石墨烯固體淬火冷卻介質(zhì)及制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯固體淬火冷卻介質(zhì)，按重量份包括：粒度為0.1微米的石墨烯0-10份，粒度為0.5微米的石墨烯0-10份，粒度為10微米的石墨烯0-10份，粒度為20微米的石墨烯0-10份，粒度為30微米的石墨烯0-50份，粒度為40微米的石墨烯0-10份，粒度為50微米的石墨烯10-90份，粒度為100-1000微米的銅粉10-60份。制備方法，首先，將石墨烯加工至所要求粒度的微粉顆粒；其次，按照配比要求，將石墨烯固體微粉顆粒在水中充分分散；然后，將分散后的石墨烯固體微粉顆粒攤薄置于100℃的烘箱中2小時脫水；最后，將脫水后的石墨烯固體微粉顆粒與銅粉料混合均勻。將石墨烯固體淬火冷卻介質(zhì)應(yīng)用于金屬零件的淬火冷卻中。該冷卻介質(zhì)能滿足金屬零件機械性能及變形精度的要求。
【專利說明】石墨燦固體淬火冷卻介質(zhì)及制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種石墨烯固體淬火冷卻介質(zhì)及制備方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 組成機械裝備的各種零部件絕大多數(shù)都需要經(jīng)過淬火及回火處理才能具備人們 所要求的物理、化學(xué)及力學(xué)性能。
[0003] 淬火過程是將鋼鐵零件加熱到高溫（>850°C )進行奧氏體化，然后迅速置于冷卻 介質(zhì)（水、油）中，希望在極短時間（〇?數(shù)秒）內(nèi)將高溫（850°c?1050°C )金屬零件冷卻 到300°C左右，以避免奧氏體向非馬氏體的轉(zhuǎn)變；在300°C以下，希望以較緩慢的冷速冷至 室溫，以避免奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力造成的變形和開裂。只有滿足這 樣的條件，才能得到最滿意的機械性能和最小變形的零部件。
[0004] 傳統(tǒng)的液體淬火冷卻介質(zhì)一般有兩類：一類是簡單的自來水或含有各種添加劑的 水基淬火液；另一類是簡單的礦物油或含有各種添加劑的礦物油。
[0005] 水的冷卻特性是：在高溫階段（蒸汽膜）冷卻能力不足，在低溫階段冷卻能力太 高，因此，所處理的零件既容易產(chǎn)生軟點，又有很大的變形，甚至開裂。在水中加入各種添加 劑后，這種情況有所改善，但效果難以令人滿意。而且在使用過程中，其中的添加劑容易發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)改變性質(zhì)從而改變水基淬火液的特性，因而在使用中需要密切跟蹤監(jiān)測其老化 變質(zhì)情況，使用及管理成本較高。
[0006] 油的冷卻特性是：雖然在低溫階段具有比較緩慢的冷卻特性，但在高溫階段的冷 卻能力也大大低于人們的期望值。在油中淬火的零件淬火變形比水小，但存在硬度偏低，淬 硬層較淺的缺陷。在油中加入各種添加劑后，這種情況有所改善，但效果難以令人滿意。而 且在使用過程中，其中的添加劑容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)改變性質(zhì)從而改變油基淬火液的特性， 因而在使用中需要密切跟蹤監(jiān)測其老化變質(zhì)情況，使用及管理成本較高。
[0007] 總之，上述淬火冷卻介質(zhì)存在以下缺點：
[0008] 水的缺點：
[0009] 高溫段冷速慢，低溫段冷速快，導(dǎo)致零件軟點和變形開裂，廢品率很高。各種水基 淬火液容易產(chǎn)生變質(zhì)、老化、有毒、有刺激性、有污染等。另外，水及水基淬火液的冷卻特性 對水溫的變化太敏感，這是導(dǎo)致帶有臺階、溝槽及孔類的零件產(chǎn)生變形的一個重要因素。
[0010] 油的缺點：
[0011] 高溫段冷卻慢，對很多鋼種淬不上火；易發(fā)生裂化和聚合及氧化變質(zhì)、易老化、工 件帶出量大損耗嚴(yán)重、淬火時油煙大污染嚴(yán)重、生產(chǎn)環(huán)境惡劣，費用較高。
[0012] 上述介質(zhì)共同缺陷還有：為了應(yīng)對變質(zhì)和老化，需經(jīng)常測定粘度、酸值、灰分、成 分、冷卻特性曲線以及經(jīng)常需要整體更新淬火液等，造成使用及管理成本高。
[0013] 傳統(tǒng)液體冷卻介質(zhì)所產(chǎn)生的變形問題對于一些精度較低的零件還可以容忍，而對 現(xiàn)代大量的精密制造而言，由于傳統(tǒng)液體冷卻介質(zhì)的物質(zhì)屬性所決定，無論加入何種添加 劑也難以改變其液體物質(zhì)在冷卻時的特有屬性，因而其淬火冷卻特性和應(yīng)力變形效應(yīng)難以 達(dá)到令人滿意的效果，各種添加劑雖然對其不足有所改善，但同時伴有副作用。
[0014] 中國專利申請CN 104059618 A公開了一種發(fā)動機用氧化石墨烯無水冷卻液及其 制備方法，發(fā)動機用氧化石墨烯無水冷卻液，由重量百分比為30?65%的乙二醇、重量百 分比為30?65%的丙二醇、重量百分比為0. 2?3%的氧化石墨烯、重量百分比為0. 2? 2%的有機硅消泡劑和重量百分比為0. 7?8%的復(fù)合緩蝕劑混合并攪拌均勻至溶解即得 無水冷卻液。該冷卻液中不含水，而且有多種成份混合配置而成，成本高，性能穩(wěn)定性差，僅 能適用于發(fā)動機，適用范圍比較窄。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石墨烯固體淬火冷卻介質(zhì) 及制備方法和應(yīng)用，采用該石墨烯固體淬火冷卻介質(zhì)可以滿足金屬零件，尤其是高精密度 金屬零部件機械性能及變形精度的要求。
