專利名稱：：金屬加工油組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及金屬加工油組合物，更具體地說，本發(fā)明涉及適用于金屬加工過程例如切削和研磨的金屬加工油組合物。一般說來，在金屬加工過程例如切削和研磨的過程中，已經(jīng)使用氯基極壓添加劑，因?yàn)樗鼈冇泻芎玫母纳魄邢餍阅艿哪芰陀斜容^低的成本。但是，近年來，已經(jīng)批評(píng)使用含有氯基極壓添加劑的水不溶的切削液，因?yàn)樵趶U物的焚化過程中產(chǎn)生污染環(huán)境的腐蝕和有害的焚化物，并且排放出氯氣，象二噁英。另外，氯化石蠟，一類氯基極壓添加劑有毒性和致癌性能。鑒于上述，已經(jīng)開發(fā)了不含有氯基極壓添加劑的金屬加工油組合物。例如，日本專利申請(qǐng)6-313182和6-330076公開了含有堿金屬和/或堿土金屬磺酸鹽的切削油組合物。然而，在這些出版物中實(shí)際上公開的該切削油組合物，當(dāng)在低速，切削速度不高過40米/分鐘的重切削使用的時(shí)候，用于旋轉(zhuǎn)加工和鉆孔是有問題的，例如開口或者鉆深孔，因?yàn)橛捎谇邢髁?，它們?huì)導(dǎo)致工具的破壞，除非使用大量的這樣的組合物或者加工條件極為緩和。由上述的觀點(diǎn)作出了本發(fā)明，本發(fā)明的主要目的是提供不含氯基極壓添加劑的金屬加工油組合物，該組合物可以用于低速重切削，例如開口或者鉆深孔。因?yàn)楸景l(fā)明的組合物當(dāng)焚化時(shí)不放出有害的氣體，可以很好的解決環(huán)境污染或者有害的焚化物的問題。本發(fā)明人進(jìn)行了很仔細(xì)的研究并發(fā)現(xiàn)，當(dāng)混合使用高堿性堿土金屬磺酸鹽和高堿性堿金屬磺酸鹽時(shí)，可以達(dá)到本發(fā)明的目的，足夠令人驚奇的是其有提高切削性能的附加作用，由此而完成了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供含有下面的組分(A)、(B)和(C)的金屬加工油組合物(A)潤滑基礎(chǔ)油，(B)組合物總重量的0.1-30％(重)的高堿性堿土金屬磺酸鹽，和(C)組合物總重量的0.1-30％(重)的高堿性堿金屬磺酸鹽。本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供含有下面的組分(A)、(B)和(C)的金屬加工油組合物(A)60-99.8％(重)的潤滑基礎(chǔ)油，優(yōu)選硫化的礦物油，(B)組合物總重量的0.1-30％(重)的高堿性堿土金屬磺酸鹽，和(C)組合物總重量的0.1-30％(重)的高堿性堿金屬磺酸鹽。本發(fā)明的還有一個(gè)方面是提供進(jìn)一步含有下面的組分(D)的金屬加工油組合物(D)0-30％(重)的含硫的極壓添加劑。下面要描述進(jìn)行本發(fā)明的方法。本發(fā)明的金屬加工油組合物含有(A)潤滑基礎(chǔ)油，(B)組合物總重量的0.1-30％(重)的高堿性堿土金屬磺酸鹽，和(C)組合物總重量的0.1-30％(重)的高堿性堿金屬磺酸鹽。(A)潤滑基礎(chǔ)油作為本發(fā)明的潤滑基礎(chǔ)油，礦物油和/或合成油都可以用。對(duì)礦物油和/或合成油沒有特別的限制，一般用作金屬加工油的基礎(chǔ)油的那些都可以用。該潤滑基礎(chǔ)油優(yōu)選的是在40℃的運(yùn)動(dòng)粘度為1-100mm2/s，更優(yōu)選3-50mm2/s。