热处理油组合物的制作方法
【专利摘要】热处理油组合物，其配合有：以组合物总量基准计为50质量%以上且95质量%以下的（A）40℃运动粘度为5mm2/s以上且60mm2/s以下的基础油；以组合物总量基准计为5质量%以上且50质量%以下的（B）40℃运动粘度为300mm2/s以上的基础油；和（C）α烯烃共聚物。根据本发明的热处理油组合物，可以降低群体淬火时的应变不均、硬度不均。
【专利说明】热处理油组合物
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于金属材料的淬火等的热处理油组合物。
【背景技术】
[0002] 对于钢材等金属材料，为了改善其性质而实施淬火、回火、退火、正火等热处理。这 些热处理中，淬火是将经加热的金属材料浸渍于冷却剂中使之相变为规定的淬火组织的处 理，通过该淬火，处理物变得非常硬。例如，若将处于奥氏体状态的经加热的钢材浸渍于冷 却剂中，在上临界冷却速度以上的速度下进行冷却，则可使之相变为马氏体等淬火组织。
[0003] 作为冷却剂，通常使用油系、水系的热处理剂。对钢材的淬火进行说明时，在将经 加热的钢材投入作为冷却剂的热处理油的情形中，冷却速度并不恒定，通常经过三个阶段。 艮P，经由（1)钢材被包含在热处理油的蒸汽中的第1阶段(蒸汽膜阶段)、（2)蒸汽膜破裂发 生沸腾的第2阶段(沸腾阶段)、以及（ 3)钢材的温度达到热处理油的沸点以下，并且被对流 将热夺去的第3阶段(对流阶段）而被冷却。在这三个阶段中，冷却速度是第2阶段的沸腾 阶段为最大。
[0004] 通常，对于热处理油，冷却速度尤其是在沸腾阶段急剧上升，在处理物表面，在蒸 汽膜阶段和沸腾阶段混杂存在的状态下会产生极大的温度差。继而，伴随该温度差的热收 缩之差或相变的时间差导致产生热应力、相变应力，淬火应变增大。
[0005] 因此，在金属的热处理、尤其是淬火中，适于其热处理条件的热处理油的选择是重 要的，该选择不合适时则有可能得不到充分的淬火硬度，另外还有可能发生显著的应变。
[0006] 另一方面，热处理油根据JIS K 2242分类为1类至3类，淬火中使用的是1类的 1号油、2号油、2类的1号油、2号油。其中，在JIS K 2242中，作为冷却性的标准，规定了 JIS冷却曲线中的800°C至400°C的冷却秒数，限定1类2号为4. 0秒以下、2类1号为5. 0 秒以下、2类2号为6· 0秒以下。该冷却时间越短则冷却性越高，热处理物的硬度越高。通 常硬度和淬火应变具有此消彼长的关系，硬度越高则淬火应变越大。
[0007]此外，在工业上，也广泛使用Η值作为显示油剂冷却性的指标。Η值是在JIS K 2242冷却曲线中由800°C至300°C的冷却时间导出。用户为了得到目标的硬度和淬火应变 而基于这种指标选择淬火油。例如，应变成为问题的汽车用齿轮部件等的淬火中广泛使用 JIS 2类1号油。这是因为JIS 1类油使得应变变大并且取决于部件而使硬度过高的缘 故。此外，还因为2类2号油虽然使应变变小但硬度却不足的缘故。
[000S]但是，汽车用变速器、减速器等部件在大多数情况下是被大量生产，并进行所谓的 群体淬火，该群体淬火中，在1个托盘（tray)堆积大量处理物，并一次性地进行淬火。此时， 根据设置堆积部件的位置，硬度、应变会产生不均。例如，设置于下部的部件的硬度变高，设 置于上部的部件的硬度变低等。
