专利名称：一种热处理油及其制备方法
技术领域：
本发明金属材料的淬火领域，具体涉及一种热处理油及其制备方法。
背景技术：
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般 不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件 表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。淬火是金属热处理最重要的工艺之一， 它是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后， 又在淬火介质中以不同速度冷却的一种工艺。淬火时，最常用的冷却介质是水溶性淬火剂和油。用水基淬火剂淬火的工件， 容易得到高的硬度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但却易使工件变形严重， 严重时发生开裂。用油作淬火介质时，虽然工件不易变形，但是存在工件淬火后得不到 所期望的硬度问题。一般解决工件使用淬火油淬火后工件硬度的方法是使用蒸汽膜破裂 剂，现在市售产品大多以聚异丁烯、乙烯丙烯共聚物、石油树脂为蒸汽膜破裂剂，但是 这些物质的热稳定性差，使用过程中易断裂为小分子物质，从而影响冷速。中国发明专 利CN02801474揭示了一种热处理油，由混合的低运动黏度基础油和高运动黏度基础油混 合而成，其中加有蒸汽膜破裂剂聚丁烯5%。该油品的变形量较小，但是聚丁烯在长时间 的使用中易分解，导致冷速变化，从而达不到所需的硬度。浙青的热稳定性与冷却性能很好，但是易于粘附在工件上造成工件淬火后光亮 性较差。如中国发明专利92104042公开了一种快速淬火油，由基础油和催冷剂、光亮 剂、抗氧剂构成。其蒸汽膜破裂剂为丙烷浙青。该油品冷速稳定，但是浙青易吸附在工 件表面造成工件热处理后光亮性不足。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种热处理油，具有很高的冷却性能、氧化稳定性 和热稳定性，且淬火后产品的光亮性好。本发明还提供该热处理油的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为—种热处理油，包括以下重量百分比的成分94% 99%的基础油和 6%的复合酯，所述复合酯通过包含多元醇和二元 羧酸的原料反应得到。作为优选，所述基础油为矿物油、聚α烯烃合成油中的一种或两种的组合物。作为优选，所述基础油40°C下运动黏度为7mm2/s 60mm2/s。作为优选，所述复合酯40°C运动黏度为1000mm2/s 50000mm2/s。作为优选，所述多元醇和二元羧酸的质量比为3 5 2 6。作为优选，所述原料还包括一元羧酸或一元醇，或还同时包括一元羧酸和一元作为优选，所述多元醇为新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基 丁烷、季戊四醇酯、双季戊四醇酯中的一种或几种。作为优选，所述二元羧酸为草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的一种 或几种。作为优选，所述一元羧酸为新庚酸、新辛酸、新壬酸、异壬酸、新癸酸中的一 种或几种。作为优选，所述一元醇为己醇、辛醇、癸醇、月桂醇中的一种或几种。作为优选，所述原料还包括一元羧酸时，多元醇、二元羧酸和一元羧酸的质量 比为3 5 2 6 1 4。作为优选，所述原料还包括一元醇时，多元醇、二元羧酸和一元醇的质量比为 3 5 ； 2 6 ； 1 3ο作为优选，所述原料还同时包括一元羧酸和一元醇时，多元醇、二元羧酸、一 元羧酸和一元醇的质量比为3 5 2 6 1 3 1 2。一种热处理油的制备方法，包括a)将包含多元醇和二元羧酸的原料混合反应生成复合酯；b)将占重量百分比94% 99%的基础油和 6%的复合酯混合即得到产品。本发明提供的热处理油包括基础油和作为蒸汽膜破裂剂的复合酯，冷却性能很 好，具有特性温度高，高温冷速大的优点；氧化稳定性和热稳定性好，在长时间的使用 过程中冷却性能变化小，使用寿命长，且淬火后热处理油不会粘附在产品上，产品的光 亮性好。
图1为本发明实施例1提供的热处理油的冷却曲线图；图2为本发明实施例2提供的热处理油的冷却曲线图；图3为本发明实施例3提供的热处理油的冷却曲线图；图4为本发明实施例3提供的热处理油的新油与使用半年的油的冷却性能对比曲 线图。