當(dāng)該基礎(chǔ)潤滑油的運(yùn)動(dòng)粘度太高的時(shí)候，油物質(zhì)就很容易地粘到被加工的材料上，使得在經(jīng)濟(jì)上不利即加工之后由機(jī)器伴隨物消耗的油物質(zhì)的量(伴隨的油物質(zhì)的量)增加。相反，在運(yùn)動(dòng)粘度太低的情況下，缺點(diǎn)是很容易產(chǎn)生煙霧，使得降低操作效率。雖然對(duì)于作為潤滑基礎(chǔ)油的低溫流動(dòng)性指數(shù)的傾點(diǎn)沒有特別的限制，但是其傾點(diǎn)優(yōu)選不大于-10℃?？梢允褂脦追N類型的礦物油和合成油，它們是根據(jù)用途等適當(dāng)選擇的。礦物油的例子包括通過石蠟基原油、中間基原油或者環(huán)烷基原油的常壓蒸餾得到的餾分油和通過由常壓蒸餾得到的渣油進(jìn)行減壓蒸餾得到的餾分油。另外，可以使用把這些餾分油進(jìn)行常規(guī)的煉制過程得到的精制油。這樣的精制油的例子包括溶劑精制油、加氫精制油、脫蠟油和白土處理的油。此外，所謂的硫化礦物油也是優(yōu)選使用的。通過礦物油和硫的反應(yīng)得到硫化礦物油，一般的是100份重量的礦物油加入0.1-1重量份的硫，以使得反應(yīng)在120-130℃反應(yīng)10分鐘-1小時(shí)。在本明中對(duì)于所用的硫沒有特別的限制，硫的例子包括天然硫和天然氣或者石油餾分的脫硫得到的副產(chǎn)物硫。在40℃的該硫化礦物油的運(yùn)動(dòng)粘度優(yōu)選落在上述礦物油的相同粘度的范圍之內(nèi)。合成油的例子包括聚α-烯烴、α-烯烴共聚物、聚丁烯、烷基苯、多元醇酯、二元酸酯、聚氧亞烷基二醇、聚氧亞烷基二醇酯、聚氧亞烷基二醇醚和硅油。除了硫化礦物油之外，也可以優(yōu)選使用硫化合成油。這些潤滑基礎(chǔ)油可以單獨(dú)使用或者以其兩種或者多種混合使用，并且礦物油和合成油可以混合使用。按組合物的總重量計(jì)，本發(fā)明的潤滑基礎(chǔ)油的使用量為60-99.8％(重)，優(yōu)選80-99％(重)。當(dāng)使用在40℃的運(yùn)動(dòng)粘度不大于約20mm2/s的比較低粘度的潤滑基礎(chǔ)油時(shí)，把例如數(shù)均分子量約為2,000-300,000的聚合物加入到金屬加工油組合物中，在金屬加工期間可以有效的抑制煙霧的產(chǎn)生。該聚合物的例子包括聚甲基丙烯酸酯、聚異丁烯和烯烴共聚物例如乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物和苯乙烯-異戊二烯共聚物。雖然根據(jù)潤滑基礎(chǔ)油的分子量或其特性，加入到組合物中的該聚合物的量可以變化，但是按照組合物的總重量計(jì)，加入到組合物中的該聚合物的量為0.01-20％(重)，優(yōu)選0.1-10％(重)。量少于0.01％(重)就不可能滿意地抑制煙霧的產(chǎn)生，而如果量超過20％(重)時(shí)，粘度就增加，使得伴隨著加工的材料由加工機(jī)械所消耗的油物質(zhì)的量較多。(B)高堿性堿土金屬磺酸鹽在本發(fā)明中所用的高堿性堿土金屬磺酸鹽(B)指的是各種堿土金屬磺酸鹽，并且一般的可以通過相應(yīng)的堿土金屬磺酸鹽的碳化得到。在本發(fā)明中磺酸的例子包括芳族石油磺酸、烷基磺酸、芳基磺酸和烷基芳基磺酸，更特別的是十二烷基苯磺酸、二月桂基十六烷基苯磺酸、石蠟-取代的苯磺酸、聚烯烴取代的苯磺酸、聚異丁烯取代的苯磺酸和萘磺酸。堿土金屬的例子包括鈣、鋇和鎂，鈣是優(yōu)選的。