CN111926154A - 抗硬水淬火液及其制备方法 - Google Patents

抗硬水淬火液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种抗硬水淬火液及其制备方法，所述抗硬水淬火液的浓度百分比组成如下：聚醚50.0％～70.0％，复合防锈剂5.0％～8.0％，消泡剂0.5％～1.0％，水30％～40％；其中，采用有机胺与氮唑化合物的混合物作为防锈剂，不会与硬水反应，其防锈性能不受硬水影响，防锈效果好，此外，上述抗硬水淬火剂可以重复使用，延长使用寿命，进而提高了钢结构工件的生产效率，节约了成本。

Description

抗硬水淬火液及其制备方法
技术领域
本申请涉及钢结构工件淬火工艺技术领域，尤其涉及以一种抗硬水淬火液及其制备方法。
背景技术
淬火是针对钢结构工件的一种热处理工艺，例如，发动机零部件的喷淋淬火工艺。淬火能够使钢结构工件的结构最大化的转化为马氏体，进而增强钢结构工件的硬度和强度。水和油都是常用的淬火介质，水作为淬火介质时(简称水淬)，工件结构的马氏体转变区域的冷却速度太快，工件变形开裂倾向大，而且在水淬的过程中，工件表面易被腐蚀生锈。油作为淬火介质时(简称油淬)，可以解决工件变形开裂及其表面腐蚀生锈的问题，但是其淬硬能力低，淬透层浅且有淬火烟雾。
为了解决上述问题，添加防锈剂的聚合物淬火液应运而生，其冷却速度介于水和油之间，一方面它可以减缓马氏体转变区域的冷却速度，减少水淬的变形和开裂，另一方面消除了油淬烟雾和增加了淬硬层深度，更重要的是，聚合物淬火液添加了防锈剂，避免工件在处理过程中腐蚀生锈，因此，聚合物淬火液得到了越来越多的应用。目前，聚合物淬火液中常用的防锈剂多为有机酸类，例如脂肪酸。
上述聚合物淬火液在使用过程中，淬火液中大量水分蒸发，需及时以自来水(硬水)对淬火液的水分进行补充，而自来水中的钙镁离子会不断引入到淬火液中，导致淬火液的硬度急剧攀升，防锈剂会与钙镁离子反应生成“皂”吸附于工件表面，对工件后续处理带来困难，并且削弱了淬火液的防锈性能，如何提供一种抗硬水淬火液是亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供了一种抗硬水淬火液及其制备方法，以解决现有技术中的淬火液在遇到硬水时，产生皂吸的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种抗硬水淬火液，所述抗硬水淬火液包括如下浓度百分比的组分：
聚醚50.0％～70.0％，复合防锈剂5.0％～8.0％，消泡剂0.5％～1.0％，水30％～40％；
所述复合防锈剂为有机胺与氮唑化合物的混合物。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述复合防锈剂中的有机胺为一乙醇胺、二乙醇胺、异丙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述有机胺与氮唑化合物的质量比例为：4～9：1。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述聚醚逆溶点为76℃。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述聚醚的平均分子量为28000，黏度为8800～9000mm2/s。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述抗硬水淬火液5％稀释液水溶液的pH值为10.00～11.00。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述抗硬水淬火液包括如下浓度百分比的组分：
