PAG淬火液

PAG淬火液

使用淬火剂30度10%浓度曲线图

PAG淬火液,是由聚烷撑二醇(Polyaleneglycol)聚合物加添加剂中的水溶剂的水溶性

淬火介质.聚烷撑二醇是一种环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物,简称PAG.

PAG淬火剂是当前国内外使用得最普遍和使用效果最好的水性淬火介质。这类淬火介质在上世纪80年代中期开始进入我国热处理行业。因为实际生产应用效果良好，很快就在一定范围内推广开。但也出过这样一类问题：一些工厂开始时用得好，有的甚至发表了文章。但过了不久，采用的相同的浓度，却有少量工件淬裂；继续用下去，淬裂的比例还逐渐增多。找不到淬裂的原因，最终不得不停用。究其原因，是不了解PAG淬火液在使用中的变化规律，因而没能采取相应的应对措施。

淬火液中的PAG聚合物本身相当稳定，在一般的使用条件下几乎不会被氧化分解，也不会和遇到的酸碱物质发生反应。那么，问题出在什么地方？后来，经过研究发现，上面谈到的问题，实质上是使用中的有效浓度的测定方法问题。

PAG淬火剂是以PAG聚合物为主，加上其它提供辅助性能的添加剂而制成的。在工件淬火过程中，工件周围的液温一旦升到溶液的浊点以上，PAG聚合物就从溶液中脱溶出来，以细小液珠形式悬浮在淬火液中。悬浮的PAG液珠一接触到红热工件，就靠其非常好的润湿性粘附到工件表面上，成富水的包膜把工件包裹起来。PAG淬火介质就是靠这种包膜来调节水的冷却速度，避免工件发生淬火开裂的。工件冷却下来后，黏附在工件上的聚合物又会回溶到淬火液中。回溶需要时间，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出。这样，工件带出的液体中PAG聚合物含量往往高于所用淬火液中的含量。长期、大量工件淬火后，淬火液中PAG的相对浓度就必然逐渐降低，而其它添加剂组份的浓度却逐渐相对升高。因为只有PAG才有调节水的冷却特性的作用，它的浓度降低就相应降低了淬火液调节冷却特性的能力。由于一般工厂都采用折光仪来测定淬火液的总浓度，所以，在相同浓度上，使用久了的PAG淬火液冷却速度更快，成为引起淬裂的原因。

解决这类问题的办法，一是改进浓度检测方法，最好是用冷却特性测试仪来调控浓度；二是发现工件的淬火硬度升高，就适当提高淬火液的折光仪浓度，来保证工件不淬裂。

此外，为了减缓有效浓度降低的速度，可以设法延长工件在淬火槽中的浸泡时间，并对工件上带出的淬火液做及时的清洗，而后将清洗用的水补充进淬火槽中。这样做也能减少淬火剂的消耗。

由于水是其中的第一大组份。而水在热处理生产中特别容易挥发。所以水溶性淬火介质的有效浓度测量问题都非常重要。PAG类淬火介质可以用折光仪法检测浓度，但它不适于用比重法测量浓度。聚乙烯醇类淬火介质不适于用比重法，也不适于用折光仪法测量浓度；因此很难做现场浓度调控。无机盐水溶液的浓度检测既可以用折光仪发，也可以用比重法。

所有水性淬火液都适宜用冷却特性仪来控制浓度。但采用冷却特性控制浓度不仅需要配备冷却特性测试仪，还需要相关的应用技术和分析能力。

PAG淬火液使用中的变化规律

使用PAG淬火介质的工厂普遍遇到诸如：1、为什么长期使用中必须逐渐提高淬火液的浓度才能保证工件不淬裂？2、哪种浓度测量方法最有效？3、如何减少淬火剂的消耗？4、淬火液变黑和发臭后还能不能用？5、受污染的淬火液有没有办法做去污更新等实际问题。事实上，这类问题都与淬火液的变化密切相关。因此认识和解决这类问题要从了解PAG淬火液在使用中的变化规律入手。PAG淬火剂是以特定的聚醚类非离子型高分子聚合物(PAG)加上能获得其它辅助性能的复合添加剂和适量的水而制成的。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。因为使用PAG淬火剂的目的是调节水的冷却特性，以下将重点讨论冷却特性的变化，只在最后提一下防锈和防腐败问题。

一、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粘附在工件表面上，从而调整工件的冷却速度。工件冷却下来后，粘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。

2.PAG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发生反应。只有在约250℃以上的高温且又有氧存在的条件下才被氧化分解。淬火过程中，粘附在工件表面的聚合物膜大部分可以因为其中及其周围的水分被气化而保持在不高于水沸点的温度。但紧接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成气体跑掉，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调整冷却特性的能力，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，淬火液使用的时间越长，这种分解和断链残留物就越多。

二、非PAG组分的变化

1.非PAG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锈和防腐败性以及消泡性等辅助性能，而基本不影响淬火液的冷却性能。

2.添加剂组分量的变化

前面谈到，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剂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越高。相反，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，其中总含有少量但多种水以外的物质。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