水溶性聚合物淬火介質(zhì)的種類
發(fā)布時間：2012-4-29 9:09:31
迄今為止，人們已掌握了大量的天然及合成聚合物，但其中可以作為淬火介質(zhì)的并不多，表1列出了一些聚合物的種類。在我國得到實(shí)際應(yīng)用的只有聚乙烯醇( PVA)聚醚、聚烷撐乙二醇( PAG)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等少數(shù)幾種，目前，使用量最大的是聚烷撐乙二醇( PAG)。
聚合物淬火介質(zhì)可以進(jìn)一步分為逆溶性和非逆溶性兩類（表2）兩者共同之處是都在工件表面高溫作用下形成聚合物膜，區(qū)別則在于：
①逆溶性聚合物（PAG,PEOX等）。在工件的高溫表面附近，液溫超過聚合物的逆溶點(diǎn)（濁點(diǎn)）時，聚合物從溶液中脫溶（沉淀）出來，在工件表面形成聚合物膜；
?、诜悄嫒苄跃酆衔铮≒VP等）。在工件的高溫表面附近，聚合物溶液迅速蒸發(fā)，形成向氣——液界面遞增的濃度梯度，并隨著濃度的進(jìn)一步增高而在工件表面形成聚合物膜。
表1：主要水溶性聚合物淬火介質(zhì)
| 水溶性聚合物 |
種類 |
聚合物淬火介質(zhì) |
| 天然聚合物 |
|
| 半合成聚合物 |
改性纖維素 |
| 改性淀粉 |
| 合成聚合物 |
聚乙烯醇( PVA) |
| 聚烷撐乙二醇( PAG) |
| 聚乙烯吡咯烷酮( PVP) |
| 聚丙烯酰胺( PAM) |
| 聚乙烯惡唑啉( PEOX) |
| 聚異丁烯順丁烯二酸鈉( PMI) |
| 聚乙二醇( PEG) |
| 聚丙烯酸鈉( PAS) |
表2：兩種不同類型聚合物比較
| 逆溶性聚合物淬火介質(zhì) |
非逆溶性聚合物淬火介質(zhì) |
| 有逆溶點(diǎn)（60一70℃） |
無逆溶點(diǎn) |
| 生成非連續(xù)膜，膜強(qiáng)度較低 |
生成連續(xù)膜，膜強(qiáng)度較高 |
| 300℃冷速較高 |
300℃冷速較低 |
| 淬火后聚合物回溶到溶液中 |
淬火后工件上殘留少量聚合物 |
| 冷卻性能更接近于水 |
冷卻性能更接近于油 |
(1)聚乙烯醇(PVA)：優(yōu)點(diǎn)是使用濃度低，成本低，使用方便。所以，國內(nèi)外在感應(yīng)加熱淬火冷卻上目前仍然有一些應(yīng)用。缺點(diǎn)是冷卻能力隨濃度變化敏感，濃度控制難度較大；聚合物層不能再溶解，隨工件帶出較多，易老化變質(zhì)，產(chǎn)生糊狀物（堵塞噴孔）。
(2)聚烷撐乙二醇(PAG)：PAG淬火液是目前應(yīng)用最多的一種有逆溶性的聚合物淬火介質(zhì)。通常用濁點(diǎn)（一般在60-90℃）來衡量其逆溶性。根據(jù)其分子量和分子量分布情況，又可以進(jìn)一步分為一類和二類兩種。長期使用中性能穩(wěn)定。
(3)聚乙烯吡咯烷酮( PVP)：無逆溶性聚合物淬火介質(zhì)。其冷卻特性更接近于油，使用濃度一般較聚烷撐乙二醇低，易于管理，且化學(xué)耗氧量低。是取代淬火油的理想選擇。近年來其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，是一種很有發(fā)展前途的聚合物淬火介質(zhì)。
(4)聚丙烯酰胺(PAM)：無逆溶性聚合物淬火介質(zhì)。缺點(diǎn)是其化學(xué)耗氧量高，對環(huán)境沖擊較大。
(5)聚乙烯惡唑啉(PEOX)：逆溶性聚合物淬火介質(zhì)。目前國內(nèi)使用較少，黏度低，工件帶出量少。易被生物分解，有利于環(huán)境保護(hù)。具有一定的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
(6)聚異丁烯順丁烯二酸鈉( PMI)：逆溶性聚合物淬火介質(zhì)，可用于噴淋和浸淬。在500℃以下形成聚合物膜。
(7)聚乙二醇(PEG)：與聚烷撐乙二醇類似，但無逆溶性。缺點(diǎn)是冷速對濃度和液溫較為敏感。
(8)聚丙烯酸鈉(PAS)：陽離子型聚合物淬火介質(zhì)。加熱時不易分解，在熱工件上不易生成聚合物膜，其冷速的控制因素是分子量和水溶液的黏度，冷速較慢。缺點(diǎn)是對水硬度敏感，濃度管理困難。
(9)改性纖維素：非逆溶性改性天然聚合物。常用的有羥乙基纖維素、羧甲基纖維素等，其冷速可以調(diào)整到接近于淬火油。缺點(diǎn)是溶解速度慢，濃度測量和控制不便。目前應(yīng)用較少。
本文參考《淬火冷卻技術(shù)及淬火介質(zhì)》一書
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