專利名稱：：金屬加工液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及包含基油和一種或多種添加劑的金屬加工液。本發(fā)明還涉及所述金屬加工液作為金屬加工液的用途，特別是用于高速切削力口工中。
背景技術(shù)：
：金屬加工液在實踐中是公知的，并且在如切裁、磨削、滾軋、拉制和煅造的金屬加工中應(yīng)用。在這些方面，參考D.Klamann的Lubricantsandrelatedproducts,VerlagChemieGmbH,Weinheim，德國，1984年，第351-383頁，其在這里作為參考而引用。金屬加工液(或切削油)的例子在US-A-5958849中曾描述過。采用已知金屬加工液的問題在于形成其一部分的基油傾向于過快地蒸發(fā)，從而有可能造成金屬加工齒輪的損壞。在高速切削加工中，此問題甚至更加突出，導(dǎo)致更高的加工溫度，因而加速了金屬加工液(組分)的蒸發(fā)。在金屬加工
技術(shù)領(lǐng)域：
中，高速切削是公知的。在高速切削中應(yīng)用的設(shè)備的例子在US20050254937和US-A-5072948中有描述。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是避免或至少減少上述問題。本發(fā)明的進一步目的是提供替代的金屬加工液。通過提供包含粘度指數(shù)大于IIO(按ASTMD2270)且傾點小于-40。C(ASTMD97)的基油的金屬加工液，本發(fā)明實現(xiàn)上述一個或多個其它目的。本發(fā)明還涉及所述金屬加工液在高速切削中的應(yīng)用。本申請人令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，具有上述特性的基油在不同的溫度下表現(xiàn)出非常好的蒸發(fā)損失，從而相比于已知的金屬加工液，能夠使待配混的金屬加工液具有改進的特性。本發(fā)明的進一步優(yōu)點在于包含具有指定特性的基油的金屬加工液具有相對高的閃點，使得在使用金屬加工液的過程中提高了安全性。按照本發(fā)明，可以獲得閃點(按ASTMD92)高于170。C的金屬加工液。本發(fā)明更進一步的優(yōu)點在于應(yīng)用指定的基油配混本發(fā)明的金屬加工液，可以得到基本上不含氯化物且非乳化的成品金屬加工液。該金屬加工液可以含有一種或多種添加劑。這一特性使得金屬加工液特別適用于高速切削。本發(fā)明涉及本發(fā)明的金屬加工液組合物作為金屬加工液的用途，特別是用于高速切削中即每分鐘高于8000轉(zhuǎn)、優(yōu)選高于10000轉(zhuǎn)的應(yīng)用中。旋轉(zhuǎn)機器配備有中空軸，金屬加工液通過該中空軸可以流到安裝在所述軸上的加工工具上。本發(fā)明還涉及一種高速磨削操作，其中應(yīng)用磨削石在速度為50-200m/s、更優(yōu)選為高于IOOm/s下實施磨削操作。此速度定義為在磨削工具和被加工金屬件之間在它們接觸點處的相對速度。該速度的上限取決于想要獲得較高速度的設(shè)備的設(shè)計。目前，該值低于200m/s,但是對未來的機器來說，預(yù)期會有更高的速度。本發(fā)明還涉及應(yīng)用切削工具所實施的高速切削，如鉸孔、車削和銑削。高速操作取決于所應(yīng)用材料的種類。其范圍可以為50-10000m/min。定義為高速切削的操作的切削速度取決于被加工材料的材料類型。高速切削對于聚合物類材料和鋁來說會大于2000m/min，對于青銅來說大于1000m/min，對于鑄鐵來說大于900m/min，對于鋼來說大于700m/min，對于鈦來說大于200m/min，和對于鎳基合金來說大于60m/min。