水性驟冷介質及其在對金屬基材進行驟冷中的應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于使金屬基材驟冷的水性介質，其包含(i)聚乙烯基吡咯烷酮/聚乙烯基己內酰胺共聚物和(ii)一種或多種選自下組的第二聚合物：(a)取代的噁唑啉聚合物，(b)聚(氧乙烯氧化烯)二醇或(c)聚乙烯基吡咯烷酮聚合物。驟冷浴能夠減小通過馬氏體溫度范圍的冷卻速率。本發(fā)明還提供使用這些驟冷介質對金屬基材進行驟冷的方法。
【專利說明】水性驟冷介質及其在對金屬基材進行驟冷中的應用
[0001]本申請是申請日為2008年4月18日、名為“水性驟冷介質及其在對金屬基材進行驟冷中的應用”的發(fā)明專利申請200880117665.3的分案，要求2007年10月11日提交的美國申請11/870,457的優(yōu)先權。
[0002]發(fā)明背景
[0003]本發(fā)明涉及水性驟冷介質，以及使用該水性驟冷介質對金屬基材進行驟冷的方法。
[0004]熱處理金屬基材的各種方法是已知的，包括將金屬基材加熱到較高的溫度，然后冷卻。冷卻步驟，在本領域中也稱為“驟冷”，通常通過將熱金屬基材浸沒到液體驟冷介質如驟冷浴中而快速地進行并完成，所述驟冷介質通常是水或油。
[0005]當驟冷介質僅僅是水時，發(fā)生金屬基材的非?？焖俚睦鋮s。快速冷卻不適用于多種鋼，這是因為快速冷卻往往產生過度的應變，使鋼材彎曲和出現(xiàn)裂紋。當驟冷介質是烴類油時，冷卻的速度較慢。這樣能使金屬基材具有一些所需的物理性質，包括鋼的延展性。雖然用油驟冷提供的較慢的冷卻速度可以防止或降低金屬基材中過度的應變，但是，這種處理經常會帶來不利的副作用，使金屬基材不能得到充分的淬透(hardening)。
[0006]各種水性介質可用于對金屬基材進行驟冷，包括一種或多種聚合物。例如，美國專利第3，220，893號討論了一種驟冷介質，該介質包含具有氧乙烯基和高級氧化烯基團的氧化烯聚合物，這種介質在驟冷過程中在金屬基材表面上形成所需的覆蓋層。涂布金屬的聚合物層使得驟冷時間較短，從而導致金屬基材的內部應力最小化，金屬基材的形變最小，使金屬基材具有均勻的淬透性(hardenability)。
[0007]美國專利第3，902,` 929、4，826，545號和RE34119討論了含聚乙烯基吡咯烷酮的水性驟冷介質,美國專利第4，087, 290號討論了一種水性驟冷介質，該介質包含水溶性聚丙烯酸鹽，例如聚丙烯酸鈉，該介質在驟冷操作的過程中形成包圍金屬基材的蒸氣覆蓋層。
[0008]通常，基于水性聚合物的驟冷介質包含大量聚合物，例如10-15重量％，在驟冷過程中發(fā)生“拖帶(darg out)”，其中最初形成在金屬基材周圍的聚合物涂層被除去。當發(fā)生拖帶時，由于存在固體聚合物，驟冷介質的粘度改變，從而需要附加步驟來清洗驟冷的金屬基材以除去金屬基材上存在的任何固體聚合物。
[0009]在本領域中需要的是能夠以類似于油基驟冷介質的速率冷卻加熱的金屬基材的驟冷介質，所述油基驟冷介質的速率介于油和水之間，同時又能實現(xiàn)最高程度的淬透，而不會使金屬基材彎曲或產生裂紋。

【發(fā)明內容】

[0010]一方面，本發(fā)明提供一種水性驟冷介質，其包含:非離子型水溶性或水分散性聚乙烯基吡咯烷酮/聚乙烯基己內酰胺共聚物；非離子型水溶性或水分散性聚合物，包括(a)取代的噁唑啉聚合物，(b)聚(氧乙烯氧化烯)二醇聚合物或(C)聚乙烯基吡咯烷酮聚合物中的一種或多種。
[0011]另一方面，本發(fā)明提供用于熱處理金屬基材的水性驟冷介質，其包含(i)通式I的非離子型水溶性或水分散性的取代的乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己內酰胺共聚物，其中R、η和m如文中所定義:
[0012]
【權利要求】
1.一種用于熱處理金屬基材的驟冷濃縮物，所述濃縮物包含: (i)非離子型水溶性或水分散性的取代的乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己內酰胺聚合物；以及 (ii)分子量約為500，000至3，500,000的聚乙烯基吡咯烷酮聚合物。
2.如權利要求1所述的濃縮物，該濃縮物包含水以及至少約5重量％的組分(i)和(ii)。
3.如權利要求2所述的濃縮物，該濃縮物包含水以及約5-70重量％的組分(i)和(ii)。
4.如權利要求1所述的濃縮物，該濃縮物包含約5-20重量％的組分⑴和(ii)。
5.如權利要求1所述的濃縮物，其特征在于，所述組分(i)符合通式1:
6.如權利要求5所述的濃縮物，其特征在于，所述共聚物⑴包含約75%的η和約25%的m。
7.如權利要求1所述的濃縮物，其特征在于，所述聚乙烯基吡咯烷酮/聚乙烯基己內酰胺共聚物(i)的分子量約為50，000-1, 000, 000。
8.如權利要求1所述的濃縮物，其特征在于，所述組分(ii)符合通式IV:
9.如權利要求8所述的濃縮物，其特征在于，所述乙烯基吡咯烷酮聚合物(c)的分子量約為 5，000-1，000，000。
10.如權利要求1所述的濃縮物，其還包含殺菌劑、防腐劑、腐蝕抑制劑、緩沖劑、金屬減活化劑和消泡劑中的一種或多種。
11.如權利要求1所述的濃縮物，其特征在于，組分⑴與組分(ii)的比例約為90:10至 10:90。
12.如權利要求1所述的濃縮物，該濃縮物包含: (i)分子量約為50，000-1,000, 000的乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己內酰胺共聚物； (ii)分子量約為500，000-1,000, 000的乙烯基吡咯烷酮聚合物， 其中所述濃縮物中乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己內酰胺共聚物和乙烯基吡咯烷酮聚合物的濃度約為5-70%。
13.如權利要求1所述的濃縮物，其包含: (i)分子量約為100，000-200,000的乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己內酰胺共聚物； (ii)分子量約為500，000-1,000, 000的乙烯基吡咯烷酮聚合物， 其中所述乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己內酰胺共聚物和所述乙烯基吡咯烷酮聚合物的濃度約為5-20%。
14.一種用于制備適用于金屬基材熱處理的水性驟冷介質的濃縮物，其包含至少約5重量％的以下組分的混合物: (i)通式I的非離子型水溶性或水分散性的取代的乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己內酰胺聚合物:
15.如權利要求14所述的濃縮物，其特征在于，組分(i)和組分(ii)的濃度約為5%至.70% ;所述乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己內酰胺共聚物的分子量約為50，000-1, 000, 000。
16.一種對加熱的金屬基材進行驟冷的方法，該方法包括: .1.將權利要求1所述的濃縮物與載劑混合，所述載劑是水，或其組合； I1.用步驟I的產物對所述加熱的金屬基材進行驟冷。
【文檔編號】C21D1/60GK103643002SQ201310573198
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2008年4月18日 優(yōu)先權日:2007年10月11日
【發(fā)明者】L·古恩薩魯斯, J·F·瓦科爾 申請人:好富頓技術股份有限公司