一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油及其使用方法，屬于金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域。該淬火油的組成成分及各組分質(zhì)量份數(shù)為：精制基礎(chǔ)油35～40份，催冷復(fù)劑7～10份，發(fā)黑復(fù)劑0.5～0.7份，光亮劑0.4～0.8份，表面活性劑0.5～0.8份，抗氧化劑0.02～0.04份。其中，催冷復(fù)劑為聚異丁烯、二烷基萘和石油磺酸鹽的混合物；發(fā)黑復(fù)劑為短油度醇酸樹脂、染色劑和潤(rùn)濕劑的混合物；光亮劑為咪唑啉油酸鹽和甲基萜烯樹脂的混合物，染色劑為分散黑9；潤(rùn)濕劑為脂肪醇聚氧乙烯醚；表面活性劑為司盤?80，該淬火油最佳使用溫度在70～75℃之間，對(duì)緊固件的冷卻速度適中，淬火的同時(shí)在表面自發(fā)黑形成保護(hù)膜，提高效率。
【專利說(shuō)明】
一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油及其使用方法。【背景技術(shù)】
[0002]緊固件在市場(chǎng)上也稱為標(biāo)準(zhǔn)件，是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件(或構(gòu)件)緊固連接成為一件整體時(shí)所采用的一類機(jī)械零件的總稱。最常見的緊固件主要包括螺栓和螺帽。一般緊固件采用中碳鋼材料時(shí)，大多在連續(xù)式網(wǎng)帶爐做淬火、回火、發(fā)黑三道工序，熱處理后做電鍍等表面處理，淬火介質(zhì)選用快速光亮淬火油或水溶性聚合物淬火劑?？焖俟饬链慊鹩瓦m用小規(guī)格碳鋼和各類合金鋼材質(zhì)緊固件熱處理，優(yōu)點(diǎn)是熱處理后變形及開裂傾向小。用低濃度水溶性聚合物淬火劑，優(yōu)點(diǎn)是能解決大規(guī)格碳鋼材質(zhì)緊固件熱處理，缺點(diǎn)是淬火后會(huì)生銹，影響在連續(xù)式網(wǎng)帶爐做的發(fā)黑緊固件質(zhì)量，在沸騰冷卻階段冷速不夠快，做大規(guī)格碳鋼材質(zhì)緊固件容易產(chǎn)生軟點(diǎn)。淬火階段的冷卻速度對(duì)加熱工件的性能影響非常大，熱處理工作者一直在尋求改進(jìn)油劑和水劑淬火介質(zhì)方法，提高淬火油沸騰冷卻階段冷速，目前最快冷速可達(dá)110-120 °C/秒，對(duì)大規(guī)格低合金鋼材質(zhì)緊固件有幫助，但大規(guī)格碳鋼材質(zhì)緊固件油淬，還是不行。
[0003]從理論上分析，加熱工件在淬火介質(zhì)冷卻分為三個(gè)階段:1、蒸汽膜冷卻階段;2、沸騰冷卻階段;3、對(duì)流冷卻階段。理想的淬火介質(zhì)希望在蒸汽膜冷卻階段冷卻速度慢一些，避免處于奧氏體和過冷奧氏體狀態(tài)的工件因冷卻速度快，收縮急劇變形過大;在沸騰冷卻階段即過冷奧氏體最不穩(wěn)定區(qū)間(大約600-400°C)希望冷卻快，避免發(fā)生珠光體類轉(zhuǎn)變;在對(duì)流冷卻階段即希望進(jìn)入馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，冷卻速度越慢越好，減少馬氏體轉(zhuǎn)變體積脹大產(chǎn)生的應(yīng)力，減少變形和防止開裂。強(qiáng)度高的緊固件的處理工藝是采用滲碳或氰化加淬火回火等工藝進(jìn)行處理，并且采用850?900°C保溫10小時(shí)的完全退火工藝，但利用該工藝生產(chǎn)的緊固件在淬火時(shí)斷面收縮率較大，變形率大，緊固件之間的配合率低，廢品率有時(shí)會(huì)超過 10%。針對(duì)上述問題，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410289701.1，申請(qǐng)公布日為2014年9月24日的專利申請(qǐng)文件公開了一種用于碳鋼緊固件熱處理的水劑淬火介質(zhì)，由0.4-0.6%的聚丙烯酰胺、4-6 %的亞硝酸鈉、1 -2%的碳酸鈉、0.1-0.2 %的苯甲酸鈉和92-94%的水組成，能夠克服目前水劑淬火后生銹的問題。但是水劑淬火介質(zhì)對(duì)工件的冷卻速度始終比較快，容易造成緊固件的變形和產(chǎn)生軟點(diǎn)，難以滿足緊固件的性能需求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1.要解決的問題
