Composición sintética de fluido de temple.

Composición sintética de fluido de temple preparada por la esterificación de:

(a) al menos un alcohol sintético y

(b) una mezcla que comprende

- del 65 al 85% en peso/peso de ácido oleico

- del 6 al 10% en peso/peso de ácido linoleico

- del 0 al 3% en peso/peso de ácido esteárico y

- del 0 al 3,8% en peso/peso de ácido palmítico

- 1,5 al 6% en peso/peso de una mezcla que comprende ácido mirístico, palmitoleico, margarínico, margaroleico, α-linoleico, araquídico, eicosenoico, behénico y erúcico.

Composición sintética de fluido de temple

Campo técnico

La presente invención se refiere a una nueva composición sintética de fluido de temple usada en el tratamiento térmico de metales, que comprende una mezcla de aceites sintéticos, y al uso de la misma.

Estado de la materia

Una técnica de temple apropiada siempre ha sido una parte extremadamente importante del proceso de tratamiento térmico de los metales. Piezas caras tratadas de alto valor podrían resultar dañadas si se presta atención insuficiente al procedimiento y medios de temple apropiados. La elección de las condiciones operativas del temple es, por tanto, esencial en vista de las características estructurales y los objetivos tecnológicos que tienen que alcanzarse.

La selección de un agente de temple está principalmente gobernada por las especificaciones del procesamiento, las propiedades físicas requeridas y la microestructura requerida. Debido al versátil rendimiento del temple, el aceite es el medio de temple más ampliamente usado, solo junto con el agua. Se estima que la necesidad mundial de aceite de temple hoy en día es entre 50 millones y 100 millones de galones por año.

Entre los diversos medios de temple, el aceite continúa estando favorecido debido a su mecanismo de temple y las curvas de refrigeración son muy adecuadas para los diagramas de TTT (tiempo, temperatura y transformación) y CCT (transformación por enfriamiento continuo) de muchos tipos de acero.

El temple de acero en medio líquido consiste en tres etapas distintas de enfriamiento: la fase vapor, ebullición nucleada y la etapa convectiva. En la primera etapa, se forma una atmósfera de vapor inmediatamente tras el temple. Esta atmósfera tiene un efecto aislante, y la transferencia de calor en esta etapa es lenta ya que es principalmente mediante radiación. A medida que disminuye la temperatura, la atmósfera de vapor se vuelve inestable y colapsa, iniciándose la etapa de ebullición nucleada.

La eliminación de calor es la más rápida en esta etapa, debido al calor de vaporización, y continúa hasta que la temperatura superficial disminuye por debajo del punto de ebullición del medio de temple. El enfriamiento adicional tiene lugar principalmente mediante convección y algo de conducción.

Durante el proceso de temple, hay dos tipos de tensiones implicadas: tensiones térmicas debido al rápido enfriamiento y tensiones de transformación debidas al aumento en el volumen de la microestructura de austenita a martensita. Aquellas tensiones pueden producir excesiva distorsión o incluso fisuras. Sin embargo, el aceite tiene una respuesta al enfriamiento deseable única minimizando aquellos efectos. Por consiguiente, continuará usándose aceite para el temple, en tanto que sea asequible.

Para la aplicación en baños térmicos hay varios tipos de aceites de temple adecuados para aceros con templabilidad de baja a alta. Gracias a las propiedades de estos aceites, es posible templar también en el intervalo martensítico de temperatura -es decir, en un intervalo entre 160 y 250 ºC -con distorsión mínima, mientras que todavía se obtienen las propiedades deseadas en piezas metálicas.

Además de la templabilidad, la selección de una formulación de aceite depende de la geometría y el espesor de las piezas, y el grado de distorsión que puede tolerarse. Por ejemplo, se requiere aceite caliente para piezas más pequeñas con alta templabilidad para lograr las propiedades mecánicas deseadas con distorsión mínima.

Están disponibles aceites de temple con puntos de inflamación que oscilan de 130 ºC a 290 ºC. La temperatura de 45 operación del aceite en un tanque de temple abierto normalmente es al menos 65 ºC por debajo de su punto de inflamación. Cuando el tanque de temple es operado bajo una atmósfera protectora, puede usarse aceite a hasta 10 ºC por debajo del punto de inflamación. El intervalo de operación de los aceites de temple de un baño térmico normalmente es de 10 ºC a 230 ºC.

Una menor temperatura de operación es en cualquier caso útil en minimizar la degradación térmica del aceite.

Originalmente, se usó aceite sin ningún aditivo. Era de enfriamiento lento y susceptible a la oxidación. Se llevó a cabo una investigación para vencer estas limitaciones añadiendo ciertos aditivos químicos al aceite. Además, el objetivo era hacer el temple en aceite más fiable y uniforme, y controlar la fase vapor empezando el estado de ebullición nucleada antes. Por consiguiente, el término "aceite rápido" se aplica a aceite con tales aditivos. Algunos aceites también tienen aditivos que prolongan la etapa de ebullición nucleada para lograr un temple más profundo

para algunos aceros. También están disponibles aceites especialmente formulados para operaciones de tratamiento a vacío.

