一种环保淬火液及其制备方法

摘要

本发明提供了一种环保淬火液组合物，其特征在于，由包含如下重量份数比的组分制备而成：异构醇100；环氧乙烷50‑150；环氧丙烷50‑150。采用本发明方法制备的环保淬火液组合物，5‑20％的水溶液可替代油用于低、中碳钢的感应淬火及大件整体淬火；通过调整浓度，可以得到不同的冷却速度，适用范围宽；淬火硬度均匀，淬硬层深，无软点，有效减小淬火变形和开裂的倾向；淬火后工件清洁、光亮且有一定的防锈功能，可免清洗回火；对黑色金属及有色金属防锈效果良好；带出量少，使用成本低，综合经济性好；无油烟、不燃烧、无火灾危险，明显改善劳动环境。

权利要求

1.一种环保淬火液，其特征在于，由如下重量百分比的组分制造而成：所述异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物，由包含如下重量份数比的组分制备而成：异构醇      100；

环氧乙烷    50-150；

环氧丙烷    50-150；

所述异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物制备方法：将异构醇、催化剂加入聚合釜内，用-10-5℃的冰水循环冷却，同时向聚合釜中通入保护气置换出釜内空气，当釜中保护气保持正压时，用气体进料罐将环氧乙烷、环氧丙烷分别或将混合后环氧乙烷和环氧丙烷的送入釜内，同时搅拌升温至100-120℃，釜内压力保持不大于0.5MPa，聚合反应10-16小时后，将聚合釜内的聚合物排出，即为异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物；

所述催化剂为浓度小于等于20％的氢氧化钾或氢氧化钠溶液；

所述氢氧化钾或氢氧化钠溶液中，有效成分的重量百分比为反应组合物总重量的0.5-

1％；

所述八角茴香提取液的制备方法为：将八角茴香成熟干燥的果实粉碎至30-50目，加入

10-20倍重量或体积倍数的，质量百分比浓度为10-15％的低碳醇水溶液，在70-80℃温度下浸取18-30小时，压滤去除残渣，即为八角茴香提取液。

2.如权利要求1所述的一种环保淬火液，其特征在于：所述异构醇选自C10-20的异构醇中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的一种环保淬火液，其特征在于：所述异构醇选自异构十二醇、异构十三醇、十四碳醇、异构十四醇、异构十五醇、异构十六醇、异构十八醇、异构二十醇中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的一种环保淬火液，其特征在于：所述低碳醇选自乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、甘油中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的一种环保淬火液，其特征在于：所述钼酸盐为钼酸钠和/或钼酸钾；

所述山梨酸盐选自山梨酸钾和/或山梨酸钠。

6.如权利要求1-5任一所述的一种环保淬火液，其特征在于：所述环保淬火液的制备方法为：将钼酸盐、山梨酸盐、八角茴香提取液加入水中搅拌至完全溶解，加入异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物搅拌至溶液完全透明；即为一种环保淬火液原液。

说明书

一种环保淬火液及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于金属淬火技术领域，具体涉及一种环保淬火液及其制备方法。

背景技术

[0002] 目前金属热处理工序使用的淬火介质主要为矿物油或水，矿物油淬火主要用于淬裂倾向大的中低碳钢，由于油的冷速较慢，因此经常出现淬火不硬或淬层浅等问题，水作为淬火介质主要用于淬裂倾向小的合金钢，由于水的特性是高低温区域冷速较快，在生产过程中很难控制，经常出现淬裂现象和淬火不硬或淬火不均现象。目前有一些单位也在研究一些水溶性淬火液，主要是水中加入一些亲油亲水的有机化合物和无机盐，往往防锈性能不佳，或者添加亚硝酸盐或硝酸盐等可致癌致畸成分进行防锈。

[0003] 采用如PAG类有机淬火介质时，往往容易滋生细菌，导致介质变质，当介质添加如三嗪、吗啉、异噻唑啉酮类杀菌剂，可以有效抑制细菌和真菌的滋生，但是这类杀菌剂往往是释放甲醛类的对人体和水生动物有致癌致畸成分进行杀菌的。

[0004] 对于环保对自然友好的淬火介质的研发是一项重要课题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环保淬火液及其制备方法。

