PAG水溶液淬火介质使用中的变化规律

发布时间:2012-5-11 10:49:26
PAG淬火剂是以特定的聚醚类非离子型高分子聚合物(PAG),加上能获得其他辅助性能的复合添加剂和适量的水制成的。使用中,淬火液可能发生的变化主要有两类:一类是其冷却性能上的变化,另一类是其防锈和防腐败等性能的变化。 PAG组分的变化 淬火液的冷却特性决定于其中PAG组分的特性和数量。其他提供辅助性能的添加剂对淬火液的冷却特性几乎没有影响。淬火液中所含PAG聚合物的变化包括量的变化和质的变化两部分。 ①淬火液中聚合物量的变化:生产中,工件带出与受高温氧化分解都会使聚合物的量减少。淬火过程中,工件周围液温升高,PAG聚合物从溶液中脱溶出来并靠其润湿性以富水的包膜形式黏附在工件表上,从而调整工件的冷却速度。工件冷却下来后,黏附在工件表面的聚合物又会回溶到淬火液中。回溶需要一定的时间,而生产中往往等不到聚合物回溶干净就将工件从淬火液中取走。因此,工件带出的液体中,PAG含量往往高于所用淬火液中PAG的平均浓度。长期、大量淬火后,淬火液中PAG的相对浓度必然逐渐降低,而其他添加剂组分的相对含量就随之增长。因此,回溶得越充分,淬火液中PAG组分的相对减少就越慢,即其冷却特性越稳定。 ②PAG的氧化分解:配制PAG淬火液的聚合物具有很高的化学稳定性,在室温下与一般的酸碱不反应。只有在250℃的高温且又有氧存在的条件下才被氧化分解。淬火过程中,黏附在工件表面的聚合物膜大部分可以因为其中及其周刚的水分被汽化而保持在不高于水沸点的温度,但紧贴在工件表面的部分仍然可能升到更高的温度而发生氧化分解。分子量低的氧化分解产物呈气体跑掉,其他部分则留在淬火液中。在高温和机械剪切作用下发生断链而又存留下来的PAG断链产物也将不再具有原来的调整冷却特性能力,而成为非有效成分存在于淬火液中。淬火液的浓度越大,淬火中工件表面形成的聚合物膜越厚,发生这种分解的量就越多。热处理生产的产量越大,淬火液使用的时问越长,这种分解和断链残留物就越多。 非PAG组分的变化 ①添加剂组分的质的变化:添加剂组分无逆溶性,始终平均分布在溶液中,加上其浓度低,受高温影响少。因此,生产中发生变质的量也少,变质产物也基本不挥发。添加剂组分的质的变化,通常只降低淬火液的防腐败性和消泡性等辅助性能,而基本不影响淬火液的冷却特性。 ②添加剂组分量的变化:淬火工件带走的液体中,PAG组分的相对浓度往往高于淬火液的平均值。因此,经过长期使用的淬火液,添加剂组分的相对浓度总是比新配制的高。然而,生产中作补充的淬火刹通常具有固定的组分比例。于是,淬火液使用得越久,淬火量越大,以及淬火剂补充量越多,淬火液中添加剂及其变质残留物的相对浓度就越高,有效PAG组分的相对浓度也就越低。 ③自来水含可溶物的积累:自来水中加入PAG淬火剂而配制成PAG淬火液,因此,自来水也是这种淬火液的组分。生产中,自来水容易挥发,需要经常补充。自来水不是蒸馏水,其中含有少量水以外的物质。使用中,水挥发后,原来溶解在其中的不挥发物质将留下来。结果,水中这些可溶物及其在使用中的可溶变质残留物的浓度会增高。这些物质在水中积累起来,浓度会越来越高。时间一长,有的得到饱和,更多的部分就进入沉渣中。 ④外来污染物:除淬火剂和水外,生产中不免会给淬火液带进其他物质,如工件带入的氧化皮以及现场常见的可溶和不可溶物质。其中的不溶物有的形成沉渣,有的悬浮在淬火液中。可溶物也成为溶液的组分,并通过积累使浓度增大。这些可溶和不溶的外来物质就构成淬火液中的外来污染物。外来污染物基本不影响淬火液的冷却特性,但其中的可溶物会增大溶液的折光率。 本文参考《淬火冷却技术及淬火介质》一书。
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