油（Ａ）＞
　前記鉱油（Ａ）としては、従来、潤滑油の基油として用いられている鉱油から選択される１種以上より、４０℃動粘度が１００～６００ｍｍ２／ｓであり、かつ硫黄分含有量が０．１０～０．２０質量％のものを使用することができる。
　前記鉱油（Ａ）としては、例えば、パラフィン基原油、中間基原油、ナフテン基原油等の原油を常圧蒸留して得られる常圧残油；前記常圧残油を減圧蒸留して得られる留出油；当該留出油を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化仕上げ、水素化分解、高度水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化異性化脱ろう等の精製処理を１つ以上施して得られる鉱油等が挙げられる。
　前記鉱油（Ａ）としては、ナフテン基原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を、さらに減圧蒸留して得られた留出油が好ましく用いられ、特に、さらに当該留出油に対して溶剤精製を行って得られたものが好ましく用いられる。
　また、鉱油（Ａ）としては、留出油に対して、本発明の効果が奏する範囲内で水素化処理を行ったものであっても、水素化処理を行っていないものであってもよいが、水素化処理を施していないものが特に好ましい。留出油に対する水素化処理を避けることで、留出油中に含まれる、熱処理時に金属部材表面に適度な硫化物被膜を形成して光輝性を改善する特定の硫黄化合物が残存した鉱油が得られるため、本実施形態の熱処理油において好適に用いられる。
　すなわち、前記鉱油（Ａ）としては、ナフテン基原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を、さらに減圧蒸留して得られた留出油に対して溶剤精製を行って得られたものであって、水素化仕上げや水素化分解、高度水素化分解、水素化異性化脱ロウ等の各種水素化処理を行っていないものが好ましい。
　前記鉱油（Ａ）の動粘度は、上限値は冷却性能が良好なものとする観点から、下限値は引火点を高く保ち、油煙の発生を抑制した熱処理油とする観点から、以下の範囲とすることが好ましい。
　前記鉱油（Ａ）の４０℃動粘度は、１００ｍｍ２／ｓ以上である事を要し、１１０ｍｍ２／ｓ以上が好ましく、１２０ｍｍ２／ｓ以上がより好ましく、また、６００ｍｍ２／ｓ以下である事を要し、５５０ｍｍ２／ｓ以下が好ましく、５００ｍｍ２／ｓ以下がより好ましい。これらの数値範囲の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができ、具体的には、１００ｍｍ２／ｓ～６００ｍｍ２／ｓである事を要し、１１０ｍｍ２／ｓ～５５０ｍｍ２／ｓが好ましく、１２０ｍｍ２／ｓ～５００ｍｍ２／ｓがより好ましい。
　前記鉱油（Ａ）の１００℃動粘度は、３．０ｍｍ２／ｓ以上が好ましく、５．０ｍｍ２／ｓ以上がより好ましく、７．０ｍｍ２／ｓ以上が更に好ましく、また、５０．０ｍｍ２／ｓ以下が好ましく、４０．０ｍｍ２／ｓ以下がより好ましく、３０．０ｍｍ２／ｓ以下が更に好ましい。これらの数値範囲の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができ、具体的には、３．０ｍｍ２／ｓ～５０．０ｍｍ２／ｓが好ましく、５．０ｍｍ２／ｓ～４０．０ｍｍ２／ｓがより好ましく、７．０ｍｍ２／ｓ～３０．０ｍｍ２／ｓが更に好ましい。
　前記４０℃動粘度及び前記１００℃動粘度は、ＪＩＳ　Ｋ　２２８３：２０００に準拠して測定することができる。
　前記鉱油（Ａ）としては、前述の特定の硫黄化合物を含む鉱油を選択する観点から、環分析（ｎ－ｄ－Ｍ法）による％ＣＮが、２９．０～４７．０のものが好ましく、３０．０～４５．０のものがより好ましく、３２．０～４３．０のものがさらに好ましい。
　同様に、鉱油（Ａ）としては、環分析（ｎ－ｄ－Ｍ法）による％ＣＡが、５．０～２５．０のものが好ましく、８．０～２２．０のものがより好ましく、１１．０～２０．０のものが更に好ましい。
　なお、本明細書において、環分析（ｎ－ｄ－Ｍ法）は、ＡＳＴＭ　Ｄ　３２３８－９５に準拠して実施される。
　本実施形態の熱処理油において、前記鉱油（Ａ）の含有量は、前記基油の全量（１００質量％）基準で、０．５質量％超である事を要し、好ましくは０．７～１００質量％、より好ましくは０．８～１００質量％、さらに好ましくは０．９～１００質量％である。
　上述のように、本実施形態で用いる鉱油（Ａ）は、鉱油（Ａ）の全量基準における硫黄分含有量が０．１０～０．２０質量％のものであるが、当該硫黄含有量は、ＪＩＳ　Ｋ　２５４１－７：２０１３の波長分散蛍光Ｘ線法に準拠して測定した値を示す。
　鉱油（Ａ）の硫黄分含有量は、好ましくは０．１１～０．１７質量％である。
＜鉱油（Ｂ）＞
