[发明专利]聚合物淬火介质及其制备方法

说明书

公开了一种聚合物淬火介质，所述淬火介质包括式(1)聚合物和式(2)聚合物；式(1)聚合物和式(2)聚合物的重量比为(3‑5):1。此外，还公开了该聚合物淬火介质的制备方法。与现有技术相比，针对7000系铝合金的热处理，本发明所述聚合物淬火介质不仅材料强度更好，而且断裂韧性更好。

技术领域

本发明属于金属制品热处理技术领域；涉及一种聚合物淬火介质及其制备方法。

背景技术

铝合金具有密度低、强度高、耐蚀性好、成型性好和成本低等诸多优点，在航空、石油和化工等多个得到广泛应用。铝合金产量和使用量仅次于钢铁，居有色金属之首。

在各类铝合金中，应用最为广泛的是兼具高强度和高韧度的7000系铝合金。该系合金具有典型的时效强化特点，属于Al-Zn-Mg系铝合金。

在7000系铝合金的热处理过程中，淬火是最重要也是最严格的一步。淬火的目的在于使固溶处理后的铝合金以最快的速度冷却到较低的温度(一般为室温)，获得溶质原子和空位的过饱和固溶体，为时效强化奠定基础。一般情况下，在7000系铝合金生产中必须采用尽可能高的淬火冷却速率来获得应有的力学性能和耐腐蚀性能。但是，如果淬火冷却速率过大，材料中残余应力量级也非常大，造成铝合金工件翘曲变形或者开裂，同时尺寸稳定性差。

淬火冷却过程中，冷却介质是淬火液。淬火液的物理、化学性质如粘度、流动性和化学挥发性等直接影响工件的淬火性能和工件质量。在淬火中选择合适的淬火介质和介质温度是保证淬火质量的关键。

众所周知，自来水和普通的淬火油市应用最广泛的淬火介质。但是，由于自来水和淬火油对铝合金淬火工件的冷却能力差别较大，水的冷却能力强，冷却速度快但容易发生破裂；而淬火油则相对冷却速度慢，但硬度不能令人满意。因此要求对原有的淬火介质进行改性。

PAG淬火介质是由聚烷基二醇(PAG)添加一定比例的助剂配成的水溶液。PAG的分子链是由亲水链段和疏水链段组合而成，从而具有独特的浊点效应，即PAG在室温下完全溶解于水呈现清澈均匀的溶液，而在一定高温(70-74℃)条件下从水中析出呈现不溶解相，当溶液冷却下来，聚合物又重新溶于水中。PAG淬火介质的逆溶效应使得铝合金的淬火冷却特性发生根本性的变化。

中国专利申请CN103088192A公开了一种热处理PAG水基淬火介质稳定剂，由下列重量份的组分组成：破泡聚硅氧烷溶液1-10份；二异丁基甲酮1-12份；烯基丁二酸-环烷酸锌1-15份；磺酸钡1-5份；聚乙二醇1-8份。本发明热处理PAG水基淬火介质稳定剂主要用于是以聚烷撑二醇(PAG)为主成份水基淬火介质，加入量为PAG水溶液重量的0.1-2％。该热处理PAG水基淬火介质具有抑制泡沫产生、防腐和增加稳定性等多种功能，连续生产能够保持平稳的工作状态，生产的工件硬度无影响，无腐蚀斑点、表面光洁、质量优良。该稳定剂具有价格低廉、添加后无烟气、无气味、流动性好、盐浴淬火稳定性好等优点，具有推广应用的价值。

中国专利申请CN103088192A公开了一种聚合物淬火介质，其组成原料的重量百分比为：聚乙烯醇0.5-0.8％、防腐剂0.8-1.2％、缓蚀剂0.8-1.2％、消泡剂适量、余量为水。本发明淬火介质，其克服了水冷却速度快，易使工件开裂；油品冷却速度慢，淬火效果差且易燃等缺点，这种淬火介质在高、低温区冷却能力低，在中温区冷却能力高，有良好的冷却特性，且不腐蚀工件。

中国专利申请CN112679723A公开了一种两端烷基封端PAG聚醚及其制备方法。该两端烷基封端PAG聚醚是以传统的PAG聚醚为基础聚醚，对其端羟基进行烷基封端得到的一类新型PAG聚醚，具有优异的粘温性能和抗腐蚀性能以及更低的倾点和起泡性。在40℃运动粘度一致的情况下，用本文所述的两端烷基封端PAG聚醚复配的淬火液具有更优异的淬火性能。

然而，针对7000系铝合金的热处理，现有技术的PAG淬火介质仍然存在铝合金工件力学性能不够理想的缺陷。

发明内容