一种淬火介质及其制备方法和应用与流程

本发明属于金属热处理；涉及一种淬火介质及其制备方法和应用。

背景技术：

1、热处理工艺是各种机械产品制造的一个重要技术环节，热处理工件质量的优劣直接关系到各类机械产品的使用性能及寿命。淬火工序是热处理的重要核心工序，它是把工件加热到指定的相变温度区域内保温后，通过冷却液快速冷却，使工件获得使用要求的硬度和强度。而淬火介质的冷却性能直接影响工件冷却相变过程和工件冷却后生成的组织。从而直接影响工件的使用性能，为此各国都非常重视这方面的研究。

2、众所周知常用的淬火介质是水和淬火油等，由于水和油的冷却能力差异，往往使不少工件用水淬火时变形和开裂，而用油淬火又淬不透、淬不硬，为此各国近年来十分重视此领域的研究和开发。寻求新的淬火介质，特别是上世纪世界能源危机，石油类价格上涨。寻找淬火油的替代产品已成当务之急。

3、目前市场上大多数的水溶性的淬火介质都是基于pag和pvp，这两种聚合物的使用都可以降低仅使用水时的冷却速度。这样，可以避免由于骤冷而造成金属爆裂或变脆。热的工件表面形成的蒸气膜会降低成形加工的冷却速度。含有不同聚合物的淬火液，会形成不同的蒸汽膜，具有不同的淬火特点。pag类淬火介质在国内外都得到了广泛的发展和应用，如美国联碳公司生产的ucon a、ucon e，好富顿公司生产的aq251、aq364和德润宝公司生产的aquatensid国内外市场广泛使用。

4、聚醚/聚烷氧基醇pag，含pag聚合物的淬火介质的逆溶点是63-85℃，在此温度中间液体会出现白色絮状物。保持较高浓度，可形成稳定的蒸汽膜(或者产品悬浮膜)。在马氏体形成的温度区间内，极限的淬火速率是200-350℃。

5、中国发明申请公开cn101660027a公开了一种用于金属材料淬火的水溶性聚醚淬火介质，按重量百分比计其组分及含量：水溶性聚醚1-30％、防锈剂0.1-1.0％、消泡剂100-500ppm、复合杀菌剂0.1-1.0％、ph值调节剂0.2-2％，余量为水；水溶性聚醚是环氧乙烷和环氧丙烷的缩合物；特点是：原料易得，生产工艺简单，价格低廉，具有良好的防锈性、消泡性和抗菌性，淬火剂冷却速度范围广，冷却速度介于油和水之间，解决了用油淬火工件硬度不足和用水淬火工件开裂变形的问题，同时还降低了淬火着火的危险性，提高了生产安全性，没有油烟的排放，减少环境污染。

6、中国发明申请公开cn102140571a公开了一种环保型水溶性淬火介质，按照重量百分比计其各组分含量为：分子量为20000-30000的水溶性聚醚0.5-20％；分子量为5000-15000的水溶性聚醚0.5-30％，防绣剂0.5-1.5％，消泡剂0.1-0.2％，杀菌剂300-800ppm，表面活性剂200-500ppm，ph值调节剂：0.1-5％，其余为水；水溶性淬火介质适用于大型铸锻件的热处理；且该水溶性淬火介质可根据需要调整聚醚混合物的平均分子量，适度调整水溶性介质的耐热度及黏度；可通过调整其浓度来调整淬火冷却速度，提高淬火介质的应用范围。

7、中国发明申请公开cn112679723a公开了一种两端烷基封端pag聚醚及其制备方法。该两端烷基封端pag聚醚是以传统的pag聚醚为基础聚醚，对其端羟基进行烷基封端得到的一类新型pag聚醚。所述的两端烷基封端pag聚醚具有优异的粘温性能和抗腐蚀性能以及更低的倾点和起泡性。在40℃运动粘度一致的情况下，用本文所述的两端烷基封端pag聚醚复配的淬火液具有更优异的淬火性能。

8、在各类铝合金中，应用最为广泛的是兼具高强度和高韧度的7000系铝合金。该系合金具有典型的时效强化特点，属于al-zn-mg系铝合金。

9、在7000系铝合金的热处理过程中，淬火是最重要也是最严格的一步。淬火的目的在于使固溶处理后的铝合金以最快的速度冷却到较低的温度(一般为室温)，获得溶质原子和空位的过饱和固溶体，为时效强化奠定基础。一般情况下，在7000系铝合金生产中必须采用尽可能高的淬火冷却速率来获得应有的力学性能和耐腐蚀性能。但是，如果淬火冷却速率过大，材料中残余应力量级也非常大，造成铝合金工件翘曲变形或者开裂，同时尺寸稳定性差。