　前記基油は、上述の鉱油（Ａ）とは別に、さらに鉱油（Ｂ）を含有していてもよい。
　鉱油（Ｂ）としては、従来、潤滑油の基油として用いられている鉱油から選択される１種以上のものを使用することができるが、鉱油（Ｂ）の全量基準における硫黄分含有量が１００質量ｐｐｍ以下のものである事を要する。硫黄分含有量が１００質量ｐｐｍ超であると、鉱油が含有する硫黄化合物が、熱処理時に金属部材の表面を硫化させ、変色させてしまう虞がある。
　前記鉱油（Ｂ）としては、例えば、パラフィン基原油、中間基原油、ナフテン基原油等の原油を常圧蒸留して得られる常圧残油；前記常圧残油を減圧蒸留して得られる留出油；当該留出油を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化仕上げ、水素化分解、高度水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化異性化脱ろう等の精製処理を１つ以上施して得られる鉱油等が挙げられる。
＜その他の基油成分＞
　前記基油は、上述の鉱油（Ａ）及び鉱油（Ｂ）以外のその他の基油成分を含有していてもよい。
　その他の基油成分は、上述の鉱油（Ａ）や鉱油（Ｂ）に該当するもの以外であれば特に制限は無く、例えば、パラフィン基原油、中間基原油、ナフテン基原油等の原油を常圧蒸留して得られる常圧残油；前記常圧残油を減圧蒸留して得られる留出油；当該留出油を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化仕上げ、水素化分解、高度水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化異性化脱ろう等の精製処理を１つ以上施して得られる鉱油等が挙げられ、また各種合成油を用いることもできる。
＜含硫黄合成添加剤＞
　本実施形態の熱処理油は、含硫黄合成添加剤を含んでいてもよいが、熱処理油の熱安定性を改善するとともに、スラッジの発生による光輝性の悪化を抑制する観点から、その含有量は熱処理油の全量基準で１００質量ｐｐｍ未満であることが好ましく、１０質量ｐｐｍ未満であることがより好ましい。
　上述の含硫黄合成添加剤としては、スルフィド類やスルホン類が挙げられ、従って本実施形態の熱処理油は、スルフィド類及びスルホン類の合計含有量が、熱処理油の全量基準で１００質量ｐｐｍ未満であることが好ましく、１０質量ｐｐｍ未満であることがより好ましい。
＜添加剤＞
　本実施形態の熱処理油は、さらに所望により、熱処理油において慣用されている添加剤を配合してもよい。このような添加剤としては、例えば、蒸気膜破断剤、光輝性向上剤、酸化防止剤、及び清浄分散剤が挙げられ、これらから選択される１種以上を用いることができる。
　すなわち、本実施形態の熱処理油は、上記基油に加えて、更に蒸気膜破断剤、光輝性向上剤、酸化防止剤、及び清浄分散剤から選択される１種以上を含む熱処理油であってもよく、上記基油と、蒸気膜破断剤、光輝性向上剤、酸化防止剤、及び清浄分散剤から選択される１種以上の添加剤とのみからなる熱処理油であってもよい。
（蒸気膜破断剤）
　蒸気膜破断剤としては、例えば、エチレン－プロピレン共重合体等のエチレン－α－オレフィン共重合体（α－オレフィンの炭素数は３～２０）；当該エチレン－α－オレフィン共重合体の水素添加物；１－ヘキセン、１－オクテン、１－デセン、１－ドデセン、１－テトラデセン、１－ヘキサデセン、及び１－オクタデセン等の炭素数５～２０のα－オレフィン重合体；当該α－オレフィン重合体の水素添加物；ポリプロピレン、ポリブテン、及びポリイソブチレン等の炭素数３又は４のオレフィン重合体；当該オレフィン重合体の水素添加物；ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリスチレン、及び石油樹脂等の高分子化合物；アスファルト等が挙げられる。
　これらの蒸気膜破断剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　蒸気膜破断剤の数平均分子量（Ｍｎ）は、通常８００～１００，０００であることが好ましい。蒸気膜破断剤の数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）を用いて計測されるポリスチレン換算の値である。
　蒸気膜破断剤の含有量は、熱処理油の全量基準で、好ましくは０．５質量％～１８質量％、より好ましくは１．０質量％～１６質量％、更に好ましくは２．０質量％～１５質量％である。
（光輝性向上剤）
　光輝性向上剤としては、例えば、油脂；油脂脂肪酸；アルキルコハク酸イミド等のアルキルコハク酸；アルケニルコハク酸イミド等のアルケニルコハク酸；置換ヒドロキシ芳香族カルボン酸エステル誘導体等が挙げられる。
