金属加工液在实践中是公知的，并且在如切裁、磨削、滚轧、拉 制和煅造的金属加工中应用。在这些方面，参考D.Klamann的 Lubricants and related products，Verlag Chemie GmbH，Weinheim， 德国，1984年，第351-383页，其在这里作为参考而引用。金属加工 液(或切削油)的例子在US-A-5958849中曾描述过。
采用已知金属加工液的问题在于形成其一部分的基油倾向于过快 地蒸发，从而有可能造成金属加工齿轮的损坏。在高速切削加工中， 此问题甚至更加突出，导致更高的加工温度，因而加速了金属加工液 (组分)的蒸发。在金属加工技术领域中，高速切削是公知的。在高速 切削中应用的设备的例子在US 20050254937和US-A-5072948中有描 述。

本发明的一个目的是避免或至少减少上述问题。
本发明的进一步目的是提供替代的金属加工液。
通过提供包含粘度指数大于110(按ASTM D 2270)且倾点小于-40 ℃(ASTM D 97)的基油的金属加工液，本发明实现上述一个或多个其它 目的。
本发明还涉及所述金属加工液在高速切削中的应用。
本申请人令人惊奇地发现，具有上述特性的基油在不同的温度下 表现出非常好的蒸发损失，从而相比于已知的金属加工液，能够使待 配混的金属加工液具有改进的特性。本发明的进一步优点在于包含具 有指定特性的基油的金属加工液具有相对高的闪点，使得在使用金属 加工液的过程中提高了安全性。按照本发明，可以获得闪点(按ASTM D 92)高于170℃的金属加工液。
本发明更进一步的优点在于应用指定的基油配混本发明的金属加 工液，可以得到基本上不含氯化物且非乳化的成品金属加工液。该金 属加工液可以含有一种或多种添加剂。
这一特性使得金属加工液特别适用于高速切削。本发明涉及本发 明的金属加工液组合物作为金属加工液的用途，特别是用于高速切削 中即每分钟高于8000转、优选高于10000转的应用中。旋转机器配备 有中空轴，金属加工液通过该中空轴可以流到安装在所述轴上的加工 工具上。
本发明还涉及一种高速磨削操作，其中应用磨削石在速度为 50-200m/s、更优选为高于100m/s下实施磨削操作。此速度定义为 在磨削工具和被加工金属件之间在它们接触点处的相对速度。该速度 的上限取决于想要获得较高速度的设备的设计。目前，该值低于200 m/s，但是对未来的机器来说，预期会有更高的速度。
本发明还涉及应用切削工具所实施的高速切削，如铰孔、车削和 铣削。高速操作取决于所应用材料的种类。其范围可以为50-10000 m/min。定义为高速切削的操作的切削速度取决于被加工材料的材料类 型。高速切削对于聚合物类材料和铝来说会大于2000m/min，对于青 铜来说大于1000m/min，对于铸铁来说大于900m/min，对于钢来说 大于700m/min，对于钛来说大于200m/min，和对于镍基合金来说大 于60m/min。
金属加工液优选在大于15bar、更优选为20-60bar的压力下提 供给高速旋转的机器。需要用该压力来使金属加工液以理想的高流量 流过例如中空轴。
本领域技术人员将会很容易地理解术语″基油″的意义。本发明所 应用的基油可以通过对链烷烃蜡加氢异构化而得到，并且在所述加氢 异构化后优选进行一些类型的脱蜡，如溶剂或催化脱蜡。由于费-托衍 生蜡的纯度和高的链烷烃含量，因此所述链烷烃蜡优选为费-托衍生 蜡。由于从费-托蜡得到的基油实际上没有芳烃含量、没有可检测到的 气味并且其按ASTM D 156表达的清澈透明颜色为+20，所以其是进一 步有利的。
可用于制备上述费-托衍生基油的费-托方法的例子为Sasol的所 谓工业浆液相精馏技术、Shell的中间馏分合成方法和Exxon Mobil 的″AGC-21″方法。这些和其它方法例如在EP-A-776 959、EP-A-668 342、US-A-4 943 672、US-A-5 059 299、WO-A-9934917和WO-A-9920720 中更为详细地进行了描述。这些费-托合成产品通常包含具有1-100、 甚至超过100个碳原子的烃。这种烃产品包括正链烷烃、异链烷烃、 氧化产品和不饱和产品。当基油为一种理想的异链烷烃产品时，可以 有利地应用相对较重的费-托衍生原料。相对较重的费-托衍生原料包 含至少30wt％、优选为至少50wt％和更优选为至少55wt％的具有至 少30个碳原子的化合物。另外，费托衍生原料中具有至少60个或更 多碳原子的化合物与具有至少30个碳原子的化合物之间的重量比优 选为至少0.2，更优选为至少0.4，和最优选为至少0.55。费-托衍生 原料优选包含ASF-α值(Anderson-Schulz-Flory链增长因子)至少 为0.925、优选为至少0.935、更优选为至少0.945、甚至更优选为至 少0.955的C20 +馏分。这种费-托衍生原料可以通过得到如上所述的相 对较重的费-托产品的任何方法来得到。不是所有的费-托方法都产生 这种重产品。合适费-托方法的例子在WO-A-9934917中有描述。