這些化合物可以單獨(dú)使用或者兩種或多種混合使用。按組合物的總重量計(jì)，高堿性堿土金屬磺酸鹽的量為0.1-30％(重)，優(yōu)選0.5-15％(重)。量少于0.1％(重)，在切削和研磨中就不能維持足夠的加工性能，而量超過30％(重)時(shí)，就不可能總是與該量成比例的提供改進(jìn)。在本發(fā)明中所用的高堿性堿土金屬磺酸鹽優(yōu)選具有的總堿值為200-800mgKOH/g(JISK-2501通過高氯酸法)，更優(yōu)選300-600mgKOH/g。當(dāng)高堿性堿土金屬磺酸鹽的總堿值低于200mgKOH/g時(shí)，就不可以保證切削或研磨中足夠的加工性能。另一方面，其量超過800mgKOH/g時(shí)，就降低高堿性堿土金屬磺酸鹽在潤滑基礎(chǔ)油中的溶解度，使得在加工油中產(chǎn)生磺酸鹽的沉淀。(C)高堿性堿金屬磺酸鹽在本發(fā)明中所用的高堿性堿金屬磺酸鹽指的是各種堿金屬磺酸鹽，并且一般的可以通過相應(yīng)的堿金屬磺酸鹽的碳化得到。磺酸的例子與在制備高堿性堿土金屬磺酸鹽中所用的那些相同。堿金屬的例子包括鈉、鉀和銫，其中鈉是優(yōu)選的。在本發(fā)明中，組分(B)可以單獨(dú)使用或者兩種或多種混合使用。按組合物的總重量計(jì)，組分(B)的使用量為0.1-30％(重)，優(yōu)選0.5-15％(重)。量少于0.1％(重)時(shí)，在切削和研磨中就可能降低加工性能，而量超過30％(重)時(shí)，就不可能總是與該量成比例的提供改進(jìn)。此外，考慮到協(xié)合作用，組分(A)與組分(B)的重量比，即組分(A)/組分(B)優(yōu)選是0.001-1，更優(yōu)選是0，01-0.75，最優(yōu)選是0.1-0.70。在本發(fā)明中所用的高堿性堿金屬磺酸鹽優(yōu)選具有的總堿值為200-800mgKOH/g(JISK-2501通過高氯酸法)，更優(yōu)選300-600mgKOH/g。當(dāng)高堿性堿金屬磺酸鹽的總堿值低于200mgKOH/g時(shí)，就不可以保證切削或研磨中的加工性能。另一方面，其量超過800mgKOH/g時(shí)，就降低高堿性堿金屬磺酸鹽在潤滑基礎(chǔ)油中的溶解度，使得在加工油中產(chǎn)生磺酸鹽的沉淀。本發(fā)明的金屬加工油組合物優(yōu)選地含有組分(D)，即含硫極壓添加劑，以便提高切削性能。(D)含硫極壓添加劑組分(D)，即含硫極壓添加劑沒有特別的限制，只要其在分子中含有硫原子，并且溶解或者均勻分散在潤滑基礎(chǔ)油中起到極壓添加劑的作用。極壓添加劑的例子包括硫化油和脂肪、硫化脂肪酸、硫化酯、硫化烯烴、二烴基多硫化物、硫代氨基甲酸鹽、硫代萜烯和硫代二丙酸二烷基酯。在本發(fā)明中所用的硫化油和脂肪可以通過硫或者含硫的化合物與油或脂肪(豬脂、鯨油、菜油、魚油等)反應(yīng)而制得，一般的硫的含量為5-30％(重)。硫化油和脂肪的例子包括硫化豬脂、硫化油菜子油、硫化蓖麻油、硫化豆油和硫化米糠油。硫化脂肪酸的例子包括硫化油酸。硫化酯的例子包括硫化油酸的甲基酯和硫化米糠脂肪酸的辛基酯。硫化烯烴的例子包括由下面的式子(I)表示的化合物R1-SX-R2(I)其中，R1是C2-C15鏈烯基，R2是C2-C15烷基或鏈烯基，X是整數(shù)1-8。通過C2-C15烯烴或其二聚物、三聚物或四聚物與硫化劑例如硫和氯化硫反應(yīng)得到該化合物。在本發(fā)明中優(yōu)選的烯烴的例子包括丙烯、異丁烯和二異丁烯。