　これらの光輝性向上剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　光輝性向上剤の含有量は、熱処理油の全量基準で、好ましくは０．１質量％～５．０質量％、より好ましくは０．３質量％～３．０質量％、更に好ましくは０．４質量％～２．０質量％である。
（酸化防止剤）
　酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤及びアミン系酸化防止剤等が挙げられる。
　フェノール系酸化防止剤としては、例えば、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－エチルフェノール、２，４，６－トリ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシメチルフェノール、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２，４－ジメチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノメチル）フェノール、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－アミル－４－メチルフェノール、ｎ－オクタデシル－３－（４－ヒドロキシ－３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）プロピオネート等の単環フェノール類；４，４’－メチレンビス（２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）、４，４’－イソプロピリデンビス（２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）、２，２’－メチレンビス（４－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）、４，４’－ビス（２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）、４，４’－ビス（２－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）、２，２’－メチレンビス（４－エチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）、４，４’－ブチリデンビス（３－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）、２，２’－チオビス（４－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）、４，４’－チオビス（３－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）等の多環フェノール類；等が挙げられる。
　アミン系酸化防止剤としては、例えば、ジフェニルアミン系酸化防止剤及びナフチルアミン系酸化防止剤等が挙げられる。
　ジフェニルアミン系酸化防止剤としては、例えば、炭素数３～２０のアルキル基を有するアルキル化ジフェニルアミン等が挙げられ、具体的には、ジフェニルアミン、モノオクチルジフェニルアミン、モノノニルジフェニルアミン、４，４’－ジブチルジフェニルアミン、４，４’－ジヘキシルジフェニルアミン、４，４’－ジオクチルジフェニルアミン、４，４’－ジノニルジフェニルアミン、テトラブチルジフェニルアミン、テトラヘキシルジフェニルアミン、テトラオクチルジフェニルアミン、及びテトラノニルジフェニルアミン等が挙げられる。
　ナフチルアミン系酸化防止剤としては、例えば、炭素数３～２０のアルキル置換フェニル－α－ナフチルアミン等が挙げられ、具体的には、α－ナフチルアミン、フェニル－α－ナフチルアミン、ブチルフェニル－α－ナフチルアミン、ヘキシルフェニル－α－ナフチルアミン、オクチルフェニル－α－ナフチルアミン、及びノニルフェニル－α－ナフチルアミン等が挙げられる。
　これらの酸化防止剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　酸化防止剤の含有量は、熱処理油の全量基準で、好ましくは０．０１質量％～５．０質量％、より好ましくは０．０５質量％～３．０質量％、更に好ましくは０．１質量％～２．０質量％である。
（清浄分散剤）
　清浄分散剤としては、例えば、金属系清浄剤及び無灰系分散剤からなる群から選択される１種以上を用いることができる。
　金属系清浄剤としては、例えば、金属スルホネート、金属サリチレート、及び金属フェネート等が挙げられる。
　金属系清浄剤を構成する金属としては、例えば、ナトリウム及びカリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、及びバリウム等のアルカリ土類金属が挙げられる。
