淬火液组合物及其用途
【专利摘要】本发明涉及一种淬火液组合物及其用途，主要解决高淬透性材质工件在使用现有淬火液热处理加工时容易出现变形或开裂问题。本发明通过采用以重量份数计包括以下组分：a)30～70份的聚乙烯吡咯烷酮；b)0.5～10份的三乙醇胺；c)0.5～10份的防锈剂；d)0.5～5份的杀菌剂；e)0.005～0.3份的消泡剂；f)5～60份的水的技术方案较好地解决了该问题，可用于高合金结构钢40CrNiMo、40CrMnMo的铸、锻件，高碳、高锰的高速钢轨材料和高合金钢的模具钢的淬火。
【专利说明】淬火液组合物及其用途
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种淬火液组合物及其用途。
【背景技术】
[0002] 热处理淬火介质是金属零件进行热处理时的冷却介质，包括空气、水、淬火油及水 基淬火液等。其中，淬火油目前用量最大，广泛应用于汽车、工模具、轴承、紧固件、风电及家 用电器等行业，其在低温冷却阶段冷速缓慢有利于减少工件淬火变形或开裂，但存在高温 冷却阶段冷速不够快，对于一些淬透性差或大型工件容易产生硬度不足，以及现场易产生 油烟从而带来安全环保方面等问题。
[0003] 而水溶性聚合物淬火液凭借其无毒、无油烟、不燃烧、使用安全可靠、冷却速度可 调等优点，已在某些领域替代了传统的淬火油，是未来新型淬火介质的发展方向。文献 CN103014266A公开了一种聚合物合成淬火液，包括水、聚乙烯醇、苯甲酸钠、苯并三氮唑、乳 化硅油、pH值调节剂。文献CN102643963A公开了一种环保水溶性淬火液，由以下重量组分 组成：聚醚25?90%、水2?50%、三乙醇胺0· 1-?10%、防腐蚀剂0· 1?10%、抑垢剂 0. 1?5%、清洗分散剂0. 1?5%、消泡剂0.01?0. 1 %、杀菌剂0. 1?3%、其中所述的聚 醚分子量为30000?50000。文献CN102816905A公开了一种合成型水性淬火液，按重量百 分比包括复合PAG、催冷剂、抗氧剂。文献CN102942690A公开了一种环保型水溶防锈淬火 液，由以下重量百分比的组分组成：聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物（含少量氢氧化钾、乙 二醇聚丙醚和硼酸钾盐）40?80% ;硼酸钾2?3% ;山梨酸钾0. 1?0.5% ;水余量。
[0004] 目前市场上常见的聚合物淬火液在使用时高中温区和低温区冷却阶段冷速比油 快，工件淬火后硬度等指标较高，适用于中低淬透性钢工件；但由于其在低温阶段冷却速度 比油快，对于高淬透性钢工件淬火后容易出现变形或开裂以及长期使用现场泡沫过多等问 题。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题之一是高淬透性材质工件在使用现有淬火液热处理 加工时容易出现变形或开裂问题，提供一种新的淬火液组合物。该淬火液组合物具有良好 的冷却性能，高中温区冷却速度快，能够充分淬硬工件，并且低温区冷却速度具有类似淬火 油的冷却特性，从而有效降低了工件淬火变形和开裂的风险，提高了工件表面质量，同时现 场使用泡沫少。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种所述淬火液组合物的用途。
[0006] 为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种淬火液组合物，以重 量份数计包括以下组分：
[0007] a) 30?70份的聚乙烯吡咯烷酮；
[0008] b) 0· 5?10份的三乙醇胺；
[0009] c) 0· 5?10份的防锈剂；
[0010] d)0. 5?5份的杀菌剂；
[0011] e) 0· 005?0· 3份的消泡剂；
[0012] f) 5?60份的水。
[0013] 上述技术方案中，优选地，以重量份数计，聚乙烯吡咯烷酮的用量为30?70份，三 乙醇胺的用量为〇. 5?10份，防锈剂的用量为0. 5?10份，杀菌剂的用量为0. 5?5份， 消泡剂的用量为〇. 005?0. 3份，水的用量为5?60份。
[0014] 上述技术方案中，优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为200000?500000。
