[发明专利]一种水溶性淬火剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于热处理淬火冷却技术领域，主要涉及一种水溶性淬火剂的制备方法。

背景技术

热处理是通过加热、保温和冷却三个过程达到提高金属性能要求的目的。在这三个过程中，冷却过程最为关键。随炉冷却和在空气中冷却的方式冷却速度慢，材料的硬度低。为提高强度和硬度等性能，工件经过加热和保温后要在一定的介质中冷却以获得马氏体组织。材料不同或零件尺寸不同，需要在不同的介质中冷却。目前常用的冷却介质有水、无机化合物水溶液和有机化合物水溶液、油等。

在水中加入无机物如氯化钠、氢氧化钠等能增加水的冷却能力，提高特性温度，缩短蒸汽膜阶段的温度范围，提高最大冷却速度。

在水中加入有机物如聚乙烯醇等能降低水的冷却能力，能适当延长蒸汽膜阶段温度范围和降低最大冷却速度。

矿物油具有高温和低温冷却速度慢，中温冷却速度快，加入添加剂后可以进一步提高冷却速度，满足多数合金钢淬火要求。但其价格高，易燃烧和对环境污染严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种水溶性淬火剂的制备方法。

本发明所提出的的水溶液，淀粉含量为5～25g/L，氢氧化钠与淀粉的质量比为(0.1～12)∶1。

当氢氧化钠∶淀粉≥0.5∶1时，可以用氯化钠代替部分氢氧化钠，形成淀粉、氢氧化钠和氯化钠组成的水溶液。

水溶性淬火剂加入有少量防腐添加剂。

所述防腐添加剂可以是硼酸、苯酚、甲醛中的一种或两种或三种。

所述防腐添加剂的加入量小于或等于淬火剂质量的5‰。

本发明所提出水溶性淬火剂的制备方法为：

将淀粉在不断搅拌的情况下加入到20～70℃的水中，配成淀粉浓度为100～150g/L的溶液A；将氢氧化钠溶解在水中配成氢氧化钠含量为200～500g/L的溶液B；在不断搅拌情况下将溶液B缓慢加入到溶液A中使淀粉糊化，通过改变A溶液和B溶液的相对量使氢氧化钠∶淀粉＝(0.1～12)∶1，加入适量水使淀粉含量为5～25g/L，再加入防腐添加剂，得到本发明的水溶性淬火剂。

当氢氧化钠∶淀粉＞0.5∶1并且用氯化钠代替部分氢氧化钠时，将氯化钠溶解在水中配成氯钠含量为20％～30％的溶液C；在不断搅拌情况下将上述溶液B缓慢加入到溶液A中使淀粉糊化，通过改变A溶液和B溶液的相对量使氢氧化钠∶淀粉≥0.5∶1，加入适量C溶液和水使淀粉含量为5～25g/L，(氢氧化钠+氯化钠)∶淀粉＝(0.5～12)∶1。

本发明所提出水溶性淬火剂的制备方法还可以为：将氢氧化钠和淀粉按0.1～12∶1的比例混合均匀配成固体混合物，将混合物放在容器内在不断搅拌的情况下加入固体总量1～5倍20～70℃的水，等搅拌均匀后再加水稀释使淀粉含量为5～25g/L。

当氢氧化钠∶淀粉≥0.5∶1并且用氯化钠代替部分氢氧化钠时，将氯化钠与氢氧化钠、淀粉按所需比例混合均匀配成固体混合物；将混合物放在容器内在不断搅拌的情况下加入混合物重量的1～5倍20～70℃的水，等搅拌均匀后再加水稀释使淀粉含量为5～25g/L。

氢氧化钠和淀粉按比例混合均匀配成固体混合物或氢氧化钠、淀粉、氯化钠按比例混合均匀配成固体混合物的同时可加入所需的少量固体防腐剂。

淀粉在室温水中的溶解度很小，加入氢氧化钠能使淀粉糊化，提高溶解度。

糊化后的淀粉能增大水溶液的粘度，增大蒸汽膜温度范围，降低特性温度，能够降低从高温到低温(室温)的冷却速度。在其他成分不变的情况下，随淀粉浓度增大，冷却速度减小。

氢氧化钠具有破坏蒸汽膜的作用，提高特性温度，从而提高高温区冷却速度，对低温区(400℃以下)冷却速度影响不大。

增加淀粉浓度则特性温度降低，而增加氢氧化钠浓度则特性温度提高，因此，通过改变淀粉和氢氧化钠浓度可以将特性温度调节到需要的温度。

随淀粉浓度提高，低温区冷却速度减小，特性温度降低，通过提高氢氧化钠浓度提高特性温度和最大冷却速度，所以，高浓度淀粉和高的氢氧化钠与淀粉的比值可以在保持高的高温冷却速度的同时降低低温区冷却速度。

在保持氢氧化钠与淀粉比值一定情况下，随溶液中淀粉浓度的提高，特性温度降低，最大冷却速度和300℃冷却速度同时降低。在保持淀粉浓度不变情况下，氢氧化钠与淀粉比值越大，特性温度越高，最大冷速越快，而300℃冷却速度变化不大。