聚醚55.0％，复合防锈剂6％，消泡剂0.5％，水38.5％。
第二方面，本申请实施例部分提供了一种抗硬水淬火液的制备方法，所述制备方法用于制备第一方面任一项所述的抗硬水淬火液，所述制备方法包括：
常温条件下，将复合防锈剂加入至水中溶解，搅拌20min，得到复合防锈剂浓度占5.0％～8.0％的混合溶液，其中搅拌机的转速为150r/min；
将聚醚加入至所述混合溶液中，使其浓度占比为50.0％～70.0％，搅拌30min，得到澄清透明的粘稠液体；
将消泡剂加入至粘稠液体中，使其浓度占比为0.5％～1.0％，继续搅拌1h后，使用5μm滤布过滤，得到抗硬水淬火液。
本申请实施例公开了一种抗硬水淬火液及其制备方法，所述抗硬水淬火液按如下浓度百分比组成：聚醚50.0％～70.0％，复合防锈剂5.0％～8.0％，消泡剂0.5％～1.0％，水30％～40％；其中，采用有机胺与氮唑化合物的混合物作为防锈剂，不会与硬水反应，其防锈性能不受硬水影响，防锈效果好，此外，上述抗硬水淬火剂可以重复使用，延长使用寿命，进而提高了钢结构工件的生产效率，节约了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种抗硬水淬火液的制备方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的抗硬水淬火液在抗硬水实验中锈蚀程度的示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
参见背景技术的描述可知，现有的聚合物淬火液在使用过程中，淬火剂中添加的防锈剂遇到硬水会产生皂吸附在工件表面，导致工件处理困难，更重要的是，防锈剂与硬水反应，削弱了淬火液的防锈能力，可能会使钢结构工件在淬火工艺进行过程中生锈。
进一步地，淬火液防锈性能丢失，导致淬火液的使用周期缩短，不能够重复使用，例如，在感应淬火过程中，淬火效率高，冷却负荷大，槽液中的硬度累积速度很快，常常不得不因皂化反应加剧而换液。
为了解决以上问题，本申请公开了一种抗硬水淬火液，所述抗硬水淬火液包括如下浓度百分比的组分：
聚醚50.0％～70.0％，复合防锈剂5.0％～8.0％，消泡剂0.5％～1.0％，水30％～40％；
所述复合防锈剂为有机胺与氮唑化合物的混合物。
其中，有机胺和氮唑化合物对金属均具有良好的防锈作用，因此，有机胺和氮唑化合物按一定比例混合之后，不仅能够有效防锈，且不会与硬水反应，即具有抗硬水性能。
本申请实施例公开的抗硬水淬火液，所述抗硬水淬火液按浓度百分比组成如下：聚醚50.0％～70.0％，复合防锈剂5.0％～8.0％，消泡剂0.5％～1.0％，水30％～40％；其中，采用有机胺与氮唑化合物的混合物作为防锈剂，不会与硬水反应，其防锈性能不受硬水影响，防锈效果好，此外，抗硬水淬火剂可以重复使用，延长使用寿命，进而提高了钢结构工件的生产效率，节约了成本。
进一步地，所述复合防锈剂中的有机胺为一乙醇胺、二乙醇胺、异丙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
可选地，所述有机胺与氮唑化合物的质量比例为：4～9：1。优选为4：1或9：1。
可选地，所述聚醚逆溶点为76℃。
淬火液中一般以逆溶点作为聚醚的评判标准，逆溶点越高，淬火液使用过程中，聚醚就不易被工件从水体中带出。本申请的聚醚逆溶点为76℃，相较于目前市面使用的逆溶点73℃略高，具有更好的应用性，淬火使用循环次数更多。
可选地，所述聚醚的平均分子量为28000，黏度为8800～9000mm2/s。
进一步地，所述抗硬水淬火液5％稀释液水溶液的pH值为10.00～11.00。
可选地，所述抗硬水淬火液包括如下浓度百分比的组分：