金屬加工液優(yōu)選在大于15bar、更優(yōu)選為20-60bar的壓力下提供給高速旋轉(zhuǎn)的機器。需要用該壓力來使金屬加工液以理想的高流量流過例如中空軸。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會很容易地理解術(shù)語"基油"的意義。本發(fā)明所應(yīng)用的基油可以通過對鏈烷烴蠟加氫異構(gòu)化而得到，并且在所述加氫5異構(gòu)化后優(yōu)選進行一些類型的脫蠟，如溶劑或催化脫蠟。由于費-托衍生蠟的純度和高的鏈烷烴含量，因此所述鏈烷烴蠟優(yōu)選為費-托衍生蠟。由于從費-托蠟得到的基油實際上沒有芳烴含量、沒有可檢測到的氣味并且其按ASTMD156表達的清澈透明顏色為+20，所以其是進一步有利的?？捎糜谥苽渖鲜鲑M-托衍生基油的費-托方法的例子為Sasol的所謂工業(yè)漿液相精餾^L術(shù)、Shell的中間餾分合成方法和ExxonMobil的"AGC-21"方法。這些和其它方法例如在EP-A-776959、EP-A-668342、US-A-4943672、US-A-5059299、WO-A-9934917和WO-A-9920720中更為詳細地進行了描述。這些費-托合成產(chǎn)品通常包含具有i-ioo、甚至超過100個碳原子的烴。這種烴產(chǎn)品包括正鏈垸烴、異鏈烷烴、氧化產(chǎn)品和不飽和產(chǎn)品。當基油為一種理想的異鏈烷烴產(chǎn)品時，可以有利地應(yīng)用相對較重的費-托衍生原料。相對較重的費-托衍生原料包含至少30wt%、優(yōu)選為至少50wt。/。和更優(yōu)選為至少55w"的具有至少30個碳原子的化合物。另外，費托衍生原料中具有至少"個或更多碳原子的化合物與具有至少30個碳原子的化合物之間的重量比優(yōu)選為至少O.2，更優(yōu)選為至少O.4，和最優(yōu)選為至少0.55。費-托衍生原料優(yōu)選包含ASF-oc值(Anderson-Schulz-Flory鏈增長因子)至少為0.925、優(yōu)選為至少0.935、更優(yōu)選為至少0.945、甚至更優(yōu)選為至少0.955的(V餾分。這種費-托衍生原料可以通過得到如上所述的相對較重的費-托產(chǎn)品的任何方法來得到。不是所有的費-托方法都產(chǎn)生這種重產(chǎn)品。合適費-托方法的例子在wo-A-9934917中有描述。費-托衍生產(chǎn)品不含或含有非常少量的含硫和含氮化合物。對于由應(yīng)用幾乎不含雜質(zhì)的合成氣的費-托反應(yīng)得來的產(chǎn)品來說，這是典型的。硫和氮的含量通常低于檢測極限，其目前分別為硫5ppm和氮lppm。所述方法通常包括費-托合成、加氫異構(gòu)化步驟和任選的傾點降低步驟，其中所述的加氫異構(gòu)化步驟和任選的傾點降低步驟按如下實施(a)使費-托產(chǎn)品加氫裂化/加氫異構(gòu)化，(b)將步驟(a)的產(chǎn)品分離為至少一種或多種餾出燃料餾分和基油餾分。任選地在步驟(c)中通過對步驟(b)中所得到的油進行溶劑脫蠟或優(yōu)選催化脫蠟得到具有優(yōu)選的低傾點的油，從而使所述基油的傾點進二步降低。步驟(a)的加氫轉(zhuǎn)化/加氫異構(gòu)化反應(yīng)優(yōu)選在氫和催化劑存在下進行，其中所述催化劑可以選自本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的適合于該反應(yīng)的那些催化劑，它們中的一些將在下文中更為詳細地描述。原則上，劑:合適的加。