[0015] 上述技术方案中，优选地，所述防锈剂选自硼酸、硼酸酯、多元羧酸、羧酸胺或羧酸 醇铵盐中的至少一种。
[0016] 上述技术方案中，优选地，所述杀菌剂选自三嗪、亚甲基双吗啉或二甲基噁唑烷中 的至少一种。
[0017] 上述技术方案中，优选地，所述消泡剂选自改性有机硅、聚醚有机硅、高分子聚硅、 纳米硅、聚醚或聚乙二醇中的至少一种。
[0018] 为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：所述淬火液组合物用于 高合金结构钢40CrNiM 〇、40CrMnM〇的铸、锻件，高碳、高锰的高速钢轨材料和高合金钢的模 具钢的淬火。
[0019] 本发明淬火液组合物的制备方法如下：将正确计量的水加入调合釜，依次加入所 需量的聚乙烯吡咯烷酮、三乙醇胺、防锈剂、杀菌剂、消泡剂，在常温下搅拌2?10小时即得 到无色透明液体。
[0020] 本发明的淬火液组合物由于充分利用了聚乙烯吡咯烷酮和三乙醇胺、防锈剂、杀 菌剂、消泡剂的协同作用，该淬火液组合物在高温区冷却速度快、低温区冷却速度具有类似 淬火油的冷却特性，从而有效降低了工件淬火变形和开裂的风险，提高了工件表面质量，同 时具有抗泡性好、无毒、无油烟、安全环保、免清洗的优点。
[0021] 下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
【具体实施方式】
[0022] 【实施例1?6】
[0023] 将正确计量的水加入调合釜，依次加入所需量的聚乙烯吡咯烷酮和三乙醇胺、防 锈剂、杀菌剂、消泡剂，在常温下搅拌2?10小时即得到无色透明液体。
[0024] 淬火液组合物中各组分及含量见表1，其相应性能指标结果见表2。表1中，
[0025] 硼酸酯：上海宏泽化工有限公司；羧酸胺：上海宏泽化工有限公司
[0026] 多元羧酸：上海裕诚化工有限公司；聚醚有机硅：上海裕诚化工有限公司
[0027] 高分子聚硅：上海裕诚化工有限公司；纳米硅：上海裕诚化工有限公司
[0028] 三嗪：上海裕诚化工有限公司；亚甲基双吗啉：上海裕诚化工有限公司
[0029] 二甲基噁唑烷：上海裕诚化工有限公司；硅氧烷：思敏化工贸易（上海）有限公司
[0030] 消泡性试验：将被测试液倒入IOOmL具塞量筒中，使液面在50mL处盖好塞子，上下 摇动0. 5min，上下摇动的距离约为0. 3m，摇动频率约为100?120次/min。然后，在室温下 静置lOmin，观察液面残留泡沫体积。
[0031]
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【权利要求】
1. 一种淬火液组合物，以重量份数计包括以下组分： a) 30?70份的聚乙烯吡咯烷酮； b) 0. 5?10份的三乙醇胺； c) 0.5?10份的防锈剂； d) 0.5?5份的杀菌剂； e) 0.005?0.3份的消泡剂； f) 5?60份的水。
2. 根据权利要求1所述的淬火液组合物，其特征在于以重量份数计，聚乙烯吡咯烷酮 的用量为30?70份，三乙醇胺的用量为0. 5?10份，防锈剂的用量为0. 5?10份，杀菌 剂的用量为〇. 5?5份，消泡剂的用量为0. 005?0. 3份，水的用量为5?60份。
3. 根据权利要求1所述的淬火液组合物，其特征在于所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为 200000 ?500000。
4. 根据权利要求1所述的淬火液组合物，其特征在于所述防锈剂选自硼酸、硼酸酯、多 元羧酸、羧酸胺或羧酸醇铵盐中的至少一种。
5. 根据权利要求1所述的淬火液组合物，其特征在于所述杀菌剂选自三嗪、亚甲基双 吗啉或二甲基噁唑烷中的至少一种。
6. 根据权利要求1所述的淬火液组合物，其特征在于所述消泡剂选自改性有机硅、聚 醚有机硅、高分子聚硅、纳米硅、聚醚或聚乙二醇中的至少一种。
7. 权利要求1?6任一所述的淬火液组合物的用途，其特征在于所述淬火液组合物用 于高合金结构钢40CrNiMo、40CrMnMo的铸、锻件，高碳、高锰的高速钢轨材料和高合金钢的 模具钢的淬火。
【文档编号】C21D1/56GK104263886SQ201410494813
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】陈晨, 李谨, 张志东, 邓象贤, 黄劲松 申请人:中国石油化工股份有限公司