金刚石型固体淬火冷却介质及制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种金刚石固体淬火冷却介质，按重量份包括：粒度为1微米的金刚石20-60份，粒度为1微米的铜粉10-25份，粒度为1微米的铝粉10-25份，粒度为1微米的银粉5-20份，粒度为1微米的石墨粒子10-20份。制备方法，首先，将金刚石、铜、铝、银和石墨加工至所要求粒度的微粉颗粒；其次，按照配比要求，将铜和/或铝和/或银与金刚石颗粒按不同比例混合；最后，将石墨粒子按不同比例与上一步的混合料混合均匀。将所述金刚石型固体淬火冷却介质应用于金属零件的淬火冷却中。该冷却介质能满足金属零件机械性能及变形精度的要求。
【专利说明】金刚石型固体淬火冷却介质及制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金刚石型固体淬火冷却介质及制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 组成机械装备的各种零部件绝大多数都需要经过淬火及回火处理才能具备人们 所要求的物理、化学及力学性能。
[0003] 淬火过程是将钢铁零件加热到高温（>850°C )进行奥氏体化，然后迅速置于冷却 介质（水、油）中，希望在极短时间（〇?数秒）内将高温（850°C?1050°C )金属零件冷却 到300°C左右，以避免奥氏体向非马氏体的转变；在300°C以下，希望以较缓慢的冷速冷至 室温，以避免奥氏体向马氏体转变时的组织应力和热应力造成的变形和开裂。只有满足这 样的条件，才能得到最满意的机械性能和最小变形的零部件。
[0004] 传统的液体淬火介质一般有水基或矿物油类两大类，此类淬火介质在冷却过程中 随温度降低都要发生物态改变，因而在其冷却特性曲线上都有明显的拐折点。水基淬火介 质是用简单自来水或含有添加剂的自来水；矿物油类淬火介质一般是简单的矿物油或含有 各种添加剂的矿物油。
[0005] 水的冷却特性是：在高温阶段（蒸汽膜）冷却能力不足，在低温阶段冷却能力太 高，因此，所处理的零件既容易产生软点，又有很大的变形，甚至开裂。在水中加入各种添加 剂后，这种情况有所改善，但效果难以令人满意。而且在使用过程中，其中的添加剂容易发 生化学反应改变性质从而改变水基淬火液的特性，因而在使用中需要密切跟踪监测其老化 变质情况，使用及管理成本较高。
[0006] 水及水基淬火液的缺点：
[0007] 高温段冷速慢，低温段冷速快，导致零件软点和变形开裂，废品率很高。各种水基 淬火液容易产生变质、老化、有毒、有刺激性、有污染等。另外，水及水基淬火液的冷却特性 对水温的变化太敏感，这是导致带有台阶、沟槽及孔类的零件产生变形和开裂的一个重要 因素。
[0008] 油的冷却特性是：虽然在低温阶段具有比较缓慢的冷却特性，但在高温阶段的冷 却能力也大大低于人们的期望值。在油中淬火的零件淬火变形比水小，但存在硬度偏低，淬 硬层较浅的缺陷。在油中加入各种添加剂后，这种情况有所改善，但效果难以令人满意。而 且在使用过程中，其中的添加剂容易发生化学反应改变性质从而改变油基淬火液的特性， 因而在使用中需要密切跟踪监测其老化变质情况，使用及管理成本较高。
[0009] 上述液体冷却介质所产生的变形问题对于一些精度较低的零件勉强可以容忍，而 对现代大量的精密制造而言，由于传统液体冷却介质的物质属性所决定，无论加入何种添 加剂也难以改变其液体物质在冷却时的特有属性，因而其淬火冷却特性和应力变形效应难 以达到令人满意的效果，各种添加剂虽然对其不足有所改善，但同时伴有副作用。
[0010] 中国专利申请CN201310206266公开了一种亲水金刚石悬浮研磨抛光液及其制备 方法。一种亲水金刚石悬浮研磨抛光液，所述亲水金刚石悬浮研磨抛光液包括：金刚石粉末 0.05%-15% (重量比），助悬剂0.005%-15% (重量比），表面活性剂0.005%-12% (重 量比），摩擦改进剂〇· 05 % -60 % (重量比），酸碱度调节剂0· 0005 % -5 % (重量比）余量 为分散介质。本发明所提供的亲水金刚石悬浮研磨抛光液长期保持稳定均匀状态、不会产 生任何沉淀、层析和失效现象；悬浮介质除了能起到悬浮载体的作用外，在研磨抛光的过程 中还具有冷却、润滑和去屑的功效。