氫轉(zhuǎn)化/加氫異構(gòu)化催化劑通常為那些在難熔氧化:栽體如無定形二氧化硅-氧化鋁(ASA)、氧化鋁、氟化氧化鋁、分子篩(沸石)或這些物質(zhì)的兩種或多種的混合物上負栽有加氫組分的那些催化劑。用于本發(fā)明的加氫轉(zhuǎn)化/加氫異構(gòu)化步驟中的一類優(yōu)選催化劑為包含鉑和/或鈀作加氫組分的加氬轉(zhuǎn)化/加氫異構(gòu)化催化劑。非常優(yōu)選的加氫轉(zhuǎn)化/加氫異構(gòu)化催化劑包括在無定形二氧化硅-氧化鋁(ASA)載體上負載的鉑和鈀。以載體的總重量為基準和按元素計算，鉑和/或鈀合適地以0.1-5.Owt%、更合適地以0.2-2.Owt。/。的量存在。如果兩者都存在，鉑與鈀的重量比可以在較寬的范圍內(nèi)變化，但是合適地為0.05-10,更合適地為0.1-5。在ASA催化劑上合適的貴金屬的例子例如公開在WO-A-9410264和EP-A-0582347中。其它合適的貴金屬基催化劑如在氟化氧化鋁載體上的鉑公開在US-A-5059299和WO-A-9220759中。第二類合適的加氫轉(zhuǎn)化/加氫異構(gòu)化催化劑為那些包含至少一種第VIB族金屬(優(yōu)選為鎢和/或鉬)和至少一種非貴金屬的第VIII族金屬(優(yōu)選為鎳和/或鈷)作加氫組分的催化劑。兩種金屬可以作為氧化物、硫化物或兩者的組合存在。以載體的總重量為基準和按元素計算，笫VIB族金屬合適地以l-35wt%、更合適地5-30wt。/。的量存在。以載體的總重量為基準和按元素計算，非貴金屬的第VIII族金屬合適地以1-25wt%、優(yōu)選2-15wt。/。的量存在。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)特別合適的這類加氫轉(zhuǎn)化催化劑是包括在氟化氧化鋁上載帶的鎳和鎢的催化劑。上述非貴金屬基催化劑優(yōu)選以其硫化物的形式應(yīng)用。為了在應(yīng)用的過程中保持催化劑的硫化物形式，在原料中需要存在一些硫。優(yōu)選在原料中存在有至少10ppm和更優(yōu)選為50-150ppm的疏?？梢砸苑橇蚧镄问綉?yīng)用的優(yōu)選催化劑包括在酸性栽體上負載的非貴金屬的第nn族金屬(如鐵、鎳)與第IB族金屬(如銅)的組合。休選存在銅以抑制鏈烷烴氫解為曱烷。催化劑具有按水吸收測量的優(yōu)選為0.35-1.10ml/g的孔體積、按BET氮吸附測量的優(yōu)選為200-500m7g的表面積和0.4-1.0g/ml的堆密度。催化劑載體優(yōu)選由無定形二氧化硅-氧化鋁制成，其中氧化鋁可以在5-96wt%、優(yōu)選20-85wt°/。的寬范圍內(nèi)存在。按Si02計的二氧化硅含量優(yōu)選為15-80wt°/。。另夕卜，載體可以含有少量例如20-30wty。的粘結(jié)劑，如氧化鋁、二氧化硅、第IVA族金屬氧化物和各種類型的粘土、氧化鎂等，優(yōu)選氧化鋁或二氧化硅。無定形二氧化硅-氧化鋁微球的制備在Ryland，LloydB.、Tamele,M.W.和Wilson,J.N.的CrackingCatalysts,Catalysis:第VII巻,由PaulH.Emmett編著,ReinholdPublishingCorporation,紐約，1960年，第5-9頁中已經(jīng)進行了描述。通過共浸漬溶液中的金屬到載體上、在100-15(TC下干燥和在200-550'C下在空氣中煅燒而制備所述催化劑。第VIII族金屬的存在量約為15wty?；蚋?，優(yōu)選為1-12wt°/。，而第IB族金屬的存在量通常較小，例如相對于第VIII族金屬的重量比為1:2至約1:20。