[0005]針對(duì)現(xiàn)有的緊固件淬火存在變形率大、易產(chǎn)生軟點(diǎn)、淬火與發(fā)黑工藝不能同步進(jìn)行等問題，本發(fā)明提供一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油及其使用方法。本發(fā)明的淬火油是專門針對(duì)緊固件研發(fā)的，將熱處理和表面處理兩道工序完美的結(jié)合在一起，既能保證緊固件的表面硬度和變形率小，又能在緊固件表面形成一層致密的保護(hù)膜，起到美化外觀和短期防銹的效果，節(jié)約資源，減少工序，提高效率。
[0006]2.技術(shù)方案
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]—種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油，其組成成分及各組分質(zhì)量份數(shù)為:精制基礎(chǔ)油35?40份，催冷復(fù)劑7?10份，發(fā)黑復(fù)劑0.5?0.7份，光亮劑0.4?0.8份，表面活性劑 0 ? 5?0 ? 8份，抗氧化劑0 ? 02?0 ? 04份。
[0009]進(jìn)一步地，所述的精制基礎(chǔ)油40份，催冷復(fù)劑7份，發(fā)黑復(fù)劑0.5份，光亮劑0.7份， 表面活性劑0.7份，抗氧化劑0.03份。
[0010]進(jìn)一步地，所述的精制基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)粘度為13-28mm2/s，酸值彡0.02mgK0H/g。
[0011]進(jìn)一步地，所述的催冷復(fù)劑為聚異丁烯、二烷基萘和石油磺酸鹽的混合物;所述的發(fā)黑復(fù)劑為短油度醇酸樹脂、染色劑和潤(rùn)濕劑的混合物;所述的光亮劑為咪唑啉油酸鹽和甲基帖稀樹脂的混合物。
[0012]進(jìn)一步地，所述的聚異丁烯、二烷基萘和石油磺酸鹽的質(zhì)量比為2:1:1;所述的短油度醇酸樹脂、染色劑和潤(rùn)濕劑的質(zhì)量比為5:1:1;所述的咪唑啉油酸鹽與甲基萜烯樹脂的質(zhì)量比為1:1。
[0013]進(jìn)一步地，所述的染色劑為分散黑9;所述的潤(rùn)濕劑為脂肪醇聚氧乙烯醚;所述的表面活性劑為司盤-80。
[0014]進(jìn)一步地，所述的抗氧化劑為硫磷丁辛基鋅鹽。
[0015]上述的能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油的使用方法，其步驟為:
[0016](1)將緊固件加熱至850°C以上，保溫；[〇〇17](2)將上述的淬火油加熱至70?75°C ;
[0018](3)將步驟(1)中保溫結(jié)束后的緊固件浸入步驟(2)中的淬火油中淬火；
[0019](4)當(dāng)步驟(3)中緊固件的溫度降至400?500°C時(shí)對(duì)淬火油進(jìn)行攪拌5?lOmin; [〇〇2〇] (5)當(dāng)緊固件的溫度降至80?90°C時(shí)將其從淬火油中取出，然后進(jìn)行空冷。[〇〇21]進(jìn)一步地，步驟(1)中保溫時(shí)間t=(L+T)/2H min，其中，L為緊固件的長(zhǎng)度，單位 _，T為保溫溫度，單位°C，H為緊固件的厚度，單位mm。
[0022] 進(jìn)一步地，步驟(4)中當(dāng)緊固件溫度降至500°C時(shí)，對(duì)淬火油進(jìn)行攪拌lOmin，攪拌速度 150rpm。[〇〇23]3.有益效果
[0024]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:
[0025](1)本發(fā)明提供了一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油，特別是對(duì)螺栓和螺帽的淬火效果好，對(duì)緊固件的最大冷速在100?l〇9°C/s左右，使用溫度在70?75°C時(shí)效果最好，既能獲得理想的淬火硬度及變形率小，又能夠?qū)崿F(xiàn)表面自動(dòng)發(fā)黑的效果，特別螺栓和螺帽上的螺紋以及存在凹坑的螺栓頭部，涂層成膜均勻、厚度一致，起到美化外觀和短期防銹的效果，減少熱處理后表面再次涂覆防銹處理，節(jié)約資源，減少工序，提高效率；