El uso de mezclas de aceites vegetales C21D1/56, 1/58 para fines de temple se describe, por ejemplo, en la solicitud de patente WO2004/099450 que desvela una composición de aceite de temple vegetal y sustancias aditivas que deben lograr la estabilización de las propiedades químicas y tecnológicas de las mezclas.

Sin embargo, aunque los beneficios del uso de aceites vegetales son diversos, específicamente, seguridad, eliminación y disponibilidad, todavía hay algunas cuestiones referentes a la eficacia metalúrgica y propiedades químicas y físicas específicas de la mezcla usada. En particular, una mezcla vegetal logra generalmente obtener un enfriamiento rápido controlado del metal tratado, pero esto conduce a un porcentaje considerablemente alto de fisuras y deformaciones en la estructura metálica interna debido a la diferencia entre su temperatura superficial e interna durante el temple. Además, la naturaleza vegetal del aceite presenta muchos inconvenientes debido a las diversas sustancias contenidas originalmente en el aceite, que tiende rápidamente a degradarse y necesita regenerarse.

Alcance de la invención

El alcance de la presente invención es, por tanto, proporcionar una composición fluida para procesos de temple que permita lograr un proceso de temple controlado durante el cual pueda realizarse el proceso de enfriamiento rápidamente, pero sin afectar la estructura del metal tratado.

Otro objetivo de la invención también es una composición de fluido de temple con buena estabilidad y biodegradabilidad.

Otro objetivo de la invención es proporcionar una composición de temple fluida que permita lograr una alta recuperación de tanto el material de temple como el metal templado después de cada uso.

Todavía otro objetivo de la invención es proporcionar una composición de temple que no necesite una regeneración en línea debido a la degradación y formación de subproductos no deseados.

Descripción de la invención Una solución a los problemas anteriormente citados se facilita por la materia de la reivindicación 1.

La composición sintética de fluido de temple según la presente invención se prepara por esterificación de:

(a) al menos un alcohol sintético y

(b) una mezcla que comprende

- del 65 al 85% en peso/peso de ácido oleico -del 6 al 10% en peso/peso de ácido linoleico -del 0 al 3% en peso/peso de ácido esteárico y -del 0 al 3, 8% en peso/peso de ácido palmítico -1, 5 al 6% en peso/peso de una mezcla que comprende ácido mirístico, palmitoleico, margarínico, margaroleico, -linoleico, araquídico, eicosenoico, behénico y erúcico.

Se ha encontrado que los mejores resultados en términos de las propiedades metalúrgicas, junto con la estabilidad química y física, pueden obtenerse cuando el alcohol sintético se selecciona de trioleato de trimetilolpropano, tetraoleato de pentaeritritol y dioleato de neopentilglicol. Esta composición no implica el uso de aceites vegetales naturales, de manera que se han evitado todos los problemas citados estrictamente relacionados con su uso.

A pesar de ser un producto sintético, el objetivo de la presente invención es particularmente adecuado como composición de fluido de temple con bajo impacto medioambiental y también se caracteriza por una alta biodegradabilidad y no toxicidad.

En cuanto a los aceites de temple de origen vegetal, la composición resulta transparente y clara, evitando así la formación de la "ceniza de depósito", que siempre queda sobre el metal después de la inmersión en baños de aceite mineral. Esta capa no solo afecta el brillo y la limpieza de la superficie metálica, sino que también es difícil de eliminar de la superficie metálica. Sin embargo, la eliminación de los baños de aceite mineral de las superficies metálicas templadas siempre requiere el empleo de detergentes específicos... [Seguir leyendo]

1. Composición sintética de fluido de temple preparada por la esterificación de:

(a) al menos un alcohol sintético y (b) una mezcla que comprende -del 65 al 85% en peso/peso de ácido oleico -del 6 al 10% en peso/peso de ácido linoleico -del 0 al 3% en peso/peso de ácido esteárico y -del 0 al 3, 8% en peso/peso de ácido palmítico -1, 5 al 6% en peso/peso de una mezcla que comprende ácido mirístico, palmitoleico, margarínico, margaroleico, -linoleico, araquídico, eicosenoico, behénico y erúcico.

2. Composición según la reivindicación 1, en la que el alcohol sintético está seleccionado de trioleato de trimetilolpropano, tetraoleato de pentaeritritol y dioleato de neopentilglicol.

3. Composición según la reivindicación 1 o 2, que comprende además un aditivo estabilizante o una mezcla del 15 mismo.

4. Composición según la reivindicación 3, en la que los aditivos se eligen de entre el grupo que consiste en octilbutil-difenilamina, sales de ácidos de sulfonato de cadena larga, derivados de fenoles y benzotriazoles como la N, Nbis (2-etilhexil) -4-metil-1H-benzotriazol-1-metilamina y la N, N-bis (2-etilhexil) -5-metil-1H-benzotriazol-1-metilamina.

5. Uso de una composición según una de las reivindicaciones 1 a 4 como baño de temple para metales.