　無灰系分散剤としては、アルケニルコハク酸イミド類、ホウ素含有アルケニルコハク酸イミド類、ベンジルアミン類、ホウ素含有ベンジルアミン類、コハク酸エステル類、脂肪酸あるいはコハク酸で代表される一価又は二価カルボン酸アミド類等が挙げられる。
　これらの清浄分散剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　清浄分散剤の含有量は、熱処理油の全量基準で、０．０１質量％～５．０質量％である。
［熱処理油の物性値］
＜硫黄分＞
　本実施形態の熱処理油は、硫黄分が、熱処理油組成物の全量基準で、好ましくは５質量ｐｐｍ～２，０００質量ｐｐｍ、より好ましくは８質量ｐｐｍ～８００質量ｐｐｍ、更に好ましくは１０質量ｐｐｍ～５００質量ｐｐｍである。
＜４０℃動粘度＞
　本実施形態の熱処理油は、焼入れ等の熱処理時における所望の油温に応じて４０℃動粘度が設定される。
　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、これらの中間の油温で使用するセミホット油に区分される。コールド油は、ＪＩＳ　Ｋ２２４２：２０１２の１種に区分され、セミホット油及びホット油は、ＪＩＳ　Ｋ２２４２：２０１２の２種に区分される。
　本実施形態の熱処理油がコールド油として用いられる場合、４０℃動粘度は、５ｍｍ２／ｓ以上４０ｍｍ２／ｓ未満であることが好ましい。
　本実施形態の熱処理油がセミホット油又はホット油として用いられる場合、４０℃動粘度は、４０ｍｍ２／ｓ以上５００ｍｍ２／ｓ以下であることがより好ましい。
［熱処理油の製造方法］
　本実施態様の熱処理油の製造方法は、特に限定されない。
　本実施態様の熱処理油の製造方法においては、上述の４０℃動粘度及び硫黄分含有量を満たす鉱油（Ａ）のみをそのまま熱処理油としてもよいが、鉱油（Ａ）と、上述の鉱油（Ｂ）、その他の基油成分及び添加剤からなる群から選択される１種以上とを混合する工程を有する製造方法であってもよい。
［熱処理油の用途］
　本実施態様の熱処理油は、金属材料の焼入れ等の熱処理の際に用いることで、焼入れ等の熱処理後の金属材料の光輝性を良好なものとできる。例えば、炭素鋼、ニッケル－マンガン鋼、クロム－モリブデン鋼、マンガン鋼等の各種合金鋼に焼入れ等の熱処理を行う際の熱処理油組成物として好適に用いることができる。
　したがって、本発明は、本実施態様の熱処理油を金属材料の焼入れ等の熱処理の際に用いる、金属部材の熱処理方法を提供する。この際、熱処理油の油温は、熱処理が高温焼入れ処理である場合、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１７０℃～２５０℃に設定される。
［金属部材の製造方法］
　本実施態様の金属部材の製造方法は、加熱した状態の金属部材を、油温を１２０℃以上に維持した上記熱処理油に浸漬して冷却する冷却工程を含む高温焼入れ処理を行うものである。
　上記冷却工程における油温は、１７０℃～２５０℃に維持することがより好ましい。
［提供される本発明の一態様］
　本発明の一態様によれば、下記［１］～［７］が提供される。
［１］　鉱油（Ａ）を含む基油を含有する熱処理油であって、
　前記鉱油（Ａ）は４０℃動粘度が１００～６００ｍｍ２／ｓであり、かつ硫黄分含有量が０．１０～０．２０質量％であり、
　前記鉱油（Ａ）の含有量が、前記基油の全量基準で０．５質量％超である熱処理油。
［２］　前記鉱油（Ａ）のｎ－ｄ－Ｍ環分析による％ＣＡが５．０～２５．０である［１］に記載の熱処理油。
［３］　前記鉱油（Ａ）を、前記基油の全量基準で０．７～１００質量％含有する［１］又は［２］に記載の熱処理油。
［４］　含硫黄合成添加剤の配合量が、前記熱処理油の全量基準で１００質量ｐｐｍ未満である［１］～［３］のいずれかに記載の熱処理油。
［５］　前記基油が、さらに、硫黄分含有量が１００質量ｐｐｍ以下の鉱油（Ｂ）を含有する［１］～［４］のいずれかに記載の熱処理油。
［６］　前記鉱油（Ａ）の含有量が、前記基油の全量基準で０．８～９９．２質量％であり、
　前記鉱油（Ｂ）の含有量が、前記基油の全量基準で０．８～９９．２質量％である［５］に記載の熱処理油。
［７］　加熱した金属部材を、油温を１２０℃以上に維持した［１］～［６］のいずれかに記載の熱処理油に浸漬して冷却する冷却工程を含む高温焼入れ処理を行う金属部材の製造方法。
　本発明について、以下の実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例で用いた各成分及び得られた熱処理油の各種性状は、下記方法によって測定した。
［４０℃動粘度及び１００℃動粘度］