具体实施例方式为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但 是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要 求的限制。本发明提供一种用于淬火的热处理油，包括94% 99%的基础油和 6%蒸 汽膜破裂剂。基础油优选为矿物油、聚α烯烃合成油中的一种或两种的组合物。基础油 的40°C运动黏度低于7mm2/S时，闪点较低，容易出现着火的危险；超过60mm7S时， 复合酯对基础油的冷速提高不明显，因此本发明优选使用40°C下运动黏度为7mm2/S 60mm2/s的基础油。本发明中蒸汽膜破裂剂采用复合酯，复合酯通过包含多元醇和二元羧酸的原料反应得到。优选使用40°C运动黏度为1000mm2/s 50000mm2/s的复合酯，多元醇和二 元羧酸的质量比为3 5 2 6。生成复合酯的反应物还包括其它的组合多元醇、二元羧酸和一元羧酸，质 量比优选为3 5 2 6 1 4;多元醇、二元羧酸和一元醇，质量比优选为3
5 2 6 1 3;多元醇、二元羧酸、一元羧酸和一元醇，质量比优选为3 5 2
6 1 3 1 2。多元醇可为新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、季戊四 醇酯、双季戊四醇酯中的一种或几种。二元羧酸为草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的一种或几种。一元羧酸为新庚酸、新辛酸、新壬酸、异壬酸、新癸酸中的一种或几种。一元醇为己醇、辛醇、癸醇、月桂醇中的一种或几种。实施例1 本实施例提供的热处理油包括基础油99重量份、复合酯1重量份。其中基础 油为矿物油；复合酯为质量比为3 5 3的新戊二醇、草酸和新庚酸反应得到。将制备的热处理油做冷却性能测试，测试结果如图1所示，图1为本发明实施例 1提供的热处理油的冷却曲线图。图1中，曲线1为冷却速度曲线，曲线2为冷却时间曲线，测试温度从850°C开 始。从图1中可以看出，如曲线1所示，本发明提供的热处理油在400°c以上的高温区， 最大冷却速度Vmax为90.7°C /s,此时对应的冷却温度TVmax为638.0°C，也就是说热 处理油在高温阶段有高的冷却速度，这样有利于使晶粒细小，提高工件性能。当冷却到 300V时的冷却速度为7.0V /s，从850V冷却到600V的时间为7.0s、冷却到400V的时间 为13.7s、冷却到200°C的时间为55.0s，可见本实施例提供的热处理油在400°C以下的低 温阶段冷却速度变慢，冷却时间变长，因此可以减小工件的内应力，防止工件开裂。使用本实施例提供的热处理油对外径面为150mm的GGrl5轴承钢进行淬火，淬 火加热温度为840°C，淬火后测量GGrl5轴承钢的硬度为HRC64，无开裂现象，且光亮 性好，进行180°C回火达到技术要求。实施例2 本实施例提供的热处理油包括基础油97重量份、复合酯3重量份。其中基础 油为聚α烯烃合成油；复合酯为质量比为4 5 2的三羟甲基乙烷、丙二酸和己醇反 应得到。将制备的热处理油做冷却性能测试，测试结果如图2所示，图2为本发明实施例 2提供的热处理油的冷却曲线图。图2中，曲线1为冷却速度曲线，曲线2为冷却时间曲线，测试温度从850°C开 始。从图2中可以看出，如曲线1所示，本发明提供的淬火油在400°C以上的高温区， 最大冷却速度Vmax为100.8°C /s,此时对应的冷却温度TVmax为663.7°C，也就是说热 处理油在高温阶段有高的冷却速度，这样有利于使晶粒细小，提高工件性能。当冷却到 300°C时的冷却速度为7+OV/s，从850°C冷却到600°C的时间为6.1 s、冷却到400°C的时间 为12.4s、冷却到200°C的时间为53.5s，可见本实施例提供的热处理油在400°C以下的低 温阶段冷却速度变慢，冷却时间变长，因此可以减小工件的内应力，防止工件开裂。
使用本实施例提供的热处理油对截面为15mm的65Mn弹簧钢进行淬火，淬火加 热温度为830°C，淬火后测量65Mn弹簧钢的硬度为HRC60，无开裂现象，且光亮性好， 进行480 0C回火达到技术要求。实施例3 本实施例提供的热处理油包括基础油95重量份、复合酯5重量份。其中基础 油为矿物油；复合酯为质量比为3 4 2 1的季戊四醇酯、丁二酸、新辛酸和月桂醇 反应得到。将制备的热处理油做冷却性能测试，测试结果如图3所示，图3为本发明实施例 3提供的热处理油的冷却曲线图。图3中，曲线1为冷却速度曲线，曲线2为冷却时间曲线，测试温度从850°C开 始。从图3中可以看出，如曲线1所示，本发明提供的淬火剂在400°C以上的高温区， 最大冷却速度Vmax为105.5°C /s,此时对应的冷却温度TVmax为667.3°C，也就是说热 处理油在高温阶段有高的冷却速度，这样有利于使晶粒细小，提高工件性能。