[0009]为了降低该群体淬火中的不均，专利文献1中考虑了追加振动器、喷射装置等特 殊设备的方案。然而，在现有装置中追加这种设备耗费成本，而且取决于设备存在改造困难 的情况。因而期望不需进行这种设备投资、仅通过淬火油的特性即可降低该不均的技术。此 夕卜，也考虑了为了消除特性秒数的影响而通过气体冷却至特性温度以下后进行油淬火的方 法(专利文献2)、或为了消除冷却不均所致的处理物的温度差而在刚加热至马氏体相变开 始温度之上时暂时将处理物从淬火油中提起进行均热的方法(专利文献3)等方案。但是， 均较单纯的油淬火更耗费成本、时间。此外，它们均是减小应变的方法，并不是减小应变不 均的解決方法。
[0010] 专利文献4中，在金属材料的淬火中，作为难以产生冷却不均、且能够在确保淬火 处理物硬度的同时降低淬火应变的热处理油组合物，提出了包含下述混合基础油的热处理 油组合物，所述混合基础油包含40°C下运动粘度为5?60mm 2/s的低粘度基础油50?95 重量％、和40°C下运动粘度为300mm2/s以上的高粘度基础油50?5重量％。但是，专利文 献5中表明，以该组成范围适用于汽车用齿轮等时，硬度过高。
[0011] 专利文献5中提出了能够降低群体淬火时的冷却性的不均的淬火油，特别是可以 保持与应变成为问题的汽车用变速器、减速器的部件的淬火中使用的JIS 2类1号油相同 程度的冷却性，同时还可降低群体淬火时的冷却性的不均的淬火油组合物。具体为下述热 处理油组合物，其特征在于，含有混合基础油，该混合基础油包含：5质量％以上且小于50 质量％的5%馏出温度为300°C以上且40(TC以下的低沸点基础油；和超过50质量％且为 95%以下的5%溜出温度为500 C以上的局沸点基础油。但在之后的研究中得知，取决于齿 轮的形状，该发明的组成有时未必改善淬火时的应变不均。
[0012] 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本专利第3洲6864号 专利文献2 :日本特开2〇02-38214 专利文献3 :日本特开2〇〇1-1δ2243 专利文献4 :日本专利第46即264号 专利文献5 :日本专利第4691405号。
【发明内容】
[0013] 发明要解决的问题 本发明是在上述状况下完成的发明，其目的在于提供可以降低群体淬火时的冷却性的 不均的热处理油组合物。
[0014] 用于解决问题的方法 为了解决前述课题，本发明提供以下所述的淬火油组合物。
[0015] (1)热处理油组合物，其配合有：以组合物总量基准计为50质量％以上且95质量％ 以下的（A)40°C运动粘度为 5mm2/s以上且60mm2/s以下的基础油；以组合物总量基准计为 5质量％以上且50质量％以下的（B)4〇°C运动粘度为300mm2/s以上的基础油；和（c)a烯 烃共聚物。
[0016] (2)上述热处理油组合物，其特征在于，前述（C)成分为乙烯-a稀径共聚物。
[0017] (3)上述热处理油组合物，其特征在于，前述（C)成分的配合量以组合物总量基准 计为〇· 1质量％以上且3〇质量％以下。
[0018] (4)上述热处理油组合物，其特征在于，冷却性试验（JIS K 2242)中的特性秒数 (蒸汽膜时期）为1秒以下，沸腾阶段的最大冷却速度为400-C /s以下。
[0019] (5)上述热处理油组合物，其特征在于，冷却性试验（JIS κ 2242)中的30(TC秒数 为8秒以上且12秒以下。
[0020]根据本发明的热处理油，可以保持与用作汽车用变速器、减速器部件等的淬火油 的JIS 2类1号油相同程度的冷却性，同时还可大幅降低群体淬火时的冷却性的不均(应 变不均、硬度不均)。此外，可以应对各种形状的材料.部件。
【具体实施方式】
[0021 ]本发明的热处理油组合物（以下，称为"本组合物"）中使用了包含（A)规定的低粘 度基础油、和（B)规定的髙粘度基础油的混合基础油，进而还配合有（c)a烯烃共聚物。以 下，对本发明进行详细说明。