　各種鉱油及び熱処理油の４０℃動粘度及び１００℃動粘度を、ＪＩＳ　Ｋ　２２８３：２０００に準拠して測定又は算出した。
［硫黄分］
　各実施例及び各比較例において用いた鉱油（Ａ）、鉱油（Ｂ）、その他の鉱油並びに各実施例及び各比較例において調製した熱処理油の硫黄分は、０．０５質量％（５００質量ｐｐｍ）未満の測定の場合には、ＪＩＳ　Ｋ　２５４１－６：２０１３の紫外蛍光法に準拠し、０．０５質量％（５００質量ｐｐｍ）以上の場合には、ＪＩＳ　Ｋ　２５４１－７：２０１３の波長分散蛍光Ｘ線法に準拠して測定した。
［実施例１～８、及び比較例１～９］
　以下に示す各成分を、表１～２に示す含有量で加えて十分に混合し、熱処理油を得た。
　実施例１～８、及び比較例１～９で用いた各成分の詳細は、以下に示すとおりである。
＜鉱油（Ａ）＞
・鉱油Ａ１（ナフテン基原油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤抽出して得たもの。４０℃動粘度：１３７．３ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度：１０．０２ｍｍ２／ｓ、硫黄分：０．１２質量％、ナフテン分（％ＣN）：４１．５、芳香族分（％ＣＡ）：１３．１）
・鉱油Ａ２（ナフテン基原油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤抽出して得たもの。４０℃動粘度：３１６．２ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度：１６．５２ｍｍ２／ｓ、硫黄分：０．１４質量％、ナフテン分（％ＣN）：３６．０、芳香族分（％ＣＡ）：１５．５）
・鉱油Ａ３（ナフテン基原油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤抽出して得たもの。４０℃動粘度：４８０．８ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度：２２．１９ｍｍ２／ｓ、硫黄分：０．１６質量％、ナフテン分（％ＣN）：３３．７、芳香族分（％ＣＡ）：１４．４）
＜鉱油（Ｂ）＞
・鉱油Ｂ１（中間基原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対し、減圧蒸留残渣油を溶剤脱歴して得られた脱歴油を混合し、水素化分解を行って得たもの。４０℃動粘度：４０８．８ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度：３０．８８ｍｍ２／ｓ、硫黄分：１００質量ｐｐｍ未満、ナフテン分（％ＣN）：２７．０、芳香族分（％ＣＡ）：０．０）
・鉱油Ｂ２（中間基原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対し、水素化分解を行って得たもの。４０℃動粘度：８９．４１ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度：１０．７０ｍｍ２／ｓ、硫黄分：１００質量ｐｐｍ未満、ナフテン分（％ＣN）：２５．５、芳香族分（％ＣＡ）：３．７）
・鉱油Ｂ３（中間基原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対し、減圧蒸留残渣油を溶剤脱歴して得られた脱歴油を混合し、水素化分解を行って得たもの。４０℃動粘度：４４１．６ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度：３２．０７ｍｍ２／ｓ、硫黄分：９６質量ｐｐｍ、ナフテン分（％ＣN）：２５．１、芳香族分（％ＣＡ）：３．６）
＜その他の鉱油＞
・鉱油Ｃ１（中間基原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた減圧蒸留残渣油を、溶剤脱歴して得られた脱歴油に対し、溶剤抽出後に水素化仕上げを行って得たもの。４０℃動粘度：４９５．８ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度：３１．７９ｍｍ２／ｓ、硫黄分：１．１８質量％、ナフテン分（％ＣN）：２３．３、芳香族分（％ＣＡ）：７．０）
・鉱油Ｃ２（中間基原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた減圧蒸留残渣油を、溶剤脱歴して得られた脱歴油に対し、溶剤抽出後に水素化仕上げを行って得たもの。４０℃動粘度：４７９．５ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度：３１．６５ｍｍ２／ｓ、硫黄分：０．４７質量％、ナフテン分（％ＣN）：２３．６、芳香族分（％ＣＡ）：５．８）