[0011] 金刚石除了具有物质世界里硬度最高的头衔外，它还是一种优秀的半导体电子信 息和光信息功能材料。但是，要将金刚石制作成半导体电子信息和光信息功能器件必须使 用大体积的金刚石，而目前人工合成金刚石在技术上只能合成〇. 4毫米以下的颗粒及其金 刚石微粉，因此，作为工业化应用，目前国内外只能利用金刚石的最高硬度这一特性作为磨 料磨具使用（金刚石的这一用法是金刚石的最低级使用）。近几十年来，金刚石抛光（液、 膏、剂）磨料在世界各国大量普遍使用，比比皆是，随处可见。中国的金刚石产量世界第一！ 在中国，几乎100%的金刚石都用来做抛光液、抛光膏、抛光剂以及一些切割刃具等（比如 玻璃刀，切割石材锯片的刀头。）金刚石锯片或金刚石砂轮或金刚石抛光轮用来切割或抛光 石材时，100%都需要用水不间断地进行冷却和润滑。各种金刚石抛光液、抛光膏、抛光剂在 使用时，其所含有的液体本身就有冷却和润滑作用，这是一个不需要专业知识的普通常识。 CN201310206266所述的金刚石就是利用金刚石的最高硬度来发挥磨料作用的，文中所述的 "冷却"是液体对金刚石的冷却，这里的金刚石是被冷却物质。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种金刚石型固体淬火冷却介 质及制备方法和应用，采用该金刚石型固体淬火冷却介质可以满足金属零件，尤其是高精 密度金属零部件机械性能及变形精度的要求。
[0013] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0014] 一种金刚石型固体淬火冷却介质，按重量份包括：粒度为0. 01微米的金刚石90 份，粒度为1微米的石墨粒子10份。
[0015] 优选地，按重量份包括：粒度为1微米的金刚石80份，粒度为1微米的铜粉10份， 粒度为1微米的石墨粒子10份。
[0016] 优选地，按重量份包括：粒度为1微米的金刚石20-60份，粒度为1微米的铜粉 10-25份，粒度为1微米的铝粉10-25份，粒度为1微米的银粉5-20份，粒度为1微米的石 墨粒子10-20份。
[0017] 优选地，按重量份包括：粒度为10微米的金刚石90份，粒度为1微米的铜粉10份。
[0018] 优选地，按重量份包括：粒度为10微米的金刚石90份，粒度为1微米的铝粉10份。
[0019] 优选地，按重量份包括：粒度为1微米的金刚石90份，粒度为1微米的银粉10份。
[0020] 优选地，按重量份包括：粒度为100微米的金刚石90份，粒度为100微米的铜粉10 份。
[0021] 优选地，按重量份包括：粒度为500微米的金刚石90份，粒度为500微米的石墨粒 子10份。
[0022] 进一步地，上述任一技术方案的制备方法，
[0023] 首先，将金刚石、铜、铝、银和石墨加工至所要求粒度的微粉颗粒；
[0024] 其次，按照配比要求，将铜和/或铝和/或银与金刚石颗粒按不同比例混合；
[0025] 最后，将石墨粒子按不同比例与上一步的混合料混合均匀。
[0026] 进一步地，将上述任一技术方案制备的金刚石型固体淬火冷却介质应用于金属零 件的淬火冷却中。
[0027] 在目前人们已经发现并利用的物质中，金刚石具有最大的导热能力。
[0028] 各种物质的导热系数
[0029]
【权利要求】
1. 金刚石型固体淬火冷却介质，其特征是，按重量份包括：粒度为0. 01微米的金刚石 90份，粒度为1微米的石墨粒子10份。
2. 如权利要求1所述的金刚石型固体淬火冷却介质，其特征是，按重量份包括：粒度为 0. 01微米的金刚石80份，粒度为1微米的铜粉10份，粒度为1微米的石墨粒子10份。
3. 如权利要求1所述的金刚石型固体淬火冷却介质，其特征是，按重量份包括：粒度为 1微米的金刚石20-60份，粒度为1微米的铜粉10-25份，粒度为1微米的铝粉10-25份，粒 度为1微米的银粉5-20份，粒度为1微米的石墨粒子10-20份。
4. 如权利要求1所述的金刚石型固体淬火冷却介质，其特征是，按重量份包括：粒度为 10微米的金刚石90份，粒度为1微米的铜粉10份。
5. 如权利要求1所述的金刚石型固体淬火冷却介质，其特征是，按重量份包括：粒度为 10微米的金刚石90份，粒度为1微米的铝粉10份。
6. 如权利要求1所述的金刚石型固体淬火冷却介质，其特征是，按重量份包括：粒度为 1微米的金刚石90份，粒度为1微米的银粉10份。
7. 如权利要求1所述的金刚石型固体淬火冷却介质，其特征是，按重量份包括：粒度为 100微米的金刚石90份，粒度为100微米的铜粉10份。
8. 如权利要求1所述的金刚石型固体淬火冷却介质，其特征是，按重量份包括：粒度为 500微米的金刚石90份，粒度为500微米的石墨粒子10份。
9. 如权利要求1-8任一金刚石型固体淬火冷却介质的制备方法，其特征是， 首先，将金刚石、铜、铝、银和石墨加工至所要求粒度的微粉颗粒； 其次，按照配比要求，将铜和/或铝和/或银与金刚石颗粒按不同比例混合； 最后，将石墨粒子按不同比例与上一步的混合料混合均匀。
10. 如权利要求1-8任一金刚石型固体淬火冷却介质的应用，其特征是，将所述金刚石 型固体淬火冷却介质应用于金属零件的淬火冷却中。
【文档编号】C21D1/56GK104404209SQ201410766360
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】崔建军, 万桂怡, 崔潇, 高青松 申请人:山东大学