[0026](2)緊固件(特別是螺栓和螺帽)上存在螺紋或折彎處，在淬火發(fā)黑過程中，這些部位會(huì)出現(xiàn)成膜不均勻現(xiàn)象，導(dǎo)致零件凹坑內(nèi)不能成功發(fā)黑，影響外觀，同時(shí)在保存過程中起不到短期防銹的效果，本發(fā)明研發(fā)的淬火油能很好的解決這一難題，主要原因是淬火油中的脂肪醇聚氧乙烯醚(C原子數(shù)為16?18;聚合度n為10?30)對(duì)緊固件有很強(qiáng)的濕潤(rùn)效果，特別是碳鋼材質(zhì)的緊固件，大大降低其表面的張力，再配合短油度醇酸樹脂的延展成膜作用，能在緊固件的螺紋即折彎處表面均勻成膜，在染色劑的作用下，對(duì)緊固件表面膜層進(jìn)行染色發(fā)黑，最終在緊固件表面形成一層均勻致密的發(fā)黑膜層；
[0027](3)現(xiàn)有技術(shù)在發(fā)黑鍍膜過程中經(jīng)常出現(xiàn)膜層粘手、光澤度不一致以及膜層牢固性不強(qiáng)等問題，本發(fā)明的淬火油中，短油度醇酸樹脂與咪唑啉油酸鹽和甲基萜烯樹脂相互配合使用，具有自干性能良好，干燥速度快，具有良好的光澤性以及耐磨性等優(yōu)點(diǎn)，這一優(yōu)異性能也是發(fā)明人在實(shí)際生產(chǎn)和研發(fā)過程中的一個(gè)意外發(fā)現(xiàn)，為企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益；
[0028](4)本發(fā)明的淬火油在緊固件表面自發(fā)黑形成的保護(hù)膜均勻、厚度一致，具有良好的附著力和抗水、抗油性能，本發(fā)明的淬火油粘度適中，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本淬火油的最佳使用溫度在70_75°C之間，在此溫度范圍內(nèi)，淬火油的流動(dòng)性好，對(duì)緊固件的冷卻速度適中(最大冷卻速度在1〇〇?l〇9°C/s)，在淬火的同時(shí)在緊固件表面自發(fā)黑形成保護(hù)膜，減少熱處理后表面再次涂覆防銹處理，節(jié)約資源，減少工序，提高效率；
[0029](5)在淬火過程中，當(dāng)緊固件剛浸入本發(fā)明的淬火油中時(shí)，淬火油對(duì)其冷卻速度為 85?90°C/s，隨著緊固件的溫度逐步降低，淬火油的溫度逐步上升，淬火油的局部流動(dòng)性增加，當(dāng)緊固件冷卻到400?500 °C后，對(duì)淬火油進(jìn)行適當(dāng)攪拌，淬火油對(duì)緊固件的冷卻速度得至IJ一定的提高，最大冷卻速度能達(dá)到100?l〇9°C/s;當(dāng)緊固件的溫度降至200?240°C時(shí)，在表面活性劑以及潤(rùn)濕劑的作用下，干性短油度醇酸樹脂會(huì)逐漸吸附在零件表面，潤(rùn)濕劑分子量大，能大大降低金屬表面張力，促進(jìn)干性短油度醇酸樹脂在螺紋以及凹坑處成膜?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行描述。
[0031]實(shí)施例1
[0032]—種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油，其組成成分及各組分質(zhì)量份數(shù)為:精制基礎(chǔ)油40份，催冷復(fù)劑7份，發(fā)黑復(fù)劑0.5份，光亮劑0.7份，表面活性劑0.7份，抗氧化劑0.03 份。其中，精制基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)粘度為13-28mm2/s，酸值<0.02mgK0H/g。催冷復(fù)劑為聚異丁烯、二烷基萘和石油磺酸鹽的混合物(質(zhì)量比為2:1:1);發(fā)黑復(fù)劑為短油度醇酸樹脂(購(gòu)自上海元邦涂料制造有限公司)、染色劑和潤(rùn)濕劑的混合物(質(zhì)量比為5:1:1);光亮劑為咪唑啉油酸鹽和甲基萜烯樹脂的混合物(質(zhì)量比為1:1);染色劑為分散黑9(CAS N0.12222-69-4);潤(rùn)濕劑為脂肪醇聚氧乙烯醚(C原子數(shù)為16?18;聚合度n為15?20);表面活性劑為司盤-80,抗氧化劑為硫磷丁辛基鋅鹽。