・鉱油Ｃ３（中間基原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対し、溶剤抽出後に水素化仕上げを行って得たもの。４０℃動粘度：２０．１０ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度：４．０７０ｍｍ２／ｓ、硫黄分：１０００質量ｐｐｍ、ナフテン分（％ＣN）：２８．２、芳香族分（％ＣＡ）：４．９）
・鉱油Ｃ４（中間基原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対し、溶剤抽出後に水素化仕上げを行って得たもの。４０℃動粘度：１０２．５ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度：１１．３００ｍｍ２／ｓ、硫黄分：５３００質量ｐｐｍ、ナフテン分（％ＣN）：２４．１、芳香族分（％ＣＡ）：７．０）
・鉱油Ｃ５（ナフテン基原油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対し、溶剤抽出を行って得たもの。４０℃動粘度：２７．１３ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度：４．１５８ｍｍ２／ｓ、硫黄分：７００質量ｐｐｍ、ナフテン分（％ＣN）：４７．３、芳香族分（％ＣＡ）：１０．２）
　上記原料を、表１～表２に示す配合量（質量％）で十分に混合し、実施例１～８及び比較例１～９の熱処理油をそれぞれ調製し、以下に示す光輝性評価と熱安定性評価を行った。
＜光輝性評価＞
　「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）」を参考にして、焼入れ後の鋼材の光輝性の評価を行った。
　具体的には、ダンベル型の鋼材Ｓ４５Ｃ（径：１６ｍｍ、長さ：３０ｍｍ、硬度ＨＲＣ：１６）と円柱型の鋼材ＳＵＪ２（径：１０ｍｍ、長さ：３０ｍｍ、硬度ＨＲＣ：１５）とを組み合わせて試験片とした。詳細には、ＳＵＳ３０３製ワイヤーを用いて、ダンベル型の鋼材Ｓ４５Ｃと円柱型の鋼材ＳＵＪ２とを中央部で縛り、ダンベル型の鋼材Ｓ４５Ｃと円柱型の鋼材ＳＵＪ２とを結束した（図１を参照）。そして、窒素と水素との混合ガス雰囲気とした炉内で当該試験片を加熱した後、当該試験片を熱処理油組成物に投入して焼入れを行い、焼入れ試験を行った。
　焼入れ試験の条件は、以下の条件とした。
（ホット油想定試験）
　炉内温度：８５０℃
　炉内における試験片保持時間：炉内温度が８５０℃に到達してから４０分間
　熱処理油の温度：１２０℃
　熱処理油への試験片の浸漬時間（焼入れ時間）：１０分間
　焼入れを終えた試験片について、「明度」、「端部の着色」、及び「接触部の着色」に着目して、以下の基準に基づき、光輝性を評価した。また、「明度」、「端部の着色」、及び「接触部の着色」の評価結果に基づき、試験片の光輝性を以下の基準で総合評価した。
（明度）
　所定の着色を施した外観見本を作製して、焼入れ後の試験片の色と目視で比較評価した。外観見本の着色の程度は以下に示す数値で示される。
　　０：着色が全くない。
　　１：薄い着色がある。
　　２：黒褐色～黒色の着色がある。
（端部の着色）
　試験片の端部（図１を参照）を目視で観察し、以下の基準で評価した。
　　０：着色が全くないかほとんどない。
　　１：薄い着色が認められる。
　　２：黒褐色～黒色の着色が認められる。
（接触部の着色）
　試験片（ダンベル型の鋼材と円柱型の鋼材との接触部、図１を参照）を目視で観察し、以下の基準で評価した。
　　０：着色が全くないかほとんどない。
　　１：薄い着色が認められる。
　　２：黒褐色～黒色の着色が認められる。
（光輝性の総合評価）
　「明度」、「端部の着色」、及び「接触部の着色」の評価結果を用い、以下の基準に基づき総合評価を行った。
　　評価Ｓ：「明度」、「端部の着色」、及び「接触部の着色」の評価結果の総和が０
　　評価Ａ：「明度」、「端部の着色」、及び「接触部の着色」の評価結果の総和が１
　　評価Ｂ：「明度」、「端部の着色」、及び「接触部の着色」の評価結果の総和が２
　　評価Ｃ：「明度」、「端部の着色」、及び「接触部の着色」の評価結果の総和が３以上
　但し、「明度」、「端部の着色」、及び「接触部の着色」のいずれかの評価結果が２以上である場合には、評価はＣとした。
　評価Ｓである熱処理油組成物は、光輝性が極めて優れる。評価Ａである熱処理油組成物は、光輝性が優れる。一方、評価Ｂである熱処理油組成物は、光輝性がやや劣る。評価Ｃである熱処理油組成物は、光輝性が劣る。
＜熱安定性評価＞
　ＪＩＳ－２５４０熱安定度試験に準拠し、１７５℃で９６時間後の試料油を目視で確認し、以下の基準でスラッジの発生有無を評価した。
　評価Ａ：試料油中にスラッジ無し
　評価Ｆ：試料油中にスラッジ有り