费-托衍生产品不含或含有非常少量的含硫和含氮化合物。对于由 应用几乎不含杂质的合成气的费-托反应得来的产品来说，这是典型 的。硫和氮的含量通常低于检测极限，其目前分别为硫5ppm和氮1 ppm。
所述方法通常包括费-托合成、加氢异构化步骤和任选的倾点降低 步骤，其中所述的加氢异构化步骤和任选的倾点降低步骤按如下实施：
(a)使费-托产品加氢裂化/加氢异构化，
(b)将步骤(a)的产品分离为至少一种或多种馏出燃料馏分和基油 馏分。
任选地在步骤(c)中通过对步骤(b)中所得到的油进行溶剂脱蜡或 优选催化脱蜡得到具有优选的低倾点的油，从而使所述基油的倾点进 一步降低。
步骤(a)的加氢转化/加氢异构化反应优选在氢和催化剂存在下进 行，其中所述催化剂可以选自本领域熟练技术人员已知的适合于该反 应的那些催化剂，它们中的一些将在下文中更为详细地描述。原则上， 所述催化剂可以为本领域中已知适合于异构化链烷烃分子的任何催化 剂。合适的加氢转化/加氢异构化催化剂通常为那些在难熔氧化物载体 如无定形二氧化硅-氧化铝(ASA)、氧化铝、氟化氧化铝、分子筛(沸石) 或这些物质的两种或多种的混合物上负载有加氢组分的那些催化剂。 用于本发明的加氢转化/加氢异构化步骤中的一类优选催化剂为包含 铂和/或钯作加氢组分的加氢转化/加氢异构化催化剂。非常优选的加 氢转化/加氢异构化催化剂包括在无定形二氧化硅-氧化铝(ASA)载体 上负载的铂和钯。以载体的总重量为基准和按元素计算，铂和/或钯合 适地以0.1-5.0wt％、更合适地以0.2-2.0wt％的量存在。如果两者都存 在，铂与钯的重量比可以在较宽的范围内变化，但是合适地为 0.05-10，更合适地为0.1-5。在ASA催化剂上合适的贵金属的例子例 如公开在WO-A-9410264和EP-A-0 582 347中。其它合适的贵金属基 催化剂如在氟化氧化铝载体上的铂公开在US-A-5 059 299和 WO-A-9220759中。
第二类合适的加氢转化/加氢异构化催化剂为那些包含至少一种 第VIB族金属(优选为钨和/或钼)和至少一种非贵金属的第VIII族金 属(优选为镍和/或钴)作加氢组分的催化剂。两种金属可以作为氧化 物、硫化物或两者的组合存在。以载体的总重量为基准和按元素计算， 第VIB族金属合适地以1-35wt％、更合适地5-30wt％的量存在。以载体 的总重量为基准和按元素计算，非贵金属的第VIII族金属合适地以 1-25wt％、优选2-15wt％的量存在。已经发现特别合适的这类加氢转 化催化剂是包括在氟化氧化铝上载带的镍和钨的催化剂。
上述非贵金属基催化剂优选以其硫化物的形式应用。为了在应用 的过程中保持催化剂的硫化物形式，在原料中需要存在一些硫。优选 在原料中存在有至少10ppm和更优选为50-150ppm的硫。
可以以非硫化物形式应用的优选催化剂包括在酸性载体上负载的 非贵金属的第VIII族金属(如铁、镍)与第IB族金属(如铜)的组合。 优选存在铜以抑制链烷烃氢解为甲烷。催化剂具有按水吸收测量的优 选为0.35-1.10ml/g的孔体积、按BET氮吸附测量的优选为200-500 m2/g的表面积和0.4-1.0g/ml的堆密度。催化剂载体优选由无定形二 氧化硅-氧化铝制成，其中氧化铝可以在5-96wt％、优选20-85wt％ 的宽范围内存在。按SiO2计的二氧化硅含量优选为15-80wt％。另外， 载体可以含有少量例如20-30wt％的粘结剂，如氧化铝、二氧化硅、 第IVA族金属氧化物和各种类型的粘土、氧化镁等，优选氧化铝或二 氧化硅。
无定形二氧化硅-氧化铝微球的制备在Ryland，Lloyd B.、Tamele， M.W.和Wilson，J.N.的Cracking Catalysts，Catalysis：第VII 卷，由Paul H.Emmett编著，Reinhold Publishing Corporation，纽 约，1960年，第5-9页中已经进行了描述。