[0033]本實(shí)施例中的淬火油能使緊固件淬火后在其表面自發(fā)黑形成一層致密的保護(hù)膜， 緊固件的螺紋處及頭部的成膜均勻，而且使淬火后的緊固件具有理想的淬硬層深度、心部硬度及金相組織，通過控制冷卻速度，使得在淬火過程中緊固件的變形率極低，比水劑淬火介質(zhì)和普通油性淬火介質(zhì)的變形率低30%以上。經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明的淬火油，能在緊固件的表面及螺紋的表面均形成均勻的膜層，膜層過厚或破膜的概率極低，而且形成的發(fā)黑膜光澤度一致，沒有粘手的情況，能滿足防水、防銹等功能需求。
[0034]特別地，將短油度醇酸樹脂應(yīng)用于淬火油領(lǐng)域是發(fā)明人的一種大膽嘗試，本發(fā)明中使用的短油度醇酸樹脂為干性短油度醇酸樹脂，其中的脂肪酸含量為30%左右，主要是由亞麻油和脂肪酸為原料制成的。在研究過程中發(fā)現(xiàn)干性短油度醇酸樹脂必須配合一定比例的脂肪醇聚氧乙烯醚和司盤-80使用才能發(fā)揮其對(duì)緊固件淬火的優(yōu)異性能，在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)明人嘗試用其他種類的濕潤(rùn)劑代替本發(fā)明中的脂肪醇聚氧乙烯醚，但發(fā)現(xiàn)效果均不理想。[〇〇35]上述淬火油的制備方法為:[〇〇36](1)按比例稱取20份精制基礎(chǔ)油，在25°C條件下，分別將7份催冷復(fù)劑、0.4份表面活性劑和0.01份抗氧化劑加入其中攪拌均勻(攪拌速度為200rpm)，得到淬火油A液；[〇〇37](2)按比例稱取余下份數(shù)的精制基礎(chǔ)油，加熱至40 °C，分別加入0.5份發(fā)黑復(fù)劑和0.7份光亮劑攪拌均勻(攪拌速度為250rpm)，得到淬火油B液；[〇〇38](3)將淬火油A液加熱至35°C，邊攪拌(攪拌速度為400rpm)邊將淬火油B液滴加入淬火油A液中(滴加速度為0.01份/min)，同時(shí)加入余下的表面活性劑和抗氧化劑；[〇〇39](4)攪拌lh后冷卻至室溫靜置2h，得到能使緊固件淬火后自發(fā)黑的專用淬火油。[〇〇4〇]本實(shí)施例制備的淬火油具有分散性好、熱傳遞性能好、性能穩(wěn)定、耐儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)； 避光條件下保存3年以上都不會(huì)出現(xiàn)渾濁、團(tuán)聚等變質(zhì)現(xiàn)象。在制備過程中，各個(gè)組分的混合順序?qū)Υ慊鹩偷男阅苡幸欢ǖ挠绊?，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果簡(jiǎn)單的將各組分依次加入到精制基礎(chǔ)油中攪拌混合得到的淬火油在使用時(shí)容易在緊固件螺紋表面出現(xiàn)破膜的情況，該淬火油在存儲(chǔ)時(shí)也容易出現(xiàn)渾濁。而且淬火油A液與淬火油B液的混合溫度對(duì)最后的淬火油的性能影響很大，30 °C是最佳的混合溫度。
[0041]上述的能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油的使用方法，其步驟為:[〇〇42](1)將緊固件加熱至850°C，保溫；[〇〇43](2)將上述的淬火油加熱至70°C;
[0044](3)將步驟(1)中保溫結(jié)束后的緊固件浸入步驟(2)中的淬火油中淬火；[〇〇45](4)當(dāng)步驟(3)中緊固件的溫度降至450°C時(shí)對(duì)淬火油進(jìn)行攪拌5min，攪拌速度為lOOrpm；
[0046](5)當(dāng)緊固件的溫度降至80°C時(shí)將其從淬火油中取出，然后進(jìn)行空冷。
[0047]本實(shí)施例中的淬火油針對(duì)不同尺寸的緊固件的使用方法有所不同，步驟(1)中保溫時(shí)間t與緊固件的長(zhǎng)度、保溫的時(shí)間等有關(guān)系，具體的，t = (L+T)/2H min，其中，L為緊固件的長(zhǎng)度，單位mm，T為保溫溫度，單位°C，H為緊固件的厚度，單位mm，本實(shí)施例中具體淬火的是緊固件中的一種——螺栓，螺栓的長(zhǎng)度為40mm，螺栓的厚度為3.5mm(以螺栓主體的直徑計(jì))，頭部有凹坑，針對(duì)這個(gè)規(guī)格的螺栓進(jìn)行熱處理時(shí)，保溫時(shí)間t = (40+850)/2*3.5min = 127min，按照此條件熱處理后，再配合使用本發(fā)明的淬火油進(jìn)行淬火，效果更好。