[0022] 前述（A)成分的低粘度基础油的40°C运动粘度为5mm2/s以上且60mm2/s以下。 40°C运动粘度小于5mm2/s的基础油的挥发性高、不适合作为本组合物的基础油，而4(TC运 动粘度若超过 6〇mm2/s,则得不到具有充分硬度的淬火处理物。由于上述原因，更优选的 40°C运动粘度为5mm 2/s以上且35mm2/s以下的范围。
[0023] 此外，前述（B)成分的高粘度基础油的4(TC运动粘度为300mm2/ S以上。4(TC运动 粘度小于3〇〇mm2/s时，沸腾阶段的冷却性能过高，淬火应变的降低效果得不到发挥。此外， 40°C运动粘度过高时，从冷却性的观点出发并不优选。因此，优选的运动粘度为400mm2/ s以 上且lOOOmmVs以下的范围。
[0024] 本发明中，作为基础油，为了有效发挥上述性能，使用混合基础油，其包含50质 量％以上且95质量％以下的（A)成分的低粘度基础油，和5质量％以上且50质量％以下 的（B)成分的高粘度基础油。
[0025] 作为本发明中的低沸点基础油和高沸点基础油，使用矿物油或合成油。作为矿物 油，可以是石蜡系矿物油、环烷烃系矿物油、芳香族系矿物油等的馏分的任一者，还可以使 用经溶剂纯化、氢化纯化或氢化裂解等任意纯化方法制备的那些。作为合成油，可使用例 如：烷基苯类、烷基萘类、a-烯烃低聚物、受阻酯油等。
[0026] 本组合物中，作为低沸点基础油和高沸点基础油，各自可以使用一种上述矿物油， 也可以组合二种以上使用，此外，可以使用一种上述合成油，也可以组合二种以上使用。进 而，还可以将该矿物油一种以上和合成油一种以上组合使用。此外，在不损害本发明效果的 范围内，除了上述混合基础油以外，本组合物可以并用其它基础油。
[0027] 本发明中，上述混合基础油中进一步配合有（C)a烯烃共聚物。通过配合该（〇成 分，可以控制淬火时的蒸汽膜阶段，结果可以大幅降低群体淬火时的应变不均、硬度不均。 本文中，已知为蒸汽膜断裂剂的聚烯烃(聚丁烯等均聚物)或聚甲基丙烯酸酯类等并不是 a 烯烃共聚物，不能充分发挥上述效果，故不优选。
[0028] (C)成分优选乙烯-a烯烃共聚物。从发明效果的观点出发，（C)成分的质量平均 分子量优选为1000以上且5000以下。此外，其在本组合物中的配合量优选为〇· 1质量％ 以上且30质量％以下、更优选为1质量％以上且20质量％以下、进一步优选为3质量％以 上且10质量％以下。配合量若为该范围，则（C)成分的蒸汽膜断裂效果得到适度发挥，可 以降低群体淬火时各材料的应变不均、硬度不均。进而，本组合物的运动粘度也变得适度， 作为热处理油组合物的性能优异。
[0029] 优选本组合物在冷却性试验（JIS K 2?2)中的特性秒数(蒸汽膜时期）为丨秒以 下，沸腾阶段的最大冷却速度为400°C /s以下。
[0030] 即，通过缩短蒸汽膜时期并且减小最大冷却速度，可以降低蒸汽膜断裂不均，不管 淬火的材料部件的形状如何，均可进一步降低应变不均、硬度不均。
[0031] 此外，优选本组合物在冷却性试验（JIS K 2242)中的300°C秒数为8秒以上且12 秒以下。本文中，300Γ秒数是指在JIS K 2242冷却性试验中从800°C冷却至300-C的秒数。 该300°C秒数若小于8秒，则淬火后的硬度可能变得过高。而300°C秒数若超过 12秒，则淬 火后的硬度可能不足。
[0032] 此外，本组合物优选100?下的运动粘度为5mm2/s以上且50mra 2/s以下。i〇(TC下 的运动粘度若为5mm2/s以上，则硬度不会过高，而且着火的危险性变低。另一方面，100Γ 下的运动粘度若为50mm2/s以下，则可得到充分的硬度，而且清洗性不会变差，故优选。基 于以上观点，本组合物的l〇〇°C下的运动粘度进一步优选为8mm 2/S以上且35rara2/s以下。 [00 33] 在不损害本发明目的的范围内，可以根据需要在本组合物中配合热处理油中所常 用的添加剂，例如，抗氧化剂、清洁分散剂、和光亮促进剂等。