[0006] 本发明提供的一种环保淬火液组合物，其特征在于：由包含如下重量份数比的组分制备而成：

[0007] 异构醇   100；

[0008] 环氧乙烷 50-150；

[0009] 环氧丙烷 50-150。

[0010] 进一步地，本发明提供的一种环保淬火液组合物，还具有这样的特点：即、上述异构醇选自C10-20的异构醇中一种或几种；上述异构醇优选自异构十二醇、异构十三醇、十四碳醇、异构十四醇、异构十五醇、异构十六醇、异构十八醇、异构二十醇中一种或几种。

[0011] 此外，本发明还提供了上述一种环保淬火液组合物的制备方法，其特点在于：将异构醇、催化剂加入聚合釜内，用-10-5℃的冰水(一般为0℃左右的冰盐水)循环冷却，同时向聚合釜中通入氮气等保护气置换出釜内空气，当釜中氮气等保护气保持正压时，用气体(如：氮气)进料罐将环氧乙烷、环氧丙烷分别送入釜内(也可以将环氧乙烷、环氧丙烷先混合，再将混合物送入釜内)，同时搅拌升温至100-120℃，釜内压力保持不大于0.5MPa，聚合反应10-16小时(一般为12小时)后，将聚合釜内的聚合物排出，即为异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物，可作为一种淬火液组合物使用。

[0012] 进一步地，本发明提供的一种环保淬火液组合物的制备方法，还具有这样的特点：即、上述催化剂为碱溶液，上述催化剂优选为浓度小于等于20％的氢氧化钾或氢氧化钠溶液。催化剂选用氢氧化钾或氢氧化钠还有一个好处，反应结果后无需分离，可以直接作为组分应用于淬火液中。

[0013] 当上述催化剂选自氢氧化钾或氢氧化钠时，其溶液中有效成分重量百分比为反应组合物重量的0.5-1％。

[0014] 另外，本发明还提供了上述异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物的使用方法：即、将上述制备的异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物加5-30倍水后作为淬火液工作使用。还可以和其他组分一起调配成环保淬火液使用。

[0015] 进一步地，本发明还提供了一种环保环保淬火液，其特征在于，由如下重量百分比的组分制造而成：

[0016]

[0017] 进一步地，本发明还提供了一种环保环保淬火液，还具有这样的特点：即、上述八角茴香提取液的制备方法为：将八角茴香的成熟干燥的果实粉碎至30-50目，加入10-20倍重量或体积倍数的，质量百分比浓度为10-15％的低碳醇水溶液，在70-80℃温度下浸取18-30小时，压滤去除残渣，即为八角茴香提取液。

[0018] 进一步地，本发明还提供了一种环保环保淬火液，还具有这样的特点：即、上述低碳醇选自乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、甘油中的一种或几种。

[0019] 上述方法制备的八角茴香提取液，具有良好的杀菌作用，并且在生产过程中散发的天然香气可以保持环境清新，其主要有效成分为茴香脑、茴香醛、桉树脑、黄酮类物质等成分。

[0020] 进一步地，本发明还提供了一种环保环保淬火液，还具有这样的特点：即、上述钼酸盐为钼酸钠和/或钼酸钾，具有良好的防锈性能佳，同时钾和/或钠离子可以提高淬火介质的导电性。

[0021] 进一步地，本发明还提供了一种环保环保淬火液，还具有这样的特点：即、上述山梨酸盐选自山梨酸钾和/或山梨酸钠，可以有效抑制细菌的生长。同时钾或钠离子可以提高淬火介质的导电性。

[0022] 此外，本发明还提供了上述环保淬火液的制备方法，其特点在于：将钼酸盐、山梨酸盐、八角茴香提取液加入水中搅拌至完全溶解，加入异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物搅拌至溶液完全透明；即为一种环保淬火液原液。

[0023] 此外，本发明还提供了上述环保淬火液的使用方法，其特点在于：上述制备的环保淬火液原液可加入3-30倍水的淬火槽内搅拌均匀后使用。

[0024] 本发明的有益效果：

[0025] 采用本发明方法制备的异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物，5-20％的水溶液可替代油用于低、中碳钢的感应淬火及大件整体淬火；通过调整浓度，可以得到不同的冷却速度，适用范围宽；淬火硬度均匀，淬硬层深，无软点，有效减小淬火变形和开裂的倾向；淬火后工件清洁、光亮且有一定的防锈功能，可免清洗回火；对黑色金属及有色金属防锈效果良好；带出量少，使用成本低，综合经济性好；无油烟、不燃烧、无火灾危险，明显改善劳动环境。

