一种能使紧固件淬火后自发黑的淬火油及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种能使紧固件淬火后自发黑的淬火油及其使用方法，属于金属热处理技术领域。该淬火油的组成成分及各组分质量份数为：精制基础油35～40份，催冷复剂7～10份，发黑复剂0.5～0.7份，光亮剂0.4～0.8份，表面活性剂0.5～0.8份，抗氧化剂0.02～0.04份。其中，催冷复剂为聚异丁烯、二烷基萘和石油磺酸盐的混合物；发黑复剂为短油度醇酸树脂、染色剂和润湿剂的混合物；光亮剂为咪唑啉油酸盐和甲基萜烯树脂的混合物，染色剂为分散黑9；润湿剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；表面活性剂为司盘‑80，该淬火油最佳使用温度在70～75℃之间，对紧固件的冷却速度适中，淬火的同时在表面自发黑形成保护膜，提高效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属热处理
，更具体地说，涉及一种能使紧固件淬火后自发黑的淬火油及其使用方法。
技术介绍
紧固件在市场上也称为标准件，是将两个或两个以上的零件(或构件)紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称。最常见的紧固件主要包括螺栓和螺帽。一般紧固件采用中碳钢材料时，大多在连续式网带炉做淬火、回火、发黑三道工序，热处理后做电镀等表面处理，淬火介质选用快速光亮淬火油或水溶性聚合物淬火剂。快速光亮淬火油适用小规格碳钢和各类合金钢材质紧固件热处理，优点是热处理后变形及开裂倾向小。用低浓度水溶性聚合物淬火剂，优点是能解决大规格碳钢材质紧固件热处理，缺点是淬火后会生锈，影响在连续式网带炉做的发黑紧固件质量，在沸腾冷却阶段冷速不够快，做大规格碳钢材质紧固件容易产生软点。淬火阶段的冷却速度对加热工件的性能影响非常大，热处理工作者一直在寻求改进油剂和水剂淬火介质方法，提高淬火油沸腾冷却阶段冷速，目前最快冷速可达110-120℃/秒，对大规格低合金钢材质紧固件有帮助，但大规格碳钢材质紧固件油淬，还是不行。从理论上分析，加热工件在淬火介质冷却分为三个阶段：1、蒸汽膜冷却阶段；2、沸腾冷却阶段；3、对流冷却阶段。理想的淬火介质希望在蒸汽膜冷却阶段冷却速度慢一些，避免处于奥氏体和过冷奥氏体状态的工件因冷却速度快，收缩急剧变形过大；在沸腾冷却阶段即过冷奥氏体最不稳定区间(大约600-400℃)希望冷却快，避免发生珠光体类转变；在对流冷却阶段即希望进入马氏体转变区，冷却速度越慢越好，减少马氏体转变体积胀大产生的应力，减少变形和防止开裂。强度高的紧固件的处理工艺是采用渗碳或氰化加淬火回火等工艺进行处理，并且采用850～900℃保温10小时的完全退火工艺，但利用该工艺生产的紧固件在淬火时断面收缩率较大，变形率大，紧固件之间的配合率低，废品率有时会超过10％。针对上述问题，中国专利申请号为201410289701.1，申请公布日为2014年9月24日的专利申请文件公开了一种用于碳钢紧固件热处理的水剂淬火介质，由0.4-0.6％的聚丙烯酰胺、4-6％的亚硝酸钠、1-2％的碳酸钠、0.1-0.2％的苯甲酸钠和92-94％的水组成，能够克服目前水剂淬火后生锈的问题。但是水剂淬火介质对工件的冷却速度始终比较快，容易造成紧固件的变形和产生软点，难以满足紧固件的性能需求。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有的紧固件淬火存在变形率大、易产生软点、淬火与发黑工艺不能同步进行等问题，本专利技术提供一种能使紧固件淬火后自发黑的淬火油及其使用方法。本专利技术的淬火油是专门针对紧固件研发的，将热处理和表面处理两道工序完美的结合在一起，既能保证紧固件的表面硬度和变形率小，又能在紧固件表面形成一层致密的保护膜，起到美化外观和短期防锈的效果，节约资源，减少工序，提高效率。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种能使紧固件淬火后自发黑的淬火油，其组成成分及各组分质量份数为：精制基础油35～40份，催冷复剂7～10份，发黑复剂0.5～0.7份，光亮剂0.4～0.8份，表面活性剂0.5～0.8份，抗氧化剂0.02～0.04份。进一步地，所述的精制基础油40份，催冷复剂7份，发黑复剂0.5份，光亮剂0.7份，表面活性剂0.7份，抗氧化剂0.03份。进一步地，所述的精制基础油的运动粘度为13-28mm2/s，酸值≤0.02mgKOH/g。进一步地，所述的催冷复剂为聚异丁烯、二烷基萘和石油磺酸盐的混合物；所述的发黑复剂为短油度醇酸树脂、染色剂和润湿剂的混合物；所述的光亮剂为咪唑啉油酸盐和甲基萜烯树脂的混合物。进一步地，所述的聚异丁烯、二烷基萘和石油磺酸盐的质量比为2:1:1；所述的短油度醇酸树脂、染色剂和润湿剂的质量比为5:1:1；所述的咪唑啉油酸盐与甲基萜烯树脂的质量比为1:1。进一步地，所述的染色剂为分散黑9；所述的润湿剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；所述的表面活性剂为司盘-80。进一步地，所述的抗氧化剂为硫磷丁辛基锌盐。上述的能使紧固件淬火后自发黑的淬火油的使用方法，其步骤为：(1)将紧固件加热至850℃以上，保温；(2)将上述的淬火油加热至70～75℃；(3)将步骤(1)中保温结束后的紧固件浸入步骤(2)中的淬火油中淬火；(4)当步骤(3)中紧固件的温度降至400～500℃时对淬火油进行搅拌5～10min；(5)当紧固件的温度降至80～90℃时将其从淬火油中取出，然后进行空冷。进一步地，步骤(1)中保温时间t＝(L+T)/2H min，其中，L为紧固件的长度，单位