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１～２からわかるように、本発明の構成を全て満たす実施例１～８の潤滑油組成物は、光輝性及び熱安定性に優れていることがわかる。
　一方、比較例１～９の潤滑油組成物は、実施例１～８の潤滑油組成物よりも光輝性や熱安定性に劣ることがわかる。
　１　端部
　２　接触部 

Claims (7)

  1. 　鉱油（Ａ）を含む基油を含有する熱処理油であって、
    　前記鉱油（Ａ）は４０℃動粘度が１００～６００ｍｍ２／ｓであり、かつ硫黄分含有量が０．１０～０．２０質量％であり、
    　前記鉱油（Ａ）の含有量が、前記基油の全量基準で０．５質量％超である熱処理油。
  2. 　前記鉱油（Ａ）のｎ－ｄ－Ｍ環分析による％ＣＡが５．０～２５．０である請求項１に記載の熱処理油。
  3. 　前記鉱油（Ａ）を、前記基油の全量基準で０．７～１００質量％含有する請求項１又は２に記載の熱処理油。
  4. 　含硫黄合成添加剤の配合量が、前記熱処理油の全量基準で１００質量ｐｐｍ未満である請求項１～３のいずれか１項に記載の熱処理油。
  5. 　前記基油が、さらに、硫黄分含有量が１００質量ｐｐｍ以下の鉱油（Ｂ）を含有する請求項１～４のいずれか１項に記載の熱処理油。
  6. 　前記鉱油（Ａ）の含有量が、前記基油の全量基準で０．８～９９．２質量％であり、
    　前記鉱油（Ｂ）の含有量が、前記基油の全量基準で０．８～９９．２質量％である請求項５に記載の熱処理油。
  7. 　加熱した金属部材を、油温を１２０℃以上に維持した請求項１～６のいずれか１項に記載の熱処理油に浸漬して冷却する冷却工程を含む高温焼入れ処理を行う金属部材の製造方法。 
PCT/JP2022/015710 2021-03-31 2022-03-29 熱処理油 WO2022210795A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280025470.6A CN117222755A (zh) 2021-03-31 2022-03-29 热处理油
US18/552,484 US20240174936A1 (en) 2021-03-31 2022-03-29 Heat treatment oil

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021062413A JP2022157908A (ja) 2021-03-31 2021-03-31 熱処理油
JP2021-062413 2021-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022210795A1 true WO2022210795A1 (ja) 2022-10-06

Family

ID=83459485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/015710 WO2022210795A1 (ja) 2021-03-31 2022-03-29 熱処理油

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240174936A1 (ja)
JP (1) JP2022157908A (ja)
CN (1) CN117222755A (ja)
TW (1) TW202305100A (ja)
WO (1) WO2022210795A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0113157A1 (en) * 1982-12-30 1984-07-11 EDWIN COOPER & COMPANY LIMITED Quench oils, concentrates for making quench oils and methods of treating metals
JPH06136435A (ja) * 1991-10-18 1994-05-17 Idemitsu Kosan Co Ltd 熱処理油組成物
JP2001192689A (ja) * 2001-10-23 2001-07-17 Idemitsu Kosan Co Ltd 歯車用熱処理油組成物及びそれを用いて処理した歯車
JP2010255058A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Nippon Grease Co Ltd 熱処理油組成物
CN102212662A (zh) * 2011-06-09 2011-10-12 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