二烴基多硫化物的例子包括由下面的式(II)表示的化合物R3-SY-R4(II)其中每個(gè)R3和-R4可以彼此相同或不同，是C1-C20烷基或環(huán)烷基、C6-C20芳基、C7-C20烷基芳基或C7-C20芳烷基，Y是整數(shù)2-8。在式(II)中，R3和-R4的例子包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、環(huán)己基、環(huán)辛基、苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基、芐基和苯乙基。優(yōu)選的二烴基多硫化物的例子包括二芐基多硫化物、二叔壬基多硫化物、二-十二烷基多硫化物、二叔丁基多硫化物、二辛基多硫化物、二苯基多硫化物和二環(huán)己基多硫化物。此外，典型的有用的硫代氨基甲酸鹽優(yōu)選是二硫代氨基甲酸鋅；典型的有用的硫代萜烯優(yōu)選是五硫化磷和蒎烯的反應(yīng)產(chǎn)物；典型的有用的硫代二丙酸酯優(yōu)選是硫代二丙酸二月桂基酯和硫代二丙酸二硬脂基酯。它們當(dāng)中，根據(jù)極壓性能等二烴基多硫化物是優(yōu)選的。在本發(fā)明中，上述的含硫極壓添加劑可以單獨(dú)使用或者以其兩種或者多種混合使用。按照組合物的總重量計(jì)，含硫極壓添加劑一般的用量是0-30％(重)，優(yōu)選0.1-20％(重)。當(dāng)含硫極壓添加劑的用量超過30％(重)時(shí)，該金屬加工液的極壓性能和抗氧化的穩(wěn)定性往往會(huì)降低。在本發(fā)明中，該組合物的總堿值優(yōu)選要調(diào)整在1-75mgKOH/g(JISK-2501通過高氯酸法)，更優(yōu)選3-30mgKOH/g的范圍內(nèi)。如果總堿值低于1mgKOH/g時(shí)，切削加工性能和研磨加工性能可能變差。而如果其大于75mgKOH/g，組分(B)、(C)或(D)在潤滑基礎(chǔ)油中的溶解度就降低使得這些組分在該加工液中沉淀。通過把組分(B)、(C)和任選的(D)一起加入到潤滑基礎(chǔ)油(A)中制備本發(fā)明的組合物。但是，通常為了保證金屬加工液的基本性能，各種已知的和合適的添加劑也可以加入一定的量，其將不會(huì)妨礙本發(fā)明的預(yù)定的效果。這些添加劑的例子包括含磷的極壓添加劑例如磷酸酯和亞磷酸酯。按照組合物的總重量計(jì)，含磷極壓添加劑一般的用量是0.05-20％(重)，優(yōu)選0.5-10％(重)。其它添加劑的例子包括給予油性的添加劑，例如羧酸(例如油酸、硬脂酸和二聚酸)和其酯；抗磨添加劑例如二硫代磷酸鋅(Zn-DTP，芳基型的那些除外)、二硫代氨基甲酸鋅(ZnDTC)、硫酸化的二硫代氨基甲酸氧鉬(MoDTC)、二硫代磷酸鎳(NiDTP)和二硫代氨基甲酸鎳(NiDTC)；胺型、酚型等抗氧化劑；金屬鈍化劑例如噻二唑和苯并三唑；淤渣分散劑例如烯基琥珀酸或其酯和酰亞胺；防銹添加劑例如磺酸鹽、酚鹽和中性堿土金屬的水楊酸鹽和脫水山梨醇酯；和消泡劑例如二甲基聚硅氧烷和聚丙烯酸鹽。實(shí)施例下面將用實(shí)施例詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是不解釋為限制本發(fā)明。實(shí)施例1-4和對(duì)比實(shí)施例1-5把表1和2所示的組分按所指定的比例加入到潤滑基礎(chǔ)油中，由此制得本發(fā)明的切削液組合物(如“Ex.1”等所示)和比較切削液組合物(如“Comp.Ex.1”等所示)。通過使用這些組合物，完成下面所述的磨損切削試驗(yàn)，并且評(píng)價(jià)每一種切削液的加工性能。