通过共浸渍溶液中的金属到载体上、在100-150℃下干燥和在 200-550℃下在空气中煅烧而制备所述催化剂。第VIII族金属的存在 量约为15wt％或更低，优选为1-12wt％，而第IB族金属的存在量通 常较小，例如相对于第VIII族金属的重量比为1∶2至约1∶20。
典型的催化剂如下所示：
Ni，wt％            2.5-3.5
Cu，wt％            0.25-0.35
Al2O3-SiO2，wt％    65-75
Al2O3(粘结剂)，wt％ 25-30
表面积              290-325m2/g
孔体积(Hg)          0.35-0.45ml/g
堆密度    0.58-0.68g/ml
另一类合适的加氢转化/加氢异构化催化剂为基于沸石材料的那 些催化剂，其合适地包含至少一种第VIII族金属组分(优选Pt和/ 或Pd)作为加氢组分。合适的沸石和其它铝硅酸盐材料则包括沸石β、 沸石Y、超稳沸石Y、ZSM-5、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-48、MCM-68、 ZSM-35、SSZ-32、镁碱沸石、丝光沸石和二氧化硅-铝磷酸盐如SAPO-11 和SAPO-31。例如，合适的加氢转化/加氢异构化催化剂的例子在 WO-A-9201657中进行了描述。这些催化剂的组合也是有可能的。非常 合适的加氢转化/加氢异构化方法是那些包括在第一步骤中应用沸石 β基催化剂、在第二步骤中应用ZSM-5、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、 ZSM-48、MCM-68、ZSM-35、SSZ-32、镁碱沸石、丝光沸石基催化剂的 方法。在后一组中，ZSM-23、ZSM-22和ZSM-48是优选的。这种方法 的例子在US-A-20040065581中进行了描述，其公开的方法包括包含铂 和沸石β的第一步骤催化剂和包含铂和ZSM-48的第二步骤催化剂。
在步骤(a)中，原料在高温和高压下在催化剂的存在下与氢接触。 温度通常为175-380℃，优选为高于250℃，更优选为300-370℃。 压力通常为10-250bar，和优选为20-80bar。氢气可以采用气时空 速100-10000N1/l/hr供应，优选为500-5000Nl/l/hr。烃原料可以 采用重时空速为0.1-5kg/l/hr提供，优选大于0.5kg/l/hr，和更 优选为小于2kg/l/hr。氢与烃原料的比可以为100-5000Nl/kg，和 优选为250-2500Nl/kg。
步骤(a)中的转化率被定义为单程反应为沸点低于370℃的馏分 的沸点高于370℃的原料的重量百分比，其为至少20wt％，优选为至 少25wt％，但是优选为不大于80wt％，更优选为不大于65wt％。在 上述定义中应用的原料为进料至步骤(a)的总烃进料，因此也存在可能 在步骤(b)中获得的高沸点馏分的任意任选循环。
在步骤(b)中，将步骤(a)的产品优选分离为一种或多种馏出燃料 馏分和具有理想粘度特性的基油或基油前体馏分。如果其倾点不在理 想范围之内，通过脱蜡步骤(c)，优选通过催化脱蜡，使基油的倾点进 一步降低。在这样的实施方案中，可能更加有利的是使步骤(a)的产品 的较宽沸程馏分脱蜡。然后从所得到的脱蜡产品中，通过蒸馏方法可 以有利地分离具有理想粘度的基油。去脱蜡步骤(c)的原料的最终沸点 可以高至步骤(a)的产品的最终沸点。
按照本发明的优选实施方案，基油的粘度指数大于115，有利地 大于120，优选大于125，更优选低于140，最优选为115-140。另外， 基油的倾点优选低于-50℃。另外，按ASTM D 445，基油在100℃的运 动粘度为1-4mm2/s，优选为2-3mm2/s。这将会导致更加有利的闪点 和蒸发损失值。
特别优选的是基油按ASTM D 92的闪点大于170℃，优选大于175 ℃，最优选大于180℃。
进一步优选的是按修改的CEC L40 A93，基油在150℃下的Noack 挥发度小于4，优选小于3，最优选小于2。
在本发明中应用的基油优选具有小于150℃、优选为小于130℃、 更优选为小于120℃的ΔFBP-IBP(按ASTM D 2887确定的IBP和FBP 之间的蒸馏范围)。
按照本发明，进一步优选的是基油的Δ蒸馏值(95wt％-5wt％)小 于130℃，优选小于100℃，甚至更优选小于95℃，该蒸馏值按ASTM D 2888来确定。