[0026] 八角茴香提取液具有良好的杀菌作用，并且在生产过程中散发的天然香气可以保持环境清新。

[0027] 钼酸盐具有良好的防锈性能佳，同时钾和/或钠离子可以提高淬火介质的导电性。

[0028] 山梨酸盐可以有效抑制细菌的生长。同时钾或钠离子可以提高淬火介质的导电性。

具体实施方式

[0029] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明：

[0030] 实施例1：

[0031] 将100kg ISALCHEM145异构醇(沙索公司生产，主要成分为C14/15异构醇，含有少量C13及以下、C16及以上异构醇)、15kg氢氧化钾溶液(浓度20％)加入聚合釜内，用0℃左右的冰盐水循环冷却，同时向聚合釜中通入氮气置换出釜内空气，当釜中氮气保持正压时，用氮气进料罐将100kg环氧乙烷、100kg环氧丙烷分别送入釜内，同时搅拌升温至120℃，釜内压力保持不大于0.5MPa，聚合反应12小时后，将聚合釜内的聚合物排出，即为异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物。可作为一种淬火液组合物使用。

[0032] 上述方法制备的异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物，经试验理化指标如下：

[0033]项目 基本数据 实验方法
外观 浅黄色透明 目测
运动粘度@40℃mm2/s 495 GB/T265
倾点℃ -31 GB/T3535
开口闪点℃ 212 GB/T3536
密度@20℃kg/m3 1023 GB/T1884
浊点℃ 82 GB/T5559

[0034] 将12kg钼酸钠、3kg山梨酸钾、60kg八角茴香提取液加入225kg水中搅拌至完全溶解，加入300kg上述工艺制备的异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物搅拌至溶液完全透明；即为一种环保淬火液原液。

[0035] 上述八角茴香提取液的制备方法将八角茴香的成熟干燥的果实粉碎至40目，加入15倍的浓度为10％的乙醇水溶液在70℃温度下浸取24小时左右，压滤去除残渣，即为八角茴香提取液。

[0036] 上述制备的环保淬火液原液600kg加入已装6吨水的淬火槽内泵循环搅拌，淬火过程也采用泵循环。

[0037] 淬火材质为：5CrMnMo，尺寸为：560*210*200模具钢，要求热处理后表面硬度为39-45HRC(硬度差值在4HRC内)。淬火工艺：采用510-550℃的一次预热，820-850℃的加热，回火
440-480℃两次，保温时间2小时。淬火槽容积为10m3，可装淬火介质5-9吨。

[0038] 检测结果：淬火后硬度42-44HRC。符合标准。

[0039] 淬火车间有宜人香气。

[0040] 实施例2：

[0041] 将100kg Synative ALG16异构醇(巴斯夫公司生产，主要成分为C16异构醇)、15kg氢氧化钠溶液(浓度10％)加入聚合釜内，用0℃左右的冰盐水循环冷却，同时向聚合釜中通入氮气置换出釜内空气，当釜中氮气保持正压时，用氮气进料罐将150kg环氧乙烷、50kg环氧丙烷混合物送入釜内，同时搅拌升温至100℃，釜内压力保持不大于0.5MPa，聚合反应12小时后，将聚合釜内的聚合物排出，即为异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物。

[0042] 上述方法制备的异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物，经试验理化指标如下：

[0043]项目 基本数据 实验方法
外观 浅黄色透明 目测
运动粘度@40℃mm2/s 435 GB/T265
倾点℃ -29 GB/T3535
开口闪点℃ 198 GB/T3536
密度@20℃kg/m3 1018 GB/T1884
浊点℃ 71 GB/T5559

[0044] 将7.5kg钼酸钾、5kg山梨酸钠、25kg八角茴香提取液加入162.5kg水中搅拌至完全溶解，加入300kg上述工艺制备的异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物搅拌至溶液完全透明；即为一种环保淬火液原液。

[0045] 上述八角茴香提取液的制备方法将八角茴香的成熟干燥的果实粉碎至50目，加入10倍的浓度为15％的乙二醇水溶液在80℃温度下浸取24小时左右，压滤去除残渣，即为八角茴香提取液。

[0046] 上述制备的环保淬火液原液500kg加入已装3吨水的感应淬火槽内泵循环搅拌，淬火过程也采用泵循环。

[0047] 淬火材质为：42CrMo钢曲轴，要求热处理后表面硬度为≥230HBS。淬火工艺：采用580-630℃预热，830±5℃的加热，保温时间4小时，回火550-580℃。淬火槽容积为6m3。

