[发明专利]一种使轴承钢淬火后自发黑的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属热处理与表面处理技术领域，更具体地说，涉及一种使轴承钢淬火后自发黑的方法。

背景技术

金属通常通过热处理的方法来改善金属的强度及金相组织，以获得人们所期望的性质，而淬火介质则是获得高的淬火质量的关键因素之一，常用的淬火介质有盐水、水、矿物油、空气等。发黑是化学表面处理的一种常用手段，原理是使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝空气，达到防锈目的。现有技术中，淬火与发黑处理是两道不同的工序，由于淬火介质与发黑液的要求不同，很难将热处理与表面发黑处理两道工序完美结合，节约资源。

经检索，中国专利公开号为CN 102212662A，申请日为2011年6月9日的专利申请文件公开了一种特快速淬火油及其制备方法，该组合物包含以下按重量百分数计的原料：80-97％的精制矿物油，1-10％的催冷剂，1-5％的抗氧剂，1-6％的阴离子表面活性剂，该精制矿物油在40℃时的运动粘度为6～9mm²/s；该催冷剂为油性酚醛树脂与聚丁烯的混合物；该抗氧剂为烷基化二苯胺；该阴离子表面活性剂为石油磺酸钠。中国专利公开号为CN102925881A，申请日为2012年11月14日的专利申请文件公开了一种钢铁低中温发黑处理液，该钢铁低中温发黑处理液包括低中温磷化液和填充着色液，其配方是：低中温磷化液，每升中含有磷酸二氢锌30～50克，硝酸锌80～100克，磷酸锰铁盐20～30克，CH添加剂3～6克，pH磷酸调节剂，其量为使溶液pH值为1～3，余量为水；填充着色液，每升中含有水溶性合成树脂丙烯酸酯-醋酸乙烯共聚乳胶10～15克，光亮填充剂2～4克，可溶性有机颜料着色剂，其量根据需要添加，余量为水。

现有技术中的淬火与发黑处理都是分开进行的，也没有相关研究指出可以将淬火液与发黑液简单混合后同时用于对金属的淬火与表面处理工艺。轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的作用，是各类机械装备的重要基础零部件。轴承的加工制作过程包括切削加工、热处理、表面处理，通常热处理和表面处理无法在一道工序中完成，主要是因为热处理后轴承零件会出现较大变形，而且表面处理工序无法在淬火过程中实现。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中的淬火与发黑处理是分开来进行的，存在资源浪费、效率低等问题，本发明提供了一种使轴承钢淬火后自发黑的方法，采用由精制基础油、催冷复剂、发黑复剂、光亮剂和表面活性剂制备得到的淬火油对轴承钢进行淬火，能使轴承钢类零件(包括轴承套圈、滚子、保持架)淬火后自动发黑，将热处理与表面处理两道工序完美结合，节约资源，提高时效。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种使轴承钢淬火后自发黑的方法，其步骤为：

(1)制备淬火油，淬火油的组成成份及各组分质量份数为：精制基础油17-19份，催冷复剂0.2-0.6份，发黑复剂0.1-0.3份，光亮剂0.2-0.5份，表面活性剂1-2份，其中精制基础油的运动粘度28-42mm²/s，倾点≤-9℃，酸值≤0.02mgKOH/g；所述的催冷复剂为聚异丁烯与三元乙丙的混合物，其中聚异丁烯与三元乙丙的质量比为2:1；所述的发黑复剂为丙烯酸酯、染色剂与润湿剂的混合物，其中丙烯酸酯、染色剂与润湿剂的质量比为1:2:1；

(2)将轴承钢工件加热至900℃以上，保温1.5-2h；

(3)步骤(2)中保温结束后的轴承钢工件浸入步骤(1)中制备的淬火油中淬火；

(4)当步骤(3)中轴承钢工件的温度降至80-100℃时将其从淬火油中取出，然后进行空冷。

优选地，所述的步骤(1)中淬火油的组成成份及各组分质量份数为：精制基础油18份，催冷复剂0.3份，发黑复剂0.16份，光亮剂0.3份，表面活性剂1.24份。

优选地，所述的步骤(1)中表面活性剂为油性酚醛树脂；所述的染色剂为Black AFR，所述的润湿剂为油溶性氮酮。

优选地，所述的步骤(1)中淬火油的制备方法为：

(a)按比例称取0.13-0.4份聚异丁烯与0.07-0.2份三元乙丙混合均匀，然后加热至50-65℃，保温1-2h后冷却至室温得到催冷复剂；

(b)按质量份数称取0.025-0.075份丙烯酸酯、0.05-0.15份染色剂与0.025-0.075份润湿剂混合均匀，得到发黑复剂；

(c)按质量份数称取0.07-0.17份石油磺酸盐与0.13-0.33份二元酸混合均匀，得到光亮剂；