10、国内在pag水溶性高分子聚合物淬火介质的开发应用上与发达国家工业界应用类淬火介质的成功与普及化相比仍存在较大差距。针对7000系铝合金的热处理，现有技术的pag淬火介质仍然存在铝合金工件力学性能不够理想的缺陷。加强对水溶性高分子聚合物淬火介质的研究，研制生产出符合于可持续发展战略，环境友好的稳定型有机高分子聚合物淬火剂是时代所趋。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的上述缺陷，本发明目的是提供一种淬火介质及其制备方法和应用。使用本发明所述的淬火介质，同时提高了7000系铝合金热处理后的拉伸强度和断裂韧性。与现有技术相比，能够在更低聚合物浓度情况下获得相当甚至更好的力学性能。

2、为了实现上述目的，一方面，本发明所采取的技术方案如下：一种淬火介质，所述淬火介质的组成如下：

3、

4、根据本发明所述的淬火介质，其中，所述pag聚合物的平均分子量为mw＝20,000-40,000。

5、根据本发明所述的淬火介质，其中，所述pag聚合物的结构式为：

6、ho-(ch2ch2o)m-[ch2ch(ch3)o]n-h；m/n＝30。

7、根据本发明所述的淬火介质，其中，所述聚醚改性聚甲基硅氧烷的平均分子量为mw＝5,500-6,000。

8、根据本发明所述的淬火介质，其中，所述聚醚改性聚甲基硅氧烷的结构式为：

9、

10、x/y/p/q＝46/2/16/4。

11、根据本发明所述的淬火介质，其中，所述脂肪胺聚氧乙烯醚选自十八胺聚氧乙烯(60)醚。

12、根据本发明所述的淬火介质，其中，所述膨润土选自钠基膨润土。

13、另一方面，本发明所采取的技术方案如下：一种根据本发明所述淬火介质的制备方法，包括：将各组分加入到水中，混合均匀。

14、又一方面，本发明所采取的技术方案如下：一种根据本发明所述淬火介质的应用，用于铝合金的淬火处理。

15、根据本发明所述的应用，所述铝合金选自7000系铝合金。

16、本发明具有以下有益技术效果：

17、使用本发明所述的淬火介质，同时提高了7000系铝合金热处理后的拉伸强度和断裂韧性。与现有技术相比，能够在更低聚合物浓度情况下获得相当甚至更好的力学性能。

技术特征：

1.一种淬火介质，其特征在于，所述淬火介质的组成如下：

2.根据权利要求1所述的淬火介质，其中，所述pag聚合物的平均分子量为mw＝20,000-40,000。

3.根据权利要求1所述的淬火介质，其中，所述pag聚合物的结构式为：

4.根据权利要求1所述的淬火介质，其中，所述聚醚改性聚甲基硅氧烷的平均分子量为mw＝5,500-6,000。

5.根据权利要求1所述的淬火介质，其中，所述聚醚改性聚甲基硅氧烷的结构式为：

6.根据权利要求1所述的淬火介质，其中，所述脂肪胺聚氧乙烯醚选自十八胺聚氧乙烯(60)醚。

7.根据权利要求1所述的淬火介质，其中，所述膨润土选自钠基膨润土。

8.根据权利要求1-7任一项所述淬火介质的制备方法，包括：将各组分加入到水中，混合均匀。

9.根据权利要求1-7任一项所述淬火介质的应用，用于铝合金的淬火处理。

10.根据权利要求1所述的应用，所述铝合金选自7000系铝合金。

技术总结
公开了一种淬火介质，组成如下：PAG聚合物、聚醚改性聚甲基硅氧烷、脂肪胺聚氧乙烯醚、三乙醇胺、苯并三氮唑、膨润土、水杨酸；余量为水。此外，还公开了淬火介质的制备方法和应用。使用该淬火介质，同时提高了7000系铝合金热处理后的拉伸强度和断裂韧性。与现有技术相比，能够在更低聚合物浓度情况下获得相当甚至更好的力学性能。

技术研发人员：郝兵兵,王灵锦,陈晨,曹学研,刘焦萍
受保护的技术使用者：中铝润滑科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31