[0048] 检测结果：淬火后硬度316HBS。探伤无裂纹。

[0049] 实施例3：

[0050] 将200kg SAFOL23异构醇(沙索公司生产，主要成分为C12/C13异构醇，含有少量的C11和C14异构醇)、22kg氢氧化钾溶液(浓度15％)加入聚合釜内，用0℃左右的冰盐水循环冷却，同时向聚合釜中通入氮气置换出釜内空气，当釜中氮气保持正压时，用氮气进料罐将240kg环氧乙烷、160kg环氧丙烷分别送入釜内，同时搅拌升温至110℃，釜内压力保持不大于0.5MPa，聚合反应12小时后，将聚合釜内的聚合物排出，即为异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物。

[0051] 将15kg钼酸钾、12kg山梨酸钾、120kg八角茴香提取液加入753kg水中搅拌至完全溶解，加入600kg上述工艺制备的异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物搅拌至溶液完全透明；即为一种环保淬火液原液。

[0052] 上述八角茴香提取液的制备方法将八角茴香的成熟干燥的果实粉碎至30目，加入20倍的浓度为12％的异丙醇水溶液在75℃温度下浸取24小时左右，压滤去除残渣，即为八角茴香提取液。

[0053] 上述方法制备的环保淬火液原液，经试验理化指标如下：

[0054]项目 基本数据 实验方法
外观 黄色透明 目测
2
运动粘度@40℃mm/s 68 GB/T265
倾点℃ -7 GB/T3535
开口闪点℃ 无 GB/T3536
密度@20℃kg/m3 1015 GB/T1884
浊点℃ 78 GB/T5559

[0055] 上述制备的环保淬火液原液1500kg加入已装15吨水的淬火槽内泵循环搅拌，淬火过程也采用泵循环。

[0056] 淬火材质为：H13，尺寸为：1500*630X380模具钢，要求热处理后表面硬度为40-45HRC(硬度差值在3HRC内)。淬火工艺：采用600-650℃的一次预热，800-850℃的第二次预热，以及1000-1050℃的加热，回火650±20℃两次，保温时间3小时。淬火槽容积为20m3，可装淬火介质15-17吨。

[0057] 质量检测结果：淬火后硬度42-44HRC，符合要求。

[0058] 实施例4：

[0059] 将1000g SAFOL16异构醇(沙索公司生产，主要成分为C16异构醇)、150g氢氧化钠溶液(浓度10％)加入聚合釜内，用0℃左右的冰盐水循环冷却，同时向聚合釜中通入氮气置换出釜内空气，当釜中氮气保持正压时，用氮气进料罐将500g环氧乙烷、500g环氧丙烷分别送入釜内，同时搅拌升温至110℃，釜内压力保持不大于0.5MPa，聚合反应12小时后，将聚合釜内的聚合物排出，即为异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物。

[0060] 将10g钼酸钠、10kg山梨酸钠、80g八角茴香提取液加入400g水中搅拌至完全溶解，加入500g上述工艺制备的异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物搅拌至溶液完全透明；即为一种环保淬火液原液。

[0061] 上述八角茴香提取液的制备方法将八角茴香的成熟干燥的果实粉碎至50目，加入12倍的浓度为12％的甘油水溶液在80℃温度下浸取24小时左右，压滤去除残渣，即为八角茴香提取液。

[0062] 实施例5：

[0063] 将1000g Synative ALG20异构醇(巴斯夫公司生产，主要成分为C20异构醇)、200g氢氧化钾溶液(浓度10％)加入聚合釜内，用0℃左右的冰盐水循环冷却，同时向聚合釜中通入氮气置换出釜内空气，当釜中氮气保持正压时，用氮气进料罐将1500g环氧乙烷、1500g环氧丙烷混合物送入釜内，同时搅拌升温至120℃，釜内压力保持不大于0.5MPa，聚合反应12小时后，将聚合釜内的聚合物排出，即为异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物。

[0064] 将15g钼酸钾、5g山梨酸钠、100g八角茴香提取液加入330g水中搅拌至完全溶解，加入550g上述工艺制备的异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚聚合物搅拌至溶液完全透明；即为一种环保淬火液原液。

[0065] 上述八角茴香提取液的制备方法将八角茴香的成熟干燥的果实粉碎至50目，加入16倍的浓度为13％的丙二醇水溶液在75℃温度下浸取24小时左右，压滤去除残渣，即为八角茴香提取液。