聚醚55.0％，复合防锈剂6％，消泡剂0.5％，水38.5％。
本申请实施例还公开了一种抗硬水淬火液的制备方法，所述制备方法用于制备前述的抗硬水淬火液，所述制备方法包括以下步骤：
步骤S1，常温条件下，将复合防锈剂加入至水中溶解，搅拌20min，得到复合防锈剂浓度占5.0％～8.0％的混合溶液，其中搅拌机的转速为150r/min。
本步骤中，常温条件下(25℃)，将复合防锈剂加入至水中溶解，使其浓度占5.0％～8.0％，搅拌20min，得到透明的混合溶液。
步骤S2，将聚醚加入至所述混合溶液中，使其浓度占比为50.0％～70.0％，搅拌30min，得到澄清透明的粘稠液体。
本步骤中，在步骤S1得到的混合溶液中继续加入聚醚，使其浓度占比为50.0％～70.0％，保持搅拌机转速不变，搅拌30min后，得到澄清透明的粘稠液体。
步骤S3，将消泡剂加入至粘稠液体中，使其浓度占比为0.5％～1.0％，继续搅拌1h后，使用5μm滤布过滤，得到抗硬水淬火液。
本步骤中，在步骤S2得到的澄清透明的粘稠液体中继续加入消泡剂，使其浓度占比为0.5％～1.0％，保持搅拌机转速不变，搅拌1h后，使用5μm滤布过滤，即可得到抗硬水淬火液。需要注意的是，得到的抗硬水淬火液中水占30％～40％。
本申请公开的抗硬水淬火液的制备方法简单，成本低廉，绿色环保，满足工艺需求，同时利于生产工序的进行，不影响后续工艺生产。
下面结合具体的实施例进一步的说明本申请的抗硬水淬火液的有益效果。
实施例一
本实施例的抗硬水淬火液，包括如下表1浓度百分比的重量组分：
表1
聚醚 60.0％
复合防锈剂 6.0％
消泡剂 0.5％
水 33.5％
本实施例一中，聚醚为聚氧化丙烯二醇，聚醚逆溶点为76℃，聚醚的黏度为8800mm2/s，复合防锈剂包括质量比为9：1的有机胺和三氮唑化合物，其中，有机胺为一乙醇胺、异丙醇胺和三乙醇胺的混合物，其质量比分别为3：1：2消泡剂为醇胺消泡剂。
将复合防锈剂、聚醚、消泡剂按上述制备方法依次溶解到水中，得到混合物；将得到的混合物通过5μm滤布过滤。
实施例二
本实施例的抗硬水淬火液，包括如下表2浓度百分比的重量组分：
表2
聚醚 55.0％
复合防锈剂 6.0％
消泡剂 0.5％
水 38.5％
本实施例二中，聚醚为聚氧化丙烯二醇，聚醚逆溶点为76℃，聚醚的黏度为8800mm2/s，复合防锈剂包括质量比为4：1的有机胺和三氮唑化合物，其中，有机胺为一乙醇胺和三乙醇胺的混合物，其质量比为2：3；消泡剂为醇胺消泡剂。
将复合防锈剂、聚醚、消泡剂按上述制备方法依次溶解到水中，得到混合物；将得到的混合物通过5μm滤布过滤。
实施例三
本实施例的抗硬水淬火液，包括如下表3浓度百分比的重量组分：
表3
聚醚 60.0％
复合防锈剂 6.0％
消泡剂 0.5％
水 33.5％
本实施例三中，聚醚为聚氧四亚甲基二醇，聚醚逆溶点为76℃，聚醚的黏度为8800mm2/s，复合防锈剂包括质量比为9：1的有机胺和三氮唑化合物，其中，有机胺为一乙醇胺、异丙醇胺和三乙醇胺的混合物，其质量比分别为3：1：2；消泡剂为醇胺消泡剂。
将复合防锈剂、聚醚、消泡剂按上述制备方法依次溶解到水中，得到混合物；将得到的混合物通过5μm滤布过滤。
实施例四
本发明的抗硬水淬火液，包括如下表4百分比的重量组分：
表4
聚醚 55.0％
复合防锈剂 6.0％
消泡剂 0.5％
水 38.5％
本实施例四中，聚醚为聚氧四亚甲基二醇，聚醚逆溶点为76℃，聚醚的黏度为8800mm2/s，复合防锈剂包括质量比为4：1的有机胺和三氮唑化合物，其中，有机胺为一乙醇胺和异丙醇胺的混合物；其质量比分别为1：2；消泡剂为醇胺消泡剂。
将复合防锈剂、聚醚、消泡剂按上述制备方法依溶解到水中，得到混合物；将得到的混合物通过5μm滤布过滤。