典型的催化劑如下所示Ni，wt%2.5-3.5Cu，wt%0.25-0.35Al203-Si02，wt%65-75Al203(粘結(jié)劑)，wty。25-30表面積290-325m2/g孔體積(Hg)0.35-0.45ml/g堆密度0.58-0.68g/ml另一類合適的加氫轉(zhuǎn)化/加氫異構(gòu)化催化劑為基于沸石材料的那些催化劑，其合適地包含至少一種第VIII族金屬組分(優(yōu)選Pt和/或Pd)作為加氫組分。合適的沸石和其它鋁硅酸鹽材料則包括沸石，、沸石Y、超穩(wěn)沸石Y、ZSM-5、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-48、MCM-68、ZSM-35、SSZ-32、鎂堿沸石、絲光沸石和二氧化硅-鋁磷酸鹽如SAPO-ll和SAP0-31。例如，合適的加氫轉(zhuǎn)化/加氫異構(gòu)化催化劑的例子在WO-A-9201657中進行了描述。這些催化劑的組合也是有可能的。非常合適的加氫轉(zhuǎn)化/加氫異構(gòu)化方法是那些包括在第一步驟中應(yīng)用沸石P基催化劑、在第二步驟中應(yīng)用ZSM-5、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-48、MCM-68、ZSM-35、SSZ-32、鎂堿沸石、絲光沸石基催化劑的方法。在后一組中，ZSM-23、ZSM-22和ZSM-48是優(yōu)選的。這種方法的例子在US-A-20040065581中進行了描述，其7>開的方法包括包含鉑和沸石P的第一步驟催化劑和包含鉑和ZSM-48的第二步驟催化劑。在步驟(a)中，原料在高溫和高壓下在催化劑的存在下與氫接觸。溫度通常為175-380。C,優(yōu)選為高于250。C，更優(yōu)選為300-370°C。壓力通常為10-250bar,和優(yōu)選為20-80bar。氫氣可以采用氣時空速100-10000Nl/l/hr供應(yīng)，優(yōu)選為500-5000Nl/l/hr。烴原料可以采用重時空速為0.1-5kg/l/hr提供，優(yōu)選大于0.5kg/l/hr,和更優(yōu)選為小于2kg/l/hr。氫與烴原料的比可以為100-5000Nl/kg，和優(yōu)選為250-2500Nl/kg。步驟(a)中的轉(zhuǎn)化率被定義為單程反應(yīng)為沸點低于37(TC的餾分的沸點高于37(TC的原料的重量百分比，其為至少20wt%，優(yōu)選為至少25wt°/。，但是優(yōu)選為不大于80wt%，更優(yōu)選為不大于65wt%。在上述定義中應(yīng)用的原料為進料至步驟(a)的總烴進料，因此也存在可能在步驟(b)中獲得的高沸點餾分的任意任選循環(huán)。在步驟(b)中，將步驟(a)的產(chǎn)品優(yōu)選分離為一種或多種餾出燃料餾分和具有理想粘度特性的基油或基油前體餾分。如果其傾點不在理想范圍之內(nèi)，通過脫蠟步驟(c),優(yōu)選通過催化脫蠟，使基油的傾點進一步降低。在這樣的實施方案中，可能更加有利的是使步驟(a)的產(chǎn)品的較寬沸程餾分脫蠟。然后從所得到的脫蠟產(chǎn)品中，通過蒸餾方法可以有利地分離具有理想粘度的基油。去脫蠟步驟(c)的原料的最終沸點可以高至步驟(a)的產(chǎn)品的最終沸點。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，基油的粘度指數(shù)大于115，有利地大于120,優(yōu)選大于125，更優(yōu)選低于140，最優(yōu)選為115-140。另外，基油的傾點優(yōu)選低于-50。C。另外，按ASTMD445,基油在100。