当冷却到 300°C时的冷却速度为7.00C /s，从850°C冷却到600°C的时间为5.8s、冷却到400°C的时间 11.9s、冷却到200°C的时间为53.3s，可见本实施例提供的热处理油在400°C以下的低温阶 段冷却速度变慢，冷却时间变长，因此可以减小工件的内应力，防止工件开裂。使用本实施例提供的热处理油对截面为15mm的60Si2Mn弹簧钢进行淬火，淬 火加热温度为870°C，淬火后测量60Si2Mn弹簧钢的硬度为HRC60，无开裂现象，且光 亮性好，回火采用460°C达到技术要求。本实施例制备的热处理油连续使用半年后，再对其做冷却性能测试，请参考图 4，图中曲线Al、曲线A2表示本发明所提供热处理油的新油的冷却性能，曲线Bi、曲 线B2表示使用半年后的油的冷却性能，由比较可知，本发明所提供的热处理油的稳定性 高，不易分解，使用寿命长。而一般的热处理油连续使用半年后，其冷却性能会大大下 降。本发明所提供的热处理油与市面上最常见的淬火油相比，不但最大冷速大、特 性温度高，且工件变形量小，淬火后产品的光亮性好；该油使用寿命长，长时间高温使 用不分解，带出量少，经济实用。以上对本发明所提供的一种热处理油及其制备方法进行了详细介绍。本文中应 用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助 理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也 落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种热处理油，其特征在于，包括以下重量百分比的成分94% 99%的基础油和 6%的复合酯，所述复合酯通过包含多元醇和二元羧酸 的原料反应得到。
2.根据权利要求1所述的热处理油，其特征在于，所述基础油为矿物油、聚α烯烃 合成油中的一种或两种的组合物。
3.根据权利要求1或2所述的热处理油，其特征在于，所述基础油40°C下运动黏度为 7mm2/s 60mm2/s。
4.根据权利要求1所述的热处理油，其特征在于，所述复合酯40°C运动黏度为 IOOOmmVs 50000mm2/s。
5.根据权利要求1或4所述的热处理油，其特征在于，所述多元醇和二元羧酸的质量 比为3 5 2 6。
6.根据权利要求4所述的热处理油，其特征在于，所述原料还包括一元羧酸或一元 醇，或还同时包括一元羧酸和一元醇。
7.根据权利要求6所述的热处理油，其特征在于，所述多元醇为新戊二醇、三羟甲基 乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、季戊四醇酯、双季戊四醇酯中的一种或几种。
8.根据权利要求6所述的热处理油，其特征在于，所述二元羧酸为草酸、丙二酸、丁 二酸、戊二酸、己二酸中的一种或几种。
9.根据权利要求6所述的热处理油，其特征在于，所述一元羧酸为新庚酸、新辛酸、 新壬酸、异壬酸、新癸酸中的一种或几种。
10.根据权利要求6所述的热处理油，其特征在于，所述一元醇为己醇、辛醇、癸 醇、月桂醇中的一种或几种。
11.根据权利要求7至9中任一项所述的热处理油，其特征在于，所述原料还包括一 元羧酸时，多元醇、二元羧酸和一元羧酸的质量比为3 5 2 6 1 4。
12.根据权利要求7、8或10所述的热处理油，其特征在于，所述原料还包括一元醇 时，多元醇、二元羧酸和一元醇的质量比为3 5 2 6 1 3。
13.根据权利要求7至10中任一项所述的热处理油，其特征在于，所述原料还同时包 括一元羧酸和一元醇时，多元醇、二元羧酸、一元羧酸和一元醇的质量比为3 5 2 6 1 3 1 2。
14.一种热处理油的制备方法，其特征在于，包括a)将包含多元醇和二元羧酸的原料混合反应生成复合酯；b)将占重量百分比94% 99%的基础油和 6%的复合酯混合即得到产品。
全文摘要
本发明提供了一种热处理油，包括以下重量百分比的成分94％～99％的基础油和1％～6％复合酯，所述复合酯通过包含多元醇和二元羧酸的原料反应得到。本发明提供的热处理油冷却性能很好，具有特性温度高，高温冷速大的优点；氧化稳定性和热稳定性好，在长时间的使用过程中冷却性能变化小，使用寿命长，且淬火后热处理油不会粘附在产品上，产品的光亮性好。
文档编号C21D1/58GK102021280SQ20111000283
公开日2011年4月20日 申请日期2011年1月7日 优先权日2011年1月7日
发明者吴德海, 李志伟, 王敏, 聂泽龙, 马现刚 申请人:山东卡松科技有限公司