水性骤冷介质及其在对金属基材进行骤冷中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于使金属基材骤冷的水性介质，其包含(i)聚乙烯基吡咯烷酮/聚乙烯基己内酰胺共聚物和(ii)一种或多种选自下组的第二聚合物：(a)取代的噁唑啉聚合物，(b)聚(氧乙烯氧化烯)二醇或(c)聚乙烯基吡咯烷酮聚合物。骤冷浴能够减小通过马氏体温度范围的冷却速率。本发明还提供使用这些骤冷介质对金属基材进行骤冷的方法。
【专利说明】水性骤冷介质及其在对金属基材进行骤冷中的应用
[0001]本申请是申请日为2008年4月18日、名为“水性骤冷介质及其在对金属基材进行骤冷中的应用”的发明专利申请200880117665.3的分案，要求2007年10月11日提交的美国申请11/870,457的优先权。
[0002]发明背景
[0003]本发明涉及水性骤冷介质，以及使用该水性骤冷介质对金属基材进行骤冷的方法。
[0004]热处理金属基材的各种方法是已知的，包括将金属基材加热到较高的温度，然后冷却。冷却步骤，在本领域中也称为“骤冷”，通常通过将热金属基材浸没到液体骤冷介质如骤冷浴中而快速地进行并完成，所述骤冷介质通常是水或油。
[0005]当骤冷介质仅仅是水时，发生金属基材的非常快速的冷却。快速冷却不适用于多种钢，这是因为快速冷却往往产生过度的应变，使钢材弯曲和出现裂纹。当骤冷介质是烃类油时，冷却的速度较慢。这样能使金属基材具有一些所需的物理性质，包括钢的延展性。虽然用油骤冷提供的较慢的冷却速度可以防止或降低金属基材中过度的应变，但是，这种处理经常会带来不利的副作用，使金属基材不能得到充分的淬透(hardening)。
[0006]各种水性介质可用于对金属基材进行骤冷，包括一种或多种聚合物。例如，美国专利第3，220，893号讨论了一种骤冷介质，该介质包含具有氧乙烯基和高级氧化烯基团的氧化烯聚合物，这种介质在骤冷过程中在金属基材表面上形成所需的覆盖层。涂布金属的聚合物层使得骤冷时间较短，从而导致金属基材的内部应力最小化，金属基材的形变最小，使金属基材具有均匀的淬透性(hardenability)。
[0007]美国专利第3，902,` 929、4，826，545号和RE34119讨论了含聚乙烯基吡咯烷酮的水性骤冷介质,美国专利第4，087, 290号讨论了一种水性骤冷介质，该介质包含水溶性聚丙烯酸盐，例如聚丙烯酸钠，该介质在骤冷操作的过程中形成包围金属基材的蒸气覆盖层。
[0008]通常，基于水性聚合物的骤冷介质包含大量聚合物，例如10-15重量％，在骤冷过程中发生“拖带(darg out)”，其中最初形成在金属基材周围的聚合物涂层被除去。当发生拖带时，由于存在固体聚合物，骤冷介质的粘度改变，从而需要附加步骤来清洗骤冷的金属基材以除去金属基材上存在的任何固体聚合物。
[0009]在本领域中需要的是能够以类似于油基骤冷介质的速率冷却加热的金属基材的骤冷介质，所述油基骤冷介质的速率介于油和水之间，同时又能实现最高程度的淬透，而不会使金属基材弯曲或产生裂纹。
【发明内容】
[0010]一方面，本发明提供一种水性骤冷介质，其包含:非离子型水溶性或水分散性聚乙烯基吡咯烷酮/聚乙烯基己内酰胺共聚物；非离子型水溶性或水分散性聚合物，包括(a)取代的噁唑啉聚合物，(b)聚(氧乙烯氧化烯)二醇聚合物或(C)聚乙烯基吡咯烷酮聚合物中的一种或多种。
[0011]另一方面，本发明提供用于热处理金属基材的水性骤冷介质，其包含(i)通式I的非离子型水溶性或水分散性的取代的乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己内酰胺共聚物，其中R、η和m如文中所定义:
[0012]
【权利要求】
1.一种用于热处理金属基材的骤冷浓缩物，所述浓缩物包含: (i)非离子型水溶性或水分散性的取代的乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己内酰胺聚合物；以及 (ii)分子量约为500，000至3，500,000的聚乙烯基吡咯烷酮聚合物。
2.如权利要求1所述的浓缩物，该浓缩物包含水以及至少约5重量％的组分(i)和(ii)。
3.如权利要求2所述的浓缩物，该浓缩物包含水以及约5-70重量％的组分(i)和(ii)。
4.如权利要求1所述的浓缩物，该浓缩物包含约5-20重量％的组分⑴和(ii)。
5.如权利要求1所述的浓缩物，其特征在于，所述组分(i)符合通式1:
6.如权利要求5所述的浓缩物，其特征在于，所述共聚物⑴包含约75%的η和约25%的m。
7.如权利要求1所述的浓缩物，其特征在于，所述聚乙烯基吡咯烷酮/聚乙烯基己内酰胺共聚物(i)的分子量约为50，000-1, 000, 000。
8.如权利要求1所述的浓缩物，其特征在于，所述组分(ii)符合通式IV:
9.如权利要求8所述的浓缩物，其特征在于，所述乙烯基吡咯烷酮聚合物(c)的分子量约为 5，000-1，000，000。
10.如权利要求1所述的浓缩物，其还包含杀菌剂、防腐剂、腐蚀抑制剂、缓冲剂、金属减活化剂和消泡剂中的一种或多种。
11.如权利要求1所述的浓缩物，其特征在于，组分⑴与组分(ii)的比例约为90:10至 10:90。
12.如权利要求1所述的浓缩物，该浓缩物包含: (i)分子量约为50，000-1,000, 000的乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己内酰胺共聚物； (ii)分子量约为500，000-1,000, 000的乙烯基吡咯烷酮聚合物， 其中所述浓缩物中乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己内酰胺共聚物和乙烯基吡咯烷酮聚合物的浓度约为5-70%。
13.如权利要求1所述的浓缩物，其包含: (i)分子量约为100，000-200,000的乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己内酰胺共聚物； (ii)分子量约为500，000-1,000, 000的乙烯基吡咯烷酮聚合物， 其中所述乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己内酰胺共聚物和所述乙烯基吡咯烷酮聚合物的浓度约为5-20%。
14.一种用于制备适用于金属基材热处理的水性骤冷介质的浓缩物，其包含至少约5重量％的以下组分的混合物: (i)通式I的非离子型水溶性或水分散性的取代的乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己内酰胺聚合物:
15.如权利要求14所述的浓缩物，其特征在于，组分(i)和组分(ii)的浓度约为5%至.70% ;所述乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己内酰胺共聚物的分子量约为50，000-1, 000, 000。
16.一种对加热的金属基材进行骤冷的方法，该方法包括: .1.将权利要求1所述的浓缩物与载剂混合，所述载剂是水，或其组合； I1.用步骤I的产物对所述加热的金属基材进行骤冷。
【文档编号】C21D1/60GK103643002SQ201310573198
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2008年4月18日 优先权日:2007年10月11日
【发明者】L·古恩萨鲁斯, J·F·瓦科尔 申请人:好富顿技术股份有限公司