CN111004898A

CN111004898A - 一种类油性的水溶性淬火液及其制备方法

Info

Publication number: CN111004898A
Application number: CN202010044305.8A
Authority: CN
Inventors: 韩军; 潘永清
Original assignee: Sasol Guangzhou Industrial Media Technology Co Ltd
Current assignee: Sasol Guangzhou Industrial Media Technology Co Ltd
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2020-04-14

Abstract

本发明公开了一种类油性的水溶性淬火液及其制备方法，以质量百分比计，包括以下组分：聚乙烯吡咯烷酮5‑15%，复合胺5‑10%，多元羧酸1‑5%，硼酸1‑5%,消泡剂0‑2%，缓蚀剂0‑2%，其余为去离子水，先将复合胺溶解，加入多元羧酸，于40‑70℃温度下混合均匀，继续加入缓蚀剂，再依次投入聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂，搅拌均匀。本发明提出的类油性的水溶性淬火液，应用范围更广，可以通过调整浓度，得到不同的冷却速度，比其他聚合物类有更小的变形，可以用于高淬透性材料或尺寸较小的合金材料淬火冷却，取代矿物油用于淬火消除了火灾隐患，安全性更高。

Description

一种类油性的水溶性淬火液及其制备方法

技术领域

本发明属于热处理冷却介质技术领域，具体涉及一种类油性的水溶性淬火液及其制备方法。

背景技术

对于高淬透性材料或尺寸较小的合金材料淬火冷却，水淬火易出现淬火裂纹，无法满足工业化生产要求，故仍采用矿物油作为淬火介质。目前矿物油在热处理冷却中占有约40%的比例，矿物油的优点是工艺适应性好，产品质量稳定，不会出现淬火裂纹或脆断；缺点是环境污染比较严重，易引起火灾，在淬火过程中容易污染环境，且油烟环境不利于工人身体健康。具体表现为：(1)淬火和铅锅入口处产生的油烟会造成操作现场空气质量差，影响操作人员的身心健康，即使采用静电除油烟的方法，也很难达到大气排放要求；(2)铅锅入口处覆盖剂受钢丝表面带入的淬火油污染，产生的废渣难以处理，钢丝越细、头数越多、速度越快，产生的废渣就越多，在当前环保压力下处理难度大。(3)900℃左右的钢丝在油中淬火时很容易产生明火，淬火油冷却能力不足时易造成火灾，轻则损坏设备、烧毁厂房，重则造成人员伤亡事故；(4)工人在定期清理铅锅入口处被淬火油污染的覆盖剂时存在火灾隐患。因此，研究类油性的水溶性淬火介质替代矿物油极为重要。

发明内容

本发明针对现有技术中使用矿物油作为淬火介质存在的诸多问题，提出一种高浓度的PVP（聚乙烯吡咯烷酮）类聚合物淬火液，其在低温冷速上类似油的特性，可以完全替代油性淬火液，特别是用于高淬透性材料或尺寸较小的合金材料淬火冷却。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种类油性的水溶性淬火液，按重量百分数计，包括以下组分：聚乙烯吡咯烷酮5-15%，复合胺5-10%，多元羧酸1-5%，硼酸1-5%,消泡剂0-2%，缓蚀剂0-2%，其余为去离子水。聚乙烯吡咯烷酮聚合物不具有逆溶性，当高温工件进入淬火液时，由于工件温度高，工件周围溶液中的水份迅速汽化，而聚合物分子大，富集在工件周围，将外围的水与工件隔开，可以使高温工件快速降低冷却速度，而在低温阶段获得较低的冷却速度，使工件产品形变更小，表现出油性淬火液的特性。

优选的，所述多元羧酸为二元羧酸。

优选的，所述消泡剂为非硅类消泡剂。

优选的，所述缓蚀剂为无机缓蚀剂。

优选的，所述类油性的水溶性淬火液的制备方法为：先将复合胺溶解，加入多元羧酸，于40-70℃温度下混合均匀，继续加入缓蚀剂，再依次投入聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂，搅拌均匀。