本领域技术人员将会很容易理解可以向本发明的金属加工液中加 入各种添加剂，如抗氧化剂、抗雾化剂、金属钝化剂、染料等。合适 添加剂的例子可以在上述D.Klamann的参考文献″Lubricants and related products″中找到。优选存在1-15wt％的酯化合物。合适酯 化合物的例子为菜子油和季戊四醇酯。含硫化合物优选以0.5-10wt％ 的量存在。合适的含硫化合物的例子为硫化酯和多硫化物 (polysulfures)。
本发明的金属加工液可以包含不同类型的基油，如矿物油、聚α- 烯烃、酯、聚链烯烃、烷基化的芳烃、加氢裂化物和溶剂精制的基油 或它们的混合物。但是，金属加工液优选包含至少80wt％符合权利要 求1所述要求的基油。甚至更优选的是所述基油组分均为符合权利要 求1要求的基油。甚至更优选的是所述基油组分实际上只是上述的费- 托衍生基油。所谓“实际”是指通过这种基油获得了金属加工液的改 进性能。更具体地，实际上是指95-100wt％、最具体为100wt％的基 油为费-托衍生基油。

下面，通过应用如下非限定性实施例进一步描述本发明。
实施例1
从根据EP-A-1366135的实施例1得到的残余物″R″中，分离出 具有表1所列特性的费-托衍生蒸馏馏分。在脱蜡温度为-27℃下进行 溶剂脱蜡后，确定蜡含量为27.1wt％。
表1催化脱蜡的原料
  冻凝点   45℃   在70℃下的密度   0.796   蒸馏的IBP，wt％   362℃   10   412℃   50   462℃   70   487℃   90   519℃   FBP   573℃
将上述蒸馏馏分与由0.7wt％铂、25wt％ZSN-12和二氧化硅粘结 剂组成的脱蜡催化剂接触。脱蜡条件为：40bar氢气，WHSV＝1.0 kg/l.h，氢气流率为500Nl/kg原料，和温度为315℃。通过蒸馏， 从脱蜡油中分离出具有表2所列特性的基油馏分。
实施例2
通过与实施例1相同的方法得到本发明的另外的费-托衍生基油， 只是分离了稍微不同的蒸馏馏分。实施例2的基油的特性也列于表2 中。
比较例
为了比较，确定下列商购基油的特性，并且也列于表2中：HVI 40(得自于Shell，Refinery Petit Couronne，法国)、HMVIP 40(得 自于Deutsche Shell，Hamburg，德国)、Ultra S2(得自于S-Oil Corporation，首尔，韩国)、和Sipmet 7(得自于SIP Ltd.，伦敦， 英国)。
从表2可以看出，本发明的基油表现出非常好的闪点和不同温度 下非常好的蒸发损失。
表2：
  所处理的油  实施例1  实施例2   HVI 40   HMVIP 40   Ultra S2   Sipmet 7  方法   单位   粘度指数  ASTM D 2270   123   120   93   86   114   99   40℃下运动粘度  ASTM D 445   mm2/s   7.823   7.987   8.002   7.598   7.097   7.715   100℃下运动粘度  ASTM D 445   mm2/s   2.361   2.383   2.285   2.188   2.184   2.255   闪点(开放体系)  ASTM D 92   ℃   183   186   166   160   160   164   闪点(封闭体系)  ASTM D 93   ℃   175.5   178   157.5   148   148   155   Noack挥发度   (在150℃时)  CEC L40 A93，  修改后   ％   1.90   1.27   5.31   5.85   4.76   4.18   60℃下挥发度   ％   0.06   0.03   0.89   1.13   0.98   0.6   80℃下挥发度   0.29   0.12   2.9   3.47   2.59   2.1   100℃下挥发度   1.8   0.9   9.7   10.1   6.6   6.2   120℃下挥发度   6.8   4.1   22.8   23.9   13.9   22.1   140℃下挥发度   22.3   15.5   45.4   50.6   29.6   37.4   倾点   ASTM D 97   ℃   -54   -54   -21   -18   -37.5   -45
实施例3
应用至少80wt％的实施例1和2的基油，并应用标准的添加剂， 配混本发明的一些金属加工液组合物。本发明的金属加工液表现出非 常好的闪点和在不同温度下非常好的蒸发损失。