專利名稱：一類冷卻速度特別穩(wěn)定的液態(tài)冷卻介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及金屬熱處理過程中使用的冷卻介質(zhì)。
現(xiàn)有技術(shù)到目前為止，金屬熱處理生產(chǎn)中使用的冷卻方式和介質(zhì)，包括淬火冷卻中使用的淬火油和水溶性淬火液，等溫淬火所用的等溫鹽浴，靜止大氣中的冷卻，噴霧冷卻，風(fēng)冷以及高壓氣體的冷卻等，這些冷卻方式都存在一個(gè)明顯的缺點(diǎn)被冷卻的對象，比如被冷卻的工件(或者設(shè)備)所獲得的冷卻速度隨工件本身的溫度不同而有很大的變化，也隨冷卻條件和液溫的不同而有很大變化。圖1-圖2是用符合ISO9950標(biāo)準(zhǔn)的冷卻特性儀對淬火油、水和低溫鹽浴的有代表性的測量結(jié)果。圖1中(a)表明清水獲得的冷卻速度隨測試用探棒溫度的變化情況。(b)和(c)是機(jī)油和160℃低溫鹽浴的冷卻速度隨探棒溫度的變化。圖中縱坐標(biāo)表示溫度高低，橫坐標(biāo)表示冷卻速度大小。容易看出，探棒的溫度不同，它所獲得的冷卻速度有很大差別。在800℃到500℃的溫度范圍內(nèi)，它們的冷卻速度差異一般高達(dá)3～20倍不等。在氣體介質(zhì)中冷卻，情況也相同。靜止空氣中冷卻和風(fēng)冷時(shí)，探棒溫度越高，獲得的冷卻速度越高；相反則越低。如圖2所示。圖2(a)表示采用風(fēng)冷時(shí)，風(fēng)速大小對探棒獲得的冷卻速度的影響。圖3表示風(fēng)冷時(shí)，處于迎風(fēng)面的探棒的冷卻速度曲線。從800℃到500℃范圍，它們的冷卻速度差別一般都2倍以上。此外，淬火油和水性淬火液的液溫高低，以及靜止空冷和風(fēng)冷中的氣溫高低，也還會(huì)造成相當(dāng)大的冷卻速度差異。圖4是水溫變化對水的冷卻特性的影響曲線。所有這些事實(shí)都說明現(xiàn)在所用的冷卻介質(zhì)屬于變速的冷卻介質(zhì)。這種特性在被冷卻的工件上產(chǎn)生的冷卻速度差異，必然會(huì)引起冷卻的不均勻和不均勻的組織轉(zhuǎn)變結(jié)果，從而增大工件的內(nèi)應(yīng)力、引起工件變形和工件不均勻的內(nèi)部組織。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有其它冷卻介質(zhì)共有的上述缺點(diǎn)，提供一類冷卻速度特別穩(wěn)定的液態(tài)冷卻介質(zhì)，也就是勻速冷卻液。
本發(fā)明的目的是通過如下途徑來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所述液態(tài)冷卻介質(zhì)為高分子聚合物的水溶液，其中高分子聚合物的質(zhì)量濃度為0.5％～15％。
其中，還含有防銹劑和防腐劑，其中防腐劑質(zhì)量濃度為0.1～0.3％，防銹劑質(zhì)量濃度為0.5～1.0％。
其中，所述高分子聚合物為選自開普式樹脂即KEPS、聚丙烯酰胺即PAM、聚乙二醇即PEG、聚烷撐二醇即PAG、聚環(huán)氧琥珀酸鈉即PESA、聚氧化乙烯即PEO、聚乙烯吡咯烷酮即PVP、聚丙烯酸鈉中的一種或多種組合。
具體的，所述高分子聚合物為聚丙烯酰胺即PAM、聚環(huán)氧琥珀酸鈉即PESA、聚丙烯酸鈉按重量比0.2～1.0∶0.5～2.0∶1.0～3.0組配而成。
或，高分子聚合物由開普式樹脂即KEPS、聚烷撐二醇即PAG、聚環(huán)氧琥珀酸鈉即PESA按重量比0.5～1.5∶0.5～2.0∶1.0～3.0組配而成。
或，高分子聚合物由聚烷撐二醇即PAG、聚乙二醇即PEG、聚氧化乙烯即PEO按重量比2.0～4.0∶1.0～2.0∶0.5～1.0組配而成。
或，高分子聚合物由開普式樹脂即KEPS、聚丙烯酰胺即PAM、聚環(huán)氧琥珀酸鈉即PESA、聚丙烯酸鈉按重量比0.5～1.5∶0.5～2.0∶1.0～3.0∶1.0～3.0組配而成。
或，高分子聚合物由聚丙烯酰胺即PAM、聚環(huán)氧琥珀酸鈉即PESA、聚丙烯酸鈉按重量比0.5～1.0∶0.5～1.0∶1.0～3.0組配而成。
或，高分子聚合物由聚丙烯酰胺即PAM、聚乙二醇即PEG、聚烷撐二醇即PA按重量比1.0～2.0∶2.0～4.0∶0.5～1.5組配而成。
或，高分子聚合物由聚乙二醇即PEG、聚氧化乙烯即PEO、聚乙烯吡咯烷酮即PVP按重量比1～10∶0.5～2.0∶1.0～3.0組配而成。
或，高分子聚合物由開普式樹脂即KEPS、聚烷撐二醇即PAG、聚乙二醇即PEG、聚丙烯酸鈉按重量比0.5～1.5∶1～10∶1.0～3.0∶2.0～4.0組配而成。
采用以上技術(shù)方案，具有以下技術(shù)特點(diǎn)1、改變冷卻介質(zhì)的組配比例，可以獲得從高溫到低溫不同溫度范圍內(nèi)具有相當(dāng)穩(wěn)定的冷卻速度的不同冷卻液，它們的使用溫度在0℃～80℃中按要求設(shè)定。