优选的，所述淬火液的pH为8-10，

优选的，搅拌速度为50-200 rpm 。

相对于现有技术，本发明有益效果为：1、可以通过调整浓度，得到不同的冷却速度，应用范围更广；2、类油性，比其他聚合物类有更小的变形，且可以淬高淬透性合金材料；3、配水使用，使用成本低，性价比高；4、无油烟、不燃烧、消除火灾隐患。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本发明的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。

实施例1

本发明的类油性的水溶性淬火液包括聚乙烯吡咯烷酮10%，复合胺5%，二元羧酸2%，硼酸1%,消泡剂0.5%，亚硝酸钠1%，其余为去离子水。

上述类油性的水溶性淬火液的制备方法为：将复合胺溶解，加入二元羧酸，于40-70℃温度下混合均匀，继续加入亚硝酸钠，再依次投入聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂，于100rpm转速下搅拌混合均匀，整个混合液体系控制pH在9.5。

实施例2

本发明的类油性的水溶性淬火液包括聚乙烯吡咯烷酮15%，复合胺10%，二元羧酸2%，硼酸1.5%,消泡剂0.5%，亚硝酸钠1.2%，其余为去离子水。

上述类油性的水溶性淬火液的制备方法为：将复合胺溶解，加入二元羧酸，于40-70℃温度下混合均匀，继续加入亚硝酸钠，再依次投入聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂，于150rpm转速下搅拌混合均匀，整个混合液体系控制pH在9.0。

实施例3

本发明的类油性的水溶性淬火液包括聚乙烯吡咯烷酮5%，复合胺5%，二元羧酸1.5%，硼酸0.7%,消泡剂0.5%，亚硝酸钠1%，其余为去离子水。

上述类油性的水溶性淬火液的制备方法为：将复合胺溶解，加入二元羧酸，于40-70℃温度下混合均匀，继续加入亚硝酸钠，再依次投入聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂，于50rpm转速下搅拌混合均匀，整个混合液体系控制pH在9.0。

对比例1

淬火油，来自南通德润工业介质技术有限公司。

通过冷却曲线法来测试淬火液热特性的冷却能力。采用ISO9950,探头材质为镍铬合金，直径为12.5mm，长度为60mm。分别对实施例1-3和对比例1进行了淬火液冷却能力测试，淬火液添加量浓度为20%，淬火液温控制在40℃，实验结果如下：

表1 淬火介质冷却特性

淬火液的物理性能测试结果如下：

表2 淬火液的物理性能

物理指标	测试结果
		外观	微浊浅色液体
运动粘度（40℃）	620-670 mm<sup>2</sup>/s
		pH	9.10-9.60
比重（20℃）	1.02

根据上述实验结果可知，本发明提供的类油性的水性淬火液表现出优异的淬火性能，特别是实施例2的冷却性能与淬火油（对比例1）非常接近，包括在高温阶段的最大冷速和低温阶段的冷速（如300℃），都跟淬火油表现出高度接近的水平和效果。本发明淬火液所用的原材料简单，制备工艺简单，可以大幅降低生产成本。

Claims

1.一种类油性的水溶性淬火液，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：聚乙烯吡咯烷酮5-15%，复合胺5-10%，多元羧酸1-5%，硼酸1-5%,消泡剂0-2%，缓蚀剂0-2%，其余为去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种类油性的水溶性淬火液，其特征在于，所述多元羧酸为二元羧酸。

3.根据权利要求1所述的一种类油性的水溶性淬火液，其特征在于，所述消泡剂为非硅类消泡剂。

4.根据权利要求1所述的一种类油性的水溶性淬火液，其特征在于，所述缓蚀剂为亚硝酸钠、聚磷酸钠及硼酸钠中的一种。

5.如权利要求1所述的一种类油性的水溶性淬火液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先将复合胺溶解，加入多元羧酸，于40-70℃温度下混合均匀，然后加入缓蚀剂，再依次投入聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂，搅拌均匀。

6.根据权利要求5所述的一种类油性的水溶性淬火液的制备方法，其特征在于，所述类油性的水溶性淬火液的pH为8-10。

7.根据权利要求5所述的一种类油性的水溶性淬火液的制备方法，其特征在于，搅拌速度为50-200 rpm 。