将上述各实施例(实施例一、二、三和四)中获得的抗硬水淬火液及德润宝BW淬火液均稀释成10％工作液进行抗硬水特性的试验，其抗硬水特性的试验结果如下表5所示：
表5
Figure BDA0002625183950000051
Figure BDA0002625183950000061
由表5可以看出，本申请各实施例中的抗硬水淬火液均可以在硬水中保持澄清透明，即可以抗硬水，且根据电导率也可以验证该结果(水溶液中的电导率和其中的离子浓度成线性关系，即水溶液硬度越高，钙镁离子浓度越高，电导率越大。)，而对照组使用的德润宝BW在硬水中会出现浑浊析皂，电导率也比较大。
同时为了更能够说明抗硬水淬火液的抗硬水重要性，同时还公开了上述各实施例获得的抗硬水淬火液在不同水硬度条件环境的防锈实验(实验方法IP287)，实验结果如表6所示；
表6
水硬度/ppm 500 1000 1500 2000
实施例一 无锈蚀 无锈蚀 无锈蚀 无锈蚀
实施例二 无锈蚀 无锈蚀 无锈蚀 无锈蚀
实施例三 无锈蚀 无锈蚀 无锈蚀 无锈蚀
实施例四 无锈蚀 无锈蚀 无锈蚀 无锈蚀
德润宝BW 无锈蚀 微量锈蚀 中度锈蚀 重度锈蚀
上述表6中的锈蚀图片参见图2所示，图中的斑点为锈迹，图2中2a为无锈蚀图片，2b为微量锈蚀图片，2c为中度锈蚀图片，2d为重度锈蚀。可以看出，本申请各实施例提供的抗硬水淬火液在硬水中均无锈蚀现象，而采用现有的德润宝BW淬火剂时，随着水硬度的增加，工件锈蚀逐步加重。
由以上可见，采用本申请实施例公开的抗硬水淬火液能够有效的抗硬水，工件经过淬火热处理后表面无斑点，因此，可减少工件的锈蚀，进而不影响后续加工；同时抗硬水淬火剂的防锈性能不易丢失，可循环多次利用。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种抗硬水淬火液，其特征在于，所述抗硬水淬火液包括如下浓度百分比的组分：
聚醚50.0％～70.0％，复合防锈剂5.0％～8.0％，消泡剂0.5％～1.0％，水30％～40％；
所述复合防锈剂为有机胺与氮唑化合物的混合物。
2.根据权利要求1所述的抗硬水淬火液，其特征在于，所述复合防锈剂中的有机胺为一乙醇胺、二乙醇胺、异丙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的抗硬水淬火液，其特征在于，所述有机胺与氮唑化合物的质量比例为：4～9：1。
4.根据权利要求1或2所述的抗硬水淬火液，其特征在于，所述聚醚逆溶点为76℃。
5.根据权利要求1所述的抗硬水淬火液，其特征在于，所述聚醚的平均分子量为28000，黏度为8800～9000mm2/s。
6.根据权利要求1所述的抗硬水淬火液，其特征在于，所述抗硬水淬火液5％稀释液水溶液的pH值为10.00～11.00。
7.根据权利要求1所述的抗硬水淬火液，其特征在于，所述抗硬水淬火液包括如下浓度百分比的组分：
聚醚55.0％，复合防锈剂6％，消泡剂0.5％，水38.5％。
8.一种抗硬水淬火液的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1-7任一项所述的抗硬水淬火液，所述制备方法包括：
常温条件下，将复合防锈剂加入至水中溶解，搅拌20min，得到复合防锈剂浓度占5.0％～8.0％的混合溶液，其中搅拌机的转速为150r/min；
将聚醚加入至所述混合溶液中，使其浓度占比为50.0％～70.0％，搅拌30min，得到澄清透明的粘稠液体；
将消泡剂加入至粘稠液体中，使其浓度占比为0.5％～1.0％，继续搅拌1h后，使用5μm滤布过滤，得到抗硬水淬火液。
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