[0016] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0017] -種石墨烯固體淬火冷卻介質(zhì)，由以下按重量份的不同粒度的石墨烯混合形成： 粒度為〇. 01微米10份，粒度為〇. 1微米10份，粒度為10微米10份，粒度為50微米10份， 粒度為100微米50份。
[0018] 優(yōu)選地，按重量份包括：粒度為0. 1微米的石墨烯0-10份，粒度為0. 5微米的石墨 稀0-10份，粒度為10微米的石墨稀0-10份，粒度為50微米的石墨稀0-10份，粒度為100 微米的石墨稀0-50份，粒度為500微米的石墨稀0-10份，粒度為100微米的石墨稀10-90 份，粒度為100-1000微米的銅粉10-60份。
[0019] 優(yōu)選地，按重量份包括：粒度為1微米的石墨烯0-10份，粒度為10微米的石墨烯 0-10份，粒度為30微米的石墨稀0-10份，粒度為50微米的石墨稀0-10份，粒度為100微 米的石墨稀0-10份，粒度為100微米的石墨稀50-90份，粒度為500-1000微米的錯粉10 份。
[0020] 優(yōu)選地，按重量份包括：粒度為10微米的石墨烯0-10份，粒度為20微米的石墨烯 0-10份，粒度為30微米的石墨稀0-10份，粒度為40微米的石墨稀0-10份，粒度為50微米 的石墨稀50-90份，粒度為1000微米的銀粉10份。
[0021] 優(yōu)選地，按重量份包括：粒度為20微米的石墨烯10份，粒度為30微米的石墨烯10 份，粒度為40微米的石墨烯50份，粒度為1000微米的銅粉20份，粒度為100微米的鋁粉 10份。
[0022] 進一步地，上述任一技術(shù)方案的制備方法，
[0023] 首先，將石墨烯加工至所要求粒度的微粉顆粒；
[0024] 其次，按照配比要求，將石墨烯固體微粉顆粒在液體中充分分散；
[0025] 然后，將分散后的石墨烯固體微粉顆粒攤薄置于KKTC的烘箱中2小時脫水；
[0026] 最后將石墨烯固體微粉顆粒分別與不同比例不同粒度的銀或銅或鋁粉料混合均 勻；或者與銅和鋁粉料混合均勻。
[0027] 進一步地，將上述任一技術(shù)方案制備的石墨稀固體淬火冷卻介質(zhì)應(yīng)用于金屬零件 的淬火冷卻中。
[0028] 在目前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并利用的物質(zhì)中，石墨烯具有最大的導(dǎo)熱能力。
[0029] 各種物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 石墨烯固體淬火冷卻介質(zhì)，其特征是，由以下按重量份的不同粒度的石墨烯混合形 成：粒度為0. 01微米10份，粒度為0. 1微米10份，粒度為10微米10份，粒度為50微米10 份，粒度為1〇〇微米50份。
2. 石墨稀固體淬火冷卻介質(zhì)，其特征是，按重量份包括：粒度為0. 1微米的石墨稀0-10 份，粒度為〇. 5微米的石墨稀0-10份，粒度為10微米的石墨稀0-10份，粒度為50微米的 石墨稀0-10份，粒度為100微米的石墨稀0-50份，粒度為100-1000微米的銅粉10-60份。
3. 石墨稀固體淬火冷卻介質(zhì)，其特征是按重量份包括：粒度為1微米的石墨稀0-10 份，粒度為10微米的石墨稀〇-1〇份，粒度為30微米的石墨稀0-10份，粒度為50微米的石 墨烯0-10份，粒度為100微米的石墨烯0-10份，粒度為500-1000微米的鋁粉10份。
4. 石墨稀固體淬火冷卻介質(zhì)，其特征是，按重量份包括：粒度為10微米的石墨稀0-10 份，粒度為50微米的石墨稀0-10份，粒度為100微米的石墨稀0-10份，粒度為500微米的 石墨稀0-10份，粒度為1000微米的銀粉10份。
5. 石墨稀固體淬火冷卻介質(zhì)，其特征是，按重量份包括：粒度為20微米的石墨稀10 份，粒度為50微米的石墨稀10份，粒度為100微米的石墨稀50份，粒度為1000微米的銅 粉20份，粒度為100微米的鋁粉10份。
6. 如權(quán)利要求1-5任一項石墨稀固體淬火冷卻介質(zhì)的制備方法，其特征是， 首先，將石墨烯加工至所要求粒度的微粉顆粒； 其次，按照配比要求，將石墨烯固體微粉顆粒在水中充分分散； 然后，將分散后的石墨烯固體微粉顆粒攤薄置于l〇〇°C的烘箱中2小時脫水； 最后，將脫水后的石墨烯固體微粉顆粒分別與不同比例不同粒度的銀或銅或鋁粉料混 合均勻；或者與銅和鋁粉料混合均勻。
7. 如權(quán)利要求1-5任一項石墨烯固體淬火冷卻介質(zhì)的應(yīng)用，其特征是，將所述石墨烯 固體淬火冷卻介質(zhì)應(yīng)用于金屬零件的淬火冷卻中。
【文檔編號】C21D1/56GK104498678SQ201410764127
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】崔建軍, 萬桂怡, 崔瀟, 高青松 申請人:山東大學(xué)