[0034]作为抗氧化剂，可使用以往公知的苯酚系抗氧化剂或胺系抗氧化剂。作为苯酚系 抗氧化剂，可举出例如：2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚；2,6_二叔丁基-4-乙基苯酚；2,4， 6_三叔丁基苯酚等单环苯酚类、4,4,-亚甲基双（2,6-二叔丁基苯酚）；4,4,-亚异丙基双 (2,6_二叔丁基苯酚）等多环苯酚类等。作为胺系抗氧化剂，可举出例如：二苯基胺或单辛 基二苯基胺、单壬基二苯基胺等。从抗氧化效果和经济性的平衡等方面出发，以组合物总量 基准计，其配合量为0· 01质量％以上且5质量％以下左右。
[0035]作为清洁分散剂，可以使用无灰系分散剂或金属系清洁剂。本文中，作为无灰系 分散剂，可举出例如：烯基琥珀酰亚胺类、含硼的烯基玻珀酰亚胺类、苄基胺类、含硼的苄基 胺类、琥珀酸酯类、以脂肪酸或琥珀酸为代表的一元或二元羧酸酰胺类等，作为金属系清洁 齐U，可举出例如：中性金属磺酸盐、中性金属苯酚盐、中性金属水杨酸盐、中性金属膦酸盐、 碱性磺酸盐、碱性苯酚盐、碱性水杨酸盐、高碱性磺酸盐、高碱性水杨酸盐、高碱性膦酸盐 等。前述清洁分散剂对重复使用热处理油组合物时产生的油泥具有分散效果，金属系清洁 剂进而还具有作为劣化酸的中和剂的作用。此外，从效果和经济性的平衡等方面出发，清洁 分散剂的配合量以组合物总量基准计为0· 01质量％以上且5质量％以下左右。
[0036] 作为光亮促进剂，可举出以往公知的油脂、油脂脂肪酸、烯基玻珀酰亚胺、取代羟 基芳香族羧酸酯衍生物等。 实施例
[0037] 以下，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明不受这些例子的限定。具体地， 使用试样油，对2种材料进行热处理(群体淬火)，对各材料的应变不均和硬度不均进行评 价。
[0038][实施例1、比较例1?6 ] 〔试样油〕 表1示出各实施例.比较例中使用的试样油的配合组成和性状。
[0039] [表 1]
【权利要求】
1. 热处理油组合物，其特征在于，配合有： 以组合物总量基准计为50质量％以上且95质量％以下的（A)40°C运动粘度为5mm2/s 以上且60mm2/s以下的基础油； 以组合物总量基准计为5质量％以上且50质量％以下的（B)40°C运动粘度为300mm2/ s以上的基础油；和 (C) α烯烃共聚物。
2. 权利要求1所述的热处理油组合物，其特征在于， 前述（C)成分为乙烯-α烯烃共聚物。
3. 权利要求1或2所述的热处理油组合物，其特征在于， 前述（C)成分的配合量以组合物总量基准计为0. 1质量％以上且30质量％以下。
4. 权利要求1至3中任一项所述的热处理油组合物，其特征在于， 冷却性试验（JIS Κ 2242)中的特性秒数为1秒以下，沸腾阶段的最大冷却速度为 400°C /s 以下。
5. 权利要求1至4中任一项所述的热处理油组合物，其特征在于， 冷却性试验（JIS K 2242)中的300°C秒数为8秒以上且12秒以下。
【文档编号】C10M169/04GK104245968SQ201380014066
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年3月14日 优先权日:2012年3月16日
【发明者】野口贤郎, 加藤雅之, 市谷克实, 小别所匡宽, 山田正洋, 高崎典大 申请人:出光兴产株式会社