mm，T为保温温度，单位℃，H为紧固件的厚度，单位mm。进一步地，步骤(4)中当紧固件温度降至500℃时，对淬火油进行搅拌10min，搅拌速度150rpm。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提供了一种能使紧固件淬火后自发黑的淬火油，特别是对螺栓和螺帽的淬火效果好，对紧固件的最大冷速在100～109℃/s左右，使用温度在70～75℃时效果最好，既能获得理想的淬火硬度及变形率小，又能够实现表面自动发黑的效果，特别螺栓和螺帽上的螺纹以及存在凹坑的螺栓头部，涂层成膜均匀、厚度一致，起到美化外观和短期防锈的效果，减少热处理后表面再次涂覆防锈处理，节约资源，减少工序，提高效率；(2)紧固件(特别是螺栓和螺帽)上存在螺纹或折弯处，在淬火发黑过程中，这些部位会出现成膜不均匀现象，导致零件凹坑内不能成功发黑，影响外观，同时在保存过程中起不到短期防锈的效果，本专利技术研发的淬火油能很好的解决这一难题，主要原因是淬火油中的脂肪醇聚氧乙烯醚(C原子数为16～18；聚合度n为10～30)对紧固件有很强的湿润效果，特别是碳钢材质的紧固件，大大降低其表面的张力，再配合短油度醇酸树脂的延展成膜作用，能在紧固件的螺纹即折弯处表面均匀成膜，在染色剂的作用下，对紧固件表面膜层进行染色发黑，最终在紧固件表面形成一层均匀致密的发黑膜层；(3)现有技术在发黑镀膜过程中经常出现膜层粘手、光泽度不一致以及膜层牢固性不强等问题，本专利技术的淬火油中，短油度醇酸树脂与咪唑啉油酸盐和甲基萜烯树脂相互配合使用，具有自干性能良好，干燥速度快，具有良好的光泽性以及耐磨性等优点，这一优异性能也是专利技术人在实际生产和研发过程中的一个意外发现，为企业带来了巨大的经济效益；(4)本专利技术的淬火油在紧固件表面自发黑形成的保护膜均匀、厚度一致，具有良好的附着力和抗水、抗油性能，本专利技术的淬火油粘度适中，经实验证明，本淬火油的最佳使用温度在70-75℃之间，在此温度范围内，淬火油的流动性好，对紧固件的冷却速度适中(最大冷却速度在100～109℃/s)，在淬火的同时在紧固件表面自发黑形成保护膜，减少热处理后表面再次涂覆防锈处理，节约资源，减少工序，提高效率；(5)在淬火过程中，当紧固件刚浸入本专利技术的淬火油中时，淬火油对其冷却速度为85～90℃/s，随着紧固件的温度逐步降低，淬火油的温度逐步上升，淬火油的局部流动性增加，当紧固件冷却到400～500℃后，对淬火油进行适当搅拌，淬火油对紧固件的冷却速度得到一定的提高，最大冷却速度能达到100～109℃/s；当紧固件的温度降至200～240℃时，在表面活性剂以及润湿剂的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能使紧固件淬火后自发黑的淬火油，其特征在于：其组成成分及各组分质量份数为：精制基础油35～40份，催冷复剂7～10份，发黑复剂0.5～0.7份，光亮剂0.4～0.8份，表面活性剂0.5～0.8份，抗氧化剂0.02～0.04份。

【技术特征摘要】
1.一种能使紧固件淬火后自发黑的淬火油，其特征在于：其组成成分及各组分质量份数为：精制基础油35～40份，催冷复剂7～10份，发黑复剂0.5～0.7份，光亮剂0.4～0.8份，表面活性剂0.5～0.8份，抗氧化剂0.02～0.04份。2.根据权利要求1所述的一种能使紧固件淬火后自发黑的淬火油，其特征在于：所述的精制基础油40份，催冷复剂7份，发黑复剂0.5份，光亮剂0.7份，表面活性剂0.7份，抗氧化剂0.03份。3.根据权利要求1或2所述的一种能使紧固件淬火后自发黑的淬火油，其特征在于：所述的精制基础油的运动粘度为13-28mm2/s，酸值≤0.02mgKOH/g。4.根据权利要求3所述的一种能使紧固件淬火后自发黑的淬火油，其特征在于：所述的催冷复剂为聚异丁烯、二烷基萘和石油磺酸盐的混合物；所述的发黑复剂为短油度醇酸树脂、染色剂和润湿剂的混合物；所述的光亮剂为咪唑啉油酸盐和甲基萜烯树脂的混合物。5.根据权利要求4所述的一种能使紧固件淬火后自发黑的淬火油，其特征在于：所述的聚异丁烯、二烷基萘和石油磺酸盐的质量比为2:1:1；所述的短油度醇酸树脂、染色剂和润湿剂的质量比为5:1:1；所述的咪唑啉油酸盐与甲基萜烯树脂的质量比为1:1。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：史传喜，李海岩，郑景亮，刘进，郑益，刘凌，
申请(专利权)人：马鞍山金泉工业介质科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34