[0048]在淬火過程中，當(dāng)緊固件剛浸入本實(shí)施例的淬火油中時(shí)，淬火油對(duì)其冷卻速度為 85°C/s左右，能有效避免收縮急劇變形過大;隨著緊固件的溫度逐步降低，淬火油的溫度逐步上升，淬火油的局部流動(dòng)性增加，當(dāng)緊固件冷卻到450 °C后，對(duì)淬火油進(jìn)行適當(dāng)攪拌，淬火油對(duì)緊固件的冷卻速度得到一定的提高，最大冷卻速度能達(dá)到l〇5°C/s;當(dāng)緊固件的溫度降至200°C時(shí)，在表面活性劑以及潤(rùn)濕劑的作用下，干性短油度醇酸樹脂會(huì)逐漸吸附在零件表面，潤(rùn)濕劑分子量大，能大大降低金屬表面張力，促進(jìn)干性短油度醇酸樹脂在螺紋以及凹坑處成膜。
[0049]實(shí)施例2
[0050] —種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油，其組成成分及各組分質(zhì)量份數(shù)為:精制基礎(chǔ)油35份，催冷復(fù)劑9份，發(fā)黑復(fù)劑0.7份，光亮劑0.4份，表面活性劑0.8份，抗氧化劑0.02 份。其中，精制基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)粘度為13-28mm2/s，酸值<0.02mgK0H/g。催冷復(fù)劑為聚異丁烯、二烷基萘和石油磺酸鹽的混合物(質(zhì)量比為2:1:1);發(fā)黑復(fù)劑為短油度醇酸樹脂(購(gòu)自上海元邦涂料制造有限公司)、染色劑和潤(rùn)濕劑的混合物(質(zhì)量比為5:1:1);光亮劑為咪唑啉油酸鹽和甲基萜烯樹脂的混合物(質(zhì)量比為1:1);染色劑為分散黑9(CAS N0.12222-69-4);潤(rùn)濕劑為脂肪醇聚氧乙烯醚(C原子數(shù)為16?18;聚合度n為15?20);表面活性劑為司盤-80,抗氧化劑為硫磷丁辛基鋅鹽。[〇〇51]本實(shí)施例中的淬火油能使緊固件淬火后在其表面自發(fā)黑形成一層致密的保護(hù)膜， 緊固件的螺紋處及頭部的成膜均勻，而且使淬火后的緊固件具有理想的淬硬層深度、心部硬度及金相組織，通過控制冷卻速度，使得在淬火過程中緊固件的變形率極低，比水劑淬火介質(zhì)和普通油性淬火介質(zhì)的變形率低30%以上。經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明的淬火油，能在緊固件的表面及螺紋的表面均形成均勻的膜層，膜層過厚或破膜的概率極低，而且形成的發(fā)黑膜光澤度一致，沒有粘手的情況，能滿足防水、防銹等功能需求。[〇〇52]特別地，將短油度醇酸樹脂應(yīng)用于淬火油領(lǐng)域是發(fā)明人的一種大膽嘗試，本發(fā)明中使用的短油度醇酸樹脂為干性短油度醇酸樹脂，其中的脂肪酸含量為30%左右，主要是由亞麻油和脂肪酸為原料制成的。在研究過程中發(fā)現(xiàn)干性短油度醇酸樹脂必須配合一定比例的脂肪醇聚氧乙烯醚和司盤-80使用才能發(fā)揮其對(duì)緊固件淬火的優(yōu)異性能，在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)明人嘗試用其他種類的濕潤(rùn)劑代替本發(fā)明中的脂肪醇聚氧乙烯醚，但發(fā)現(xiàn)效果均不理想。[〇〇53]上述淬火油的制備方法為:[〇〇54](1)按比例稱取18份精制基礎(chǔ)油，在20°C條件下，分別將9份催冷復(fù)劑、0.3份表面活性劑和0.01份抗氧化劑加入其中攪拌均勻(攪拌速度為250rpm)，得到淬火油A液；
[0055](2)按比例稱取余下份數(shù)的精制基礎(chǔ)油，加熱至40 °C，分別加入0.7份發(fā)黑復(fù)劑和〇.4份光亮劑攪拌均勻(攪拌速度為280rpm)，得到淬火油B液；[〇〇56](3)將淬火油A液加熱至30°C，邊攪拌(攪拌速度為300rpm)邊將淬火油B液滴加入淬火油A液中(滴加速度為0.02份/min)，同時(shí)加入余下的表面活性劑和抗氧化劑；[〇〇57](4)攪拌lh后冷卻至室溫靜置2h，得到能使緊固件淬火后自發(fā)黑的專用淬火油。