2、本發(fā)明提供的冷卻介質(zhì)，可以作為單一的冷卻介質(zhì)來完成熱處理冷卻過程，或者與另外的等溫加熱爐、等溫浴、水性淬火液等冷卻介質(zhì)，以及與空冷、風(fēng)冷相結(jié)合來完成熱處理的冷卻過程。
3、本發(fā)明冷卻介質(zhì)具有無色、無臭，流動(dòng)性好、化學(xué)穩(wěn)定性很高，不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。
4、由于本發(fā)明提供的是流動(dòng)性好的液態(tài)冷卻介質(zhì)，浸入其中的工件，所有表面都能與冷卻液接觸，從而獲得均勻的冷卻。這就克服了風(fēng)冷中不可避免的迎風(fēng)面和背風(fēng)面冷卻速度不同的缺點(diǎn)。


圖1是用符合ISO9950標(biāo)準(zhǔn)的冷卻特性儀對淬火油、水和低溫鹽浴的有代表性的測量結(jié)果。
圖2表示采用風(fēng)冷時(shí)，風(fēng)速大小對探棒獲得的冷卻速度的影響。
圖3表示風(fēng)冷時(shí)，處于迎風(fēng)面和背風(fēng)面的探棒的冷卻速度曲線。
圖4是水溫變化對水的冷卻特性的影響曲線。
圖5是使用本發(fā)明實(shí)施例一的勻速冷卻液的冷卻特性曲線。
圖6是使用本發(fā)明實(shí)施例二的勻速冷卻液的冷卻特性曲線。
圖7是使用本發(fā)明實(shí)施例三的勻速冷卻液的冷卻特性曲線。
圖8是使用本發(fā)明實(shí)施例四的勻速冷卻液的冷卻特性曲線。
圖9是使用本發(fā)明實(shí)施例五、六的勻速冷卻液的冷卻特性曲線。
圖10是使用本發(fā)明實(shí)施例七、八的勻速冷卻液的冷卻特性曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的是提供一類冷卻速度特別穩(wěn)定的液態(tài)冷卻介質(zhì)。理想的勻速冷卻介質(zhì)的冷卻速度應(yīng)當(dāng)不受工件溫度高低的影響，始終保持不變，在冷卻特性曲線圖上，其冷卻速度曲線應(yīng)當(dāng)是一條豎直的直線，說明這種冷卻過程幾乎不受探棒溫度高低的影響，而始終保持著相同的冷卻速度。所述穩(wěn)定包括三個(gè)方面，一是其冷卻速度受工件溫度高低的影響極小；二是其液溫變化對冷卻速度的影響很小，三是它是流動(dòng)性好液體，容易直接冷卻工件的各個(gè)表面，實(shí)現(xiàn)均勻冷卻，從而不存在風(fēng)冷中不可避免的迎風(fēng)面與背風(fēng)面的冷卻速度差異。
本發(fā)明提供的勻速冷卻液，為含有質(zhì)量百分比0.5％～15％的高分子聚合物，或同時(shí)含有防銹劑和防腐劑的水溶液。高分子聚合物可選自開普式樹脂(KEPS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙二醇(PEG)、聚烷撐二醇(PAG)、聚環(huán)氧琥珀酸鈉(PESA)、聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮即PVP、聚丙烯酸鈉中的一種或多種；防銹劑可為亞硝酸鹽、三乙醇胺等常用防銹劑中任一種，防腐劑可為均三嗪類衍生物、異噻唑啉酮類衍生物等常用防腐劑種任一種，防銹劑和防腐劑為其它功能性組分，本發(fā)明中不做特別限定。使用不同種類以及配比的高分子聚合物，可以獲得在不同溫度段具有勻速冷卻特性的冷卻液，以滿足不同使用環(huán)境的需要，因此本發(fā)明提供的為一類勻速冷卻液。表1示出了幾種具體組配的勻速冷卻液以及其勻速冷卻的溫度范圍，顯然，本發(fā)明的組配方式不能限于表1所列的幾種方式。
表1(表中數(shù)值為各組分在冷卻液中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))

本發(fā)明的勻速冷卻液按以下方法配制(以實(shí)施例1為例進(jìn)行說明)稱取聚丙烯酰胺(PAM)10克、聚環(huán)氧琥珀酸鈉(PESA)20克、聚丙烯酸鈉40克、防腐劑異噻唑啉酮4克、防銹劑三乙醇胺16克置于3000毫升的燒杯中，加入1910毫升水?dāng)嚢杈鶆?，得到本例勻速冷卻液。其它勻速冷卻液參照該方法進(jìn)行配制，在此不一一贅述。
冷卻特性檢測測試方法執(zhí)行國際標(biāo)準(zhǔn)ISO9950儀器冷卻特性測試儀(ivf quenchotest)生產(chǎn)廠家IVF(瑞典制造工程研究學(xué)會(huì))測試結(jié)果被冷卻的工件在本發(fā)明配制的冷卻液中的冷卻速度曲線(參見圖5-圖10)顯示，在某一溫度范圍內(nèi)(不同實(shí)施例對應(yīng)的溫度范圍可以不同，參見表1)，使用本發(fā)明冷卻液進(jìn)行工件的冷卻，冷卻速度曲線基本都是一條豎直的直線，說明在此溫度范圍內(nèi)冷卻速度能保持基本不變，確實(shí)實(shí)現(xiàn)了勻速冷卻的效果。