C的運動粘度為1-4ram7s,優(yōu)選為2-3mm7s。這將會導(dǎo)致更加有利的閃點和蒸發(fā)損失值。特別優(yōu)選的是基油按ASTMD92的閃點大于170°C，優(yōu)選大于175°C，最優(yōu)選大于180°C。進一步優(yōu)選的是按修改的CECL40A93,基油在150。C下的Noack揮發(fā)度小于4，優(yōu)選小于3，最優(yōu)選小于2。在本發(fā)明中應(yīng)用的基油優(yōu)選具有小于150'C、優(yōu)選為小于130°C、更優(yōu)選為小于120'C的AFBP-IBP(按ASTMD2887確定的IBP和FBP之間的蒸餾范圍)。按照本發(fā)明，進一步優(yōu)選的是基油的A蒸餾值(95wt%-5wt。/a)小于13(TC，優(yōu)選小于IOO'C，甚至更優(yōu)選小于95°C,該蒸餾值按ASTMD2888來確定。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會很容易理解可以向本發(fā)明的金屬加工液中加入各種添加劑，如抗氧化劑、抗霧化劑、金屬鈍化劑、染料等。合適添力口齊寸的例子可以在上述D.Klamann的參考文獻"Lubricantsandrelatedproducts"中找到。優(yōu)選存在1-15wt。/。的酯化合物。合適酯化合物的例子為菜子油和季戊四醇酯。含硫化合物優(yōu)選以0.5-10wt%的量存在。合適的含硫化合物的例子為硫化酯和多硫化物(polysulfures)。本發(fā)明的金屬加工液可以包含不同類型的基油，如礦物油、聚oc-烯烴、酯、聚鏈烯烴、烷基化的芳烴、加氫裂化物和溶劑精制的基油或它們的混合物。但是，金屬加工液優(yōu)選包含至少80w"/。符合權(quán)利要求1所述要求的基油。甚至更優(yōu)選的是所述基油組分均為符合權(quán)利要求1要求的基油。甚至更優(yōu)選的是所述基油組分實際上只是上述的費-托衍生基油。所謂"實際"是指通過這種基油獲得了金屬加工液的改進性能。更具體地，實際上是指95-100wt%、最具體為100wt。/。的基油為費-托4汙生基油。具體實施方式下面，通過應(yīng)用如下非限定性實施例進一步描述本發(fā)明。實施例1從根據(jù)EP-A-1366135的實施例1得到的殘余物"R"中，分離出具有表1所列特性的費-托衍生蒸餾餾分。在脫蠟溫度為-27。C下進行溶劑脫蠟后，確定蠟含量為27.1wt%。表l催化脫蠟的原料<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>將上述蒸餾餾分與由0.7wt。/。柏、25wt%ZSN-12和二氧化硅粘結(jié)劑組成的脫蠟催化劑接觸。脫蠟條件為40bar氫氣，WHSV=1.0kg/l.h，氫氣流率為500Nl/kg原料，和溫度為315°C。通過蒸餾，從脫蠟油中分離出具有表2所列特性的基油餾分。實施例2通過與實施例1相同的方法得到本發(fā)明的另外的費-托衍生基油，只是分離了稍微不同的蒸餾餾分。實施例2的基油的特性也列于表2中。比較例為了比較，確定下列商購基油的特性，并且也列于表2中HVI40(得自于Shell,RefineryPetitCouronne,法國)、HMVIP40(得自于DeutscheShell,Hamburg,德國)、UltraS2(得自于S-OilCorporation,首爾，韓國)、和Sipmet7(得自于SIPLtd.,倫敦，英國)。從表2可以看出，本發(fā)明的基油表現(xiàn)出非常好的閃點和不同溫度下非常好的蒸發(fā)損失。表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實施例3應(yīng)用至少80wt。