[0058]本實(shí)施例制備的淬火油具有分散性好、熱傳遞性能好、性能穩(wěn)定、耐儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)； 避光條件下保存3年以上都不會(huì)出現(xiàn)渾濁、團(tuán)聚等變質(zhì)現(xiàn)象。在制備過程中，各個(gè)組分的混合順序?qū)Υ慊鹩偷男阅苡幸欢ǖ挠绊懀l(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果簡(jiǎn)單的將各組分依次加入到精制基礎(chǔ)油中攪拌混合得到的淬火油在使用時(shí)容易在緊固件螺紋表面出現(xiàn)破膜的情況，該淬火油在存儲(chǔ)時(shí)也容易出現(xiàn)渾濁。而且淬火油A液與淬火油B液的混合溫度對(duì)最后的淬火油的性能影響很大，30 °C是最佳的混合溫度。
[0059]上述的能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油的使用方法，其步驟為:
[0060](1)將緊固件加熱至900°C，保溫；[〇〇611(2)將上述的淬火油加熱至75°C;
[0062](3)將步驟(1)中保溫結(jié)束后的緊固件浸入步驟(2)中的淬火油中淬火；[〇〇63](4)當(dāng)步驟(3)中緊固件的溫度降至500°C時(shí)對(duì)淬火油進(jìn)行攪拌lOmin，攪拌速度為150rpm；[〇〇64](5)當(dāng)緊固件的溫度降至90°C時(shí)將其從淬火油中取出，然后進(jìn)行空冷。
[0065]本實(shí)施例中的淬火油針對(duì)不同尺寸的緊固件的使用方法有所不同，步驟(1)中保溫時(shí)間t與緊固件的長(zhǎng)度、保溫的時(shí)間等有關(guān)系，具體的，t = (L+T)/2H min，其中，L為緊固件的長(zhǎng)度，單位mm，T為保溫溫度，單位°C，H為緊固件的厚度，單位mm，本實(shí)施例中具體淬火的是緊固件中的一種一一螺母，螺母的長(zhǎng)度為30mm(以螺母的外接圓的直徑計(jì))，螺母的厚度為3.2mm(以螺母主體的內(nèi)外直徑差計(jì))，針對(duì)這個(gè)規(guī)格的螺母進(jìn)行熱處理時(shí)，保溫時(shí)間t =(30+900)/2*3.2min= 145min，按照此條件熱處理后，再配合使用本發(fā)明的淬火油進(jìn)行淬火，效果更好。
[0066]在淬火過程中，當(dāng)緊固件剛浸入本實(shí)施例的淬火油中時(shí)，淬火油對(duì)其冷卻速度為 90°C/s左右，能有效避免收縮急劇變形過大;隨著緊固件的溫度逐步降低，淬火油的溫度逐步上升，淬火油的局部流動(dòng)性增加，當(dāng)緊固件冷卻到500 °C后，對(duì)淬火油進(jìn)行適當(dāng)攪拌，淬火油對(duì)緊固件的冷卻速度得到一定的提高，最大冷卻速度能達(dá)到l〇9°C/s;當(dāng)緊固件的溫度降至240°C時(shí)，在表面活性劑以及潤(rùn)濕劑的作用下，干性短油度醇酸樹脂會(huì)逐漸吸附在零件表面，潤(rùn)濕劑分子量大，能大大降低金屬表面張力，促進(jìn)干性短油度醇酸樹脂在螺紋以及凹坑處成膜。
[0067]實(shí)施例3
[0068]—種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油，其組成成分及各組分質(zhì)量份數(shù)為:精制基礎(chǔ)油38份，催冷復(fù)劑10份，發(fā)黑復(fù)劑0.6份，光亮劑0.8份，表面活性劑0.5份，抗氧化劑 0.04份。其中，精制基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)粘度為13-28mm2/s，酸值<0.02mgK0H/g。催冷復(fù)劑為聚異丁烯、二烷基萘和石油磺酸鹽的混合物(質(zhì)量比為2:1:1);發(fā)黑復(fù)劑為短油度醇酸樹脂(購(gòu)自上海元邦涂料制造有限公司)、染色劑和潤(rùn)濕劑的混合物(質(zhì)量比為5:1:1);光亮劑為咪唑啉油酸鹽和甲基萜烯樹脂的混合物(質(zhì)量比為1:1);染色劑為分散黑9(CAS N0.12222-69-4);潤(rùn)濕劑為脂肪醇聚氧乙烯醚(C原子數(shù)為16?18;聚合度n為15?20);表面活性劑為司盤-80,抗氧化劑為硫磷丁辛基鋅鹽。