權(quán)利要求
1.一類冷卻速度特別穩(wěn)定的液態(tài)冷卻介質(zhì)，其特征在于，為高分子聚合物的水溶液，其中高分子聚合物的質(zhì)量濃度為0.5％～15％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述液態(tài)冷卻介質(zhì)，其特征在于，還含有防銹劑和防腐劑，其中防腐劑質(zhì)量濃度為0.1～0.3％，防銹劑質(zhì)量濃度為0.5～1.0％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述液態(tài)冷卻介質(zhì)，其特征在于，所述高分子聚合物為選自開普式樹脂即KEPS、聚丙烯酰胺即PAM、聚乙二醇即PEG、聚烷撐二醇即PAG、聚環(huán)氧琥珀酸鈉即PESA、聚氧化乙烯即PEO、聚乙烯吡咯烷酮即PVP、聚丙烯酸鈉中的一種或多種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述液態(tài)冷卻介質(zhì)，其特征在于，所述高分子聚合物由聚丙烯酰胺即PAM、聚環(huán)氧琥珀酸鈉即PESA、聚丙烯酸鈉按重量比0.2～1.0∶0.5～2.0∶1.0～3.0組配而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述液態(tài)冷卻介質(zhì)，其特征在于，所述高分子聚合物由開普式樹脂即KEPS、聚烷撐二醇即PAG、聚環(huán)氧琥珀酸鈉即PESA按重量比0.5～1.5∶0.5～2.0∶1.0～3.0組配而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述液態(tài)冷卻介質(zhì)，其特征在于，所述高分子聚合物為聚烷撐二醇即PAG、聚乙二醇即PEG、聚氧化乙烯即PEO按重量比2.0～4.0∶1.0～2.0∶0.5～1.0組配而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述液態(tài)冷卻介質(zhì)，其特征在于，所述高分子聚合物由開普式樹脂即KEPS、聚丙烯酰胺即PAM、聚環(huán)氧琥珀酸鈉即PESA、聚丙烯酸鈉按重量比0.5～1.5∶0.5～2.0∶1.0～3.0∶1.0～3.0組配而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述液態(tài)冷卻介質(zhì)，其特征在于，所述高分子聚合物由聚丙烯酰胺即PAM、聚環(huán)氧琥珀酸鈉即PESA、聚丙烯酸鈉按重量比0.5～1.0∶0.5～1.0∶1.0～3.0組配而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述液態(tài)冷卻介質(zhì)，其特征在于，所述高分子聚合物由聚丙烯酰胺即PAM、聚乙二醇即PEG、聚烷撐二醇即PA按重量比1.0～2.0∶2.0～4.0∶0.5～1.5組配而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述液態(tài)冷卻介質(zhì)，其特征在于，所述高分子聚合物由聚乙二醇即PEG、聚氧化乙烯即PEO、聚乙烯吡咯烷酮即PVP按重量比1～10∶0.5～2.0∶1.0～3.0組配而成；或由開普式樹脂即KEPS、聚烷撐二醇即PAG、聚乙二醇即PEG、聚丙烯酸鈉按重量比0.5～1.5∶1～10∶1.0～3.0∶2.0～4.0組配而成。
全文摘要
一類冷卻速度特別穩(wěn)定的液態(tài)冷卻介質(zhì)，為高分子聚合物的水溶液，其中高分子聚合物的質(zhì)量濃度為0.5％～15％。這種冷卻介質(zhì)中獲得的冷卻速度幾乎不受被冷卻工件的溫度高低的影響。該冷卻液的溫度變化對其冷卻能力的影響也非常小，能基本保持在一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的數(shù)值上。本發(fā)明的勻速冷卻液可以在金屬熱處理生產(chǎn)中應(yīng)用，解決現(xiàn)有冷卻介質(zhì)的冷卻速度不均勻引起的技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量問題。
文檔編號C23F11/00GK1831158SQ200610075669
公開日2006年9月13日 申請日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者王水, 張克儉 申請人:北京華立精細(xì)化工公司