結(jié)果也列入表1中。&lt;磨損切削試驗(yàn)&gt;按如下所述的條件進(jìn)行磨損切削試驗(yàn)。由兩個(gè)方向切削的切削力(初始力和進(jìn)入力)和工具斜度的磨擦系數(shù)來評(píng)價(jià)該油組合物的加工性能。切削條件切削速度3-5m/min.進(jìn)入速度0.025mm/rev.進(jìn)行切削的材料JISSUS440C切削工具位組(Byte)ToshibaTungalloySCTH刀尖(Tip)ToshibaTungalloyCTN3K(硬質(zhì)合金K10)斜度角8°，后角6°表1</tables>(注)*1通過石蠟基原油的蒸餾得到的餾分油的精制得到的精制油(運(yùn)動(dòng)粘度在40℃為10mm2/s)*2石蠟基礦物油與粉狀硫的反應(yīng)產(chǎn)物(硫含量0.5％重，運(yùn)動(dòng)粘度在40℃為10mm2/s)*3總堿值400mgKOH/g*4總堿值448mgKOH/g*5二叔壬基多硫化物*6異丁烯和硫的反應(yīng)產(chǎn)物*7硫化油酸的甲酯表2(注)*1通過石蠟基原油的蒸餾得到的餾分油的精制得到的精制油(運(yùn)動(dòng)粘度在40℃為10mm2/g)*2石蠟基礦物油與粉狀硫的反應(yīng)產(chǎn)物(硫含量0.5％重；運(yùn)動(dòng)粘度在40℃為10mm2/s)*3總堿值400mgKOH/g*4總堿值448mgKOH/g*5二叔壬基多硫化物由表1可以明顯地看出，關(guān)于切削力的絕對(duì)值和磨擦系數(shù)，實(shí)施例1的組合物顯示出改進(jìn)的性能。如上所說述，本發(fā)明的金屬加工油組合物，不含氯基極壓添加劑，在焚化的過程中不排出有害的氣體，不產(chǎn)生環(huán)境污染或者焚化物的問題。另外，該組合物適用于低速、重切削例如鉆孔和鉆深孔。權(quán)利要求1.一種含有下面的組分(A)、(B)和(C)的金屬加工油組合物(A)一種潤滑基礎(chǔ)油，(B)按組合物的總重量計(jì)，0.1-30％(重)的高堿性堿土金屬磺酸鹽，和(C)按組合物的總重量計(jì)，0.1-30％(重)的高堿性堿金屬磺酸鹽。2.一種含有下面的組分(A)、(B)和(C)的金屬加工油組合物(A)60-99.8％(重)的潤滑基礎(chǔ)油，(B)0.1-30％(重)的高堿性堿土金屬磺酸鹽，和(C)0.1-30％(重)的高堿性堿金屬磺酸鹽；其中所有的比例都是按組合物的總重量計(jì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬加工油組合物，還含有下面的組分(D)(D)0-30％(重)的含硫極壓添加劑。4.根據(jù)權(quán)利要求2的金屬加工油組合物，還含有下面的組分(D)(D)0-30％(重)的含硫極壓添加劑。全文摘要本發(fā)明涉及含有下面的組分(A)、(B)和(C),和任選的(D)的金屬加工油組合物:(A):一種潤滑基礎(chǔ)油,(B):按組合物的總重量計(jì),0.1—30%(重)的高堿性堿土金屬磺酸鹽,(C):按組合物的總重量計(jì),0.1—30%(重)的高堿性堿金屬磺酸鹽,和(D):0—30%(重)的含硫極壓添加劑。文檔編號(hào)C10M163/00GK1186107SQ97119900公開日1998年7月1日申請(qǐng)日期1997年12月11日優(yōu)先權(quán)日1996年12月11日發(fā)明者小別所匡寬,松本孔明申請(qǐng)人:出光興產(chǎn)株式會(huì)社