[0069]本實(shí)施例中的淬火油能使緊固件淬火后在其表面自發(fā)黑形成一層致密的保護(hù)膜， 緊固件的螺紋處及頭部的成膜均勻，而且使淬火后的緊固件具有理想的淬硬層深度、心部硬度及金相組織，通過控制冷卻速度，使得在淬火過程中緊固件的變形率極低，比水劑淬火介質(zhì)和普通油性淬火介質(zhì)的變形率低30%以上。經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明的淬火油，能在緊固件的表面及螺紋的表面均形成均勻的膜層，膜層過厚或破膜的概率極低，而且形成的發(fā)黑膜光澤度一致，沒有粘手的情況，能滿足防水、防銹等功能需求。
[0070]特別地，將短油度醇酸樹脂應(yīng)用于淬火油領(lǐng)域是發(fā)明人的一種大膽嘗試，本發(fā)明中使用的短油度醇酸樹脂為干性短油度醇酸樹脂，其中的脂肪酸含量為30%左右，主要是由亞麻油和脂肪酸為原料制成的。在研究過程中發(fā)現(xiàn)干性短油度醇酸樹脂必須配合一定比例的脂肪醇聚氧乙烯醚和司盤-80使用才能發(fā)揮其對(duì)緊固件淬火的優(yōu)異性能，在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)明人嘗試用其他種類的濕潤(rùn)劑代替本發(fā)明中的脂肪醇聚氧乙烯醚，但發(fā)現(xiàn)效果均不理想。
[0071]上述淬火油的制備方法為:[〇〇72](1)按比例稱取18份精制基礎(chǔ)油，在25 °C條件下，分別將10份催冷復(fù)劑、0.2份表面活性劑和0.02份抗氧化劑加入其中攪拌均勾(攪拌速度為200rpm)，得到淬火油A液；[〇〇73](2)按比例稱取余下份數(shù)的精制基礎(chǔ)油，加熱至40 °C，分別加入0.6份發(fā)黑復(fù)劑和0.8份光亮劑攪拌均勻(攪拌速度為250rpm)，得到淬火油B液；[〇〇74](3)將淬火油A液加熱至35°C，邊攪拌(攪拌速度為400rpm)邊將淬火油B液滴加入淬火油A液中(滴加速度為0.01份/min)，同時(shí)加入余下的表面活性劑和抗氧化劑；[〇〇75](4)攪拌lh后冷卻至室溫靜置2h，得到能使緊固件淬火后自發(fā)黑的專用淬火油。[〇〇76]本實(shí)施例制備的淬火油具有分散性好、熱傳遞性能好、性能穩(wěn)定、耐儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)； 避光條件下保存3年以上都不會(huì)出現(xiàn)渾濁、團(tuán)聚等變質(zhì)現(xiàn)象。在制備過程中，各個(gè)組分的混合順序?qū)Υ慊鹩偷男阅苡幸欢ǖ挠绊懀l(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果簡(jiǎn)單的將各組分依次加入到精制基礎(chǔ)油中攪拌混合得到的淬火油在使用時(shí)容易在緊固件螺紋表面出現(xiàn)破膜的情況，該淬火油在存儲(chǔ)時(shí)也容易出現(xiàn)渾濁。而且淬火油A液與淬火油B液的混合溫度對(duì)最后的淬火油的性能影響很大，30 °C是最佳的混合溫度。
[0077]上述的能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油的使用方法，其步驟為:[〇〇78](1)將緊固件加熱至950°C，保溫；[〇〇79](2)將上述的淬火油加熱至75°C;[〇〇8〇] (3)將步驟(1)中保溫結(jié)束后的緊固件浸入步驟(2)中的淬火油中淬火；
[0081](4)當(dāng)步驟(3)中緊固件的溫度降至400°C時(shí)對(duì)淬火油進(jìn)行攪拌lOmin，攪拌速度為150rpm；[〇〇82](5)當(dāng)緊固件的溫度降至85°C時(shí)將其從淬火油中取出，然后進(jìn)行空冷。