/。的實施例1和2的基油，并應(yīng)用標準的添加劑，配混本發(fā)明的一些金屬加工液組合物。本發(fā)明的金屬加工液表現(xiàn)出非常好的閃點和在不同溫度下非常好的蒸發(fā)損失。權(quán)利要求1.包含基油的金屬加工液，所述基油按ASTMD2270的粘度指數(shù)大于110和按ASTMD97的傾點小于-40'C。2.權(quán)利要求1的金屬加工液，其中所述基油為費-托衍生油。3.權(quán)利要求1或2的金屬加工液，其中所述基油的粘度指數(shù)大于115，優(yōu)選為115-140。4.前述權(quán)利要求一項或多項的金屬加工液，其中所述基油的傾點低于-50'C。5.前述權(quán)利要求一項或多項的金屬加工液，其中所述基油在100t:下按ASTMD445的運動粘度為1-4mm2/s，優(yōu)選為2-3mm7s。6.前述權(quán)利要求一項或多項的金屬加工液，其中所述基油按ASTMD92的閃點大于17(TC,優(yōu)選大于175°C,最優(yōu)選大于180°C。7.前述權(quán)利要求一項或多項的金屬加工液，其中所迷基油的Noack揮發(fā)度在15(TC下小于4，優(yōu)選小于3,最優(yōu)選小于2。8.前述權(quán)利要求一項或多項的金屬加工液，其中所述基油的A精餾值(95wt。/。-5wt。/。)小于130°C，優(yōu)選小于IOO'C,甚至更優(yōu)選小于95。C，其中所述精餾值按ASTMD2888確定。9.前述權(quán)利要求一項或多項的金屬加工液，其中所述基油通過如下步驟獲得(a)使費-托產(chǎn)品加氫裂化/加氫異構(gòu)化，(b)將步驟(a)的產(chǎn)品分離為至少一種或多種燃料餾分和基油餾分。10.權(quán)利要求9的金屬加工液，其中所述基油通過使步驟(b)所得到的沸點大于35(TC的餾分經(jīng)受脫蠟步驟(c)而得到。11.前述權(quán)利要求一項或多項的金屬加工液，其中所述金屬加工液包含一種或多種添加劑。12.權(quán)利要求11的金屬加工液，其中所述金屬加工液包含至少80w"/。符合權(quán)利要求1的標準的基油。13.前述權(quán)利要求一項或多項的金屬加工液用作金屬加工液的用途，特別是用于高速切削中。14.應(yīng)用在超過8000轉(zhuǎn)每分鐘(RPM)下操作的高速旋轉(zhuǎn)機器的金屬加工方法，其中所述旋轉(zhuǎn)機器配備有可旋轉(zhuǎn)中空軸，通過該中空軸，權(quán)利要求1-12任一項的金屬加工液流到安裝在所述軸上的加工工具上。15.權(quán)利要求14的金屬加工方法，其中所述金屬加工方法為高速磨削操作，其中所述磨削操作應(yīng)用磨削石在速度為50-200m/s下實施。16.權(quán)利要求14-15任一項的金屬加工方法，其中將所述金屬加工液在壓力為20-60bar下提供給所述機器。全文摘要本發(fā)明涉及包含基油的金屬加工液，其中所述基油的粘度指數(shù)大于110(按ASTMD2270)且傾點小于-40℃(按ASTMD97)。所述基油優(yōu)選為費-托衍生油。所述基油100℃下按ASTMD445的運動粘度優(yōu)選為2-3mm²/s。另外，所述基油按ASTMD92的閃點大于170℃，優(yōu)選大于175℃，最優(yōu)選大于180℃。文檔編號C10G67/04GK101124305SQ200580048392公開日2008年2月13日申請日期2005年12月6日優(yōu)先權(quán)日2005年2月24日發(fā)明者D·比薩托申請人:國際殼牌研究有限公司