水溶性聚合物淬火介质的种类

迄今为止，人们已掌握了大量的天然及合成聚合物，但其中可以作为淬火介质的并不多，表1列出了一些聚合物的种类。在我国得到实际应用的只有聚乙烯醇( PVA)聚醚、聚烷撑乙二醇( PAG)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等少数几种，目前，使用量最大的是聚烷撑乙二醇( PAG)。 聚合物淬火介质可以进一步分为逆溶性和非逆溶性两类（表2）两者共同之处是都在工件表面高温作用下形成聚合物膜，区别则在于： ①逆溶性聚合物（PAG,PEOX等）。在工件的高温表面附近，液温超过聚合物的逆溶点（浊点）时，聚合物从溶液中脱溶（沉淀）出来，在工件表面形成聚合物膜；
　　②非逆溶性聚合物（PVP等）。在工件的高温表面附近，聚合物溶液迅速蒸发，形成向气——液界面递增的浓度梯度，并随着浓度的进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质

水溶性聚合物	种类	聚合物淬火介质
	天然聚合物
	半合成聚合物	改性纤维素
		改性淀粉
	合成聚合物	聚乙烯醇( PVA)
		聚烷撑乙二醇( PAG)
		聚乙烯吡咯烷酮( PVP)
		聚丙烯酰胺( PAM)
		聚乙烯恶唑啉( PEOX)
		聚异丁烯顺丁烯二酸钠( PMI)
		聚乙二醇( PEG)
		聚丙烯酸钠( PAS)

表2：两种不同类型聚合物比较

逆溶性聚合物淬火介质	非逆溶性聚合物淬火介质
有逆溶点（60一70℃）	无逆溶点
生成非连续膜，膜强度较低	生成连续膜，膜强度较高
300℃冷速较高	300℃冷速较低
淬火后聚合物回溶到溶液中	淬火后工件上残留少量聚合物
冷却性能更接近于水	冷却性能更接近于油

(1)聚乙烯醇(PVA)：优点是使用浓度低，成本低，使用方便。所以，国内外在感应加热淬火冷却上目前仍然有一些应用。缺点是冷却能力随浓度变化敏感，浓度控制难度较大；聚合物层不能再溶解，随工件带出较多，易老化变质，产生糊状物（堵塞喷孔）。 (2)聚烷撑乙二醇(PAG)：PAG淬火液是目前应用最多的一种有逆溶性的聚合物淬火介质。通常用浊点（一般在60-90℃）来衡量其逆溶性。根据其分子量和分子量分布情况，又可以进一步分为一类和二类两种。长期使用中性能稳定。 (3)聚乙烯吡咯烷酮( PVP)：无逆溶性聚合物淬火介质。其冷却特性更接近于油，使用浓度一般较聚烷撑乙二醇低，易于管理，且化学耗氧量低。是取代淬火油的理想选择。近年来其应用范围不断扩大，是一种很有发展前途的聚合物淬火介质。 (4)聚丙烯酰胺(PAM)：无逆溶性聚合物淬火介质。缺点是其化学耗氧量高，对环境冲击较大。 (5)聚乙烯恶唑啉(PEOX)：逆溶性聚合物淬火介质。目前国内使用较少，黏度低，工件带出量少。易被生物分解，有利于环境保护。具有一定的发展潜力。 (6)聚异丁烯顺丁烯二酸钠( PMI)：逆溶性聚合物淬火介质，可用于喷淋和浸淬。在500℃以下形成聚合物膜。 (7)聚乙二醇(PEG)：与聚烷撑乙二醇类似，但无逆溶性。缺点是冷速对浓度和液温较为敏感。 (8)聚丙烯酸钠(PAS)：阳离子型聚合物淬火介质。加热时不易分解，在热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，冷速较慢。缺点是对水硬度敏感，浓度管理困难。 (9)改性纤维素：非逆溶性改性天然聚合物。常用的有羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等，其冷速可以调整到接近于淬火油。缺点是溶解速度慢，浓度测量和控制不便。目前应用较少。 本文参考《淬火冷却技术及淬火介质》一书 相关链接 2023年安徽黄山团建圆满结束

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