[0083]本實(shí)施例中的淬火油針對(duì)不同尺寸的緊固件的使用方法有所不同，步驟(1)中保溫時(shí)間t與緊固件的長(zhǎng)度、保溫的時(shí)間等有關(guān)系，具體的，t = (L+T)/2H min，其中，L為緊固件的長(zhǎng)度，單位mm，T為保溫溫度，單位°C，H為緊固件的厚度，單位mm，本實(shí)施例中具體淬火的是緊固件中的一種——螺栓，螺栓的長(zhǎng)度為70mm，螺栓的厚度為8mm(以螺栓主體的直徑計(jì))，頭部有凹坑，針對(duì)這個(gè)規(guī)格的螺栓進(jìn)行熱處理時(shí)，保溫時(shí)間t = (70+950)/2*8min = 64min，按照此條件熱處理后，再配合使用本發(fā)明的淬火油進(jìn)行淬火，效果更好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油，其特征在于:其組成成分及各組分質(zhì)量份 數(shù)為:精制基礎(chǔ)油35?40份，催冷復(fù)劑7?10份，發(fā)黑復(fù)劑0.5?0.7份，光亮劑0.4?0.8份， 表面活性劑0.5?0.8份，抗氧化劑0.02?0.04份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油，其特征在于:所述的 精制基礎(chǔ)油40份，催冷復(fù)劑7份，發(fā)黑復(fù)劑0.5份，光亮劑0.7份，表面活性劑0.7份，抗氧化劑 0.03 份。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油，其特征在于:所 述的精制基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)粘度為13-28mm2/s，酸值< 0.0 2mgKOH/g。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油，其特征在于:所述的 催冷復(fù)劑為聚異丁烯、二烷基萘和石油磺酸鹽的混合物;所述的發(fā)黑復(fù)劑為短油度醇酸樹 月旨、染色劑和潤(rùn)濕劑的混合物;所述的光亮劑為咪唑啉油酸鹽和甲基萜烯樹脂的混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油，其特征在于:所述的 聚異丁烯、二烷基萘和石油磺酸鹽的質(zhì)量比為2:1:1;所述的短油度醇酸樹脂、染色劑和潤(rùn) 濕劑的質(zhì)量比為5:1:1;所述的咪唑啉油酸鹽與甲基萜烯樹脂的質(zhì)量比為1:1。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油，其特征在于:所 述的染色劑為分散黑9;所述的潤(rùn)濕劑為脂肪醇聚氧乙烯醚;所述的表面活性劑為司盤-80。7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油，其特征在于:所 述的抗氧化劑為硫磷丁辛基鋅鹽。8.權(quán)利要求1或2中所述的能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油的使用方法，其步驟為:(1)將緊固件加熱至850°C以上，保溫；(2)將權(quán)利要求1或2中所述的淬火油加熱至70?75°C ;(3)將步驟(1)中保溫結(jié)束后的緊固件浸入步驟(2)中的淬火油中淬火；(4)當(dāng)步驟(3)中緊固件的溫度降至400?500 °C時(shí)對(duì)淬火油進(jìn)行攪拌5?lOmin;(5)當(dāng)緊固件的溫度降至80?90°C時(shí)將其從淬火油中取出，然后進(jìn)行空冷。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油的使用方法，其特征 在于:步驟(1)中保溫時(shí)間t=(L+T)/2H min，其中，L為緊固件的長(zhǎng)度，單位mm，T為保溫溫 度，單位°C，H為緊固件的厚度，單位mm。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的一種能使緊固件淬火后自發(fā)黑的淬火油的使用方法，其 特征在于:步驟(4)中當(dāng)緊固件溫度降至500°C時(shí)，對(duì)淬火油進(jìn)行攪拌lOmin，攪拌速度 150rpm〇
【文檔編號(hào)】C21D1/58GK105969957SQ201610544015
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】史傳喜, 李海巖, 鄭景亮, 劉進(jìn), 鄭益, 劉凌
【申請(qǐng)人】馬鞍山金泉工業(yè)介質(zhì)科技有限公司