JP2013213243A (ja) * 2012-03-30 2013-10-17 Idemitsu Kosan Co Ltd 熱処理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0113157A1 (en) * 1982-12-30 1984-07-11 EDWIN COOPER & COMPANY LIMITED Quench oils, concentrates for making quench oils and methods of treating metals
JPH06136435A (ja) * 1991-10-18 1994-05-17 Idemitsu Kosan Co Ltd 熱処理油組成物
JP2001192689A (ja) * 2001-10-23 2001-07-17 Idemitsu Kosan Co Ltd 歯車用熱処理油組成物及びそれを用いて処理した歯車
JP2010255058A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Nippon Grease Co Ltd 熱処理油組成物
CN102212662A (zh) * 2011-06-09 2011-10-12 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
JP2013213243A (ja) * 2012-03-30 2013-10-17 Idemitsu Kosan Co Ltd 熱処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202305100A (zh) 2023-02-01
US20240174936A1 (en) 2024-05-30
CN117222755A (zh) 2023-12-12
JP2022157908A (ja) 2022-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2113021B1 (en) Method for making a lubricant base oil and its use
JP2008546887A (ja) 低コールドクランキングシミュレータ粘度を有するより低濃度の灰分の潤滑油
US9869001B2 (en) Heat treatment oil composition
JP2007016172A (ja) 潤滑油基油及びその製造方法、並びに該基油を含有する潤滑油組成物
JP5253772B2 (ja) 熱処理油組成物
JP4659264B2 (ja) 熱処理油組成物
WO2021157612A1 (ja) 熱処理油組成物
WO2022210795A1 (ja) 熱処理油
JP5490434B2 (ja) 熱処理油組成物
US11035015B2 (en) Vapor film-rupturing agent, and thermal treatment oil composition
WO2023008545A1 (ja) 熱処理油組成物
WO2022264951A1 (ja) 熱処理油組成物
JP5372555B2 (ja) 熱処理油組成物
JP6614568B2 (ja) 蒸気膜破断剤、及び熱処理油組成物
Matijević et al. Influence of Additive Chemistry on the Physical, Chemical, and Cooling Properties of Quenching Oils
US6140283A (en) Lubricant oil composition for internal combustion engines
JP6614567B2 (ja) 蒸気膜破断剤、及び熱処理油組成物
CN117070723A (zh) 一种冷热兼用淬火油
JP2022154636A (ja) 潤滑油基油及び潤滑油組成物
Matijević et al. Quenching oil selection based on cooling effects of different oils composition

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: 22781006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18552484

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280025470.6

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22781006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1