CN110172554B - 一种耐高温型黑色金属抗氧化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐高温型黑色金属抗氧化剂及其制备方法，按重量份数计，该耐高温型黑色金属抗氧化剂包括以下组分：有机胺2～6份；有机酸1～3份；碳酸盐5～13份；硫酸盐7～19份；磷酸盐5～13份；苯甲酸钠5～13份；水146～180份。该耐高温型黑色金属抗氧化剂可以有效的防止黑色金属零件在大气环境条件下及500‑650℃高温回火时出现花斑状氧化层，回火工件外观呈现出光洁的青灰色，有利于发黑、电镀等后道处理工序的顺利进行。本发明提供的耐高温型黑色金属抗氧化剂应用简单，无需增加额外的处理工序，只需要添加到回火前的清洗机中即可。

Description

一种耐高温型黑色金属抗氧化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及黑色金属抗氧化剂技术领域，特别是涉及一种耐高温型黑色金属抗氧化剂及其制备方法。

背景技术

许多碳钢或合金钢等黑色金属材质的零件为了获得理想的强度、韧性等综合力学性能，需要经过调质热处理。在调质热处理工艺中，有一道高温回火工序。回火温度一般在500-650℃，回火时间1-4小时。

黑色金属零件在500～650℃高温回火时，表面易氧化。在回火过程中会产生褐色、灰黑色等的氧化物质。这层氧化物质呈现出不均匀的浮突烟熏状花斑，使金属失去光泽，影响零件外观。在高温回火过程中产生的浮突状的氧化物质中含吸附着回火炉中的有机烟灰，使其被水浸润的特性变差，在后续的酸洗过程中，难以与酸发生反应，不易去除，酸洗之后，残留有导电性差的黑灰色物质，严重影响发黑、电镀等后道工序。增加后道处理工序的成本，降低后道处理工序的效率与质量。影响发黑层与电镀层的附着力、光洁度及颜色。并会极大的降低酸洗的效率，以及增加酸洗氢脆的风险。

随着金属热处理行业的不断发展和对节能减排问题的重视，无论对工件的加工精度及性能，还是对减少成本支出，都提出了更高的要求。目前防止黑色金属零件高温回火氧化的有效措施是采用盐浴炉、保护气氛炉或真空炉加热，还没有一种耐高温型抗氧化剂能有效防止黑色金属零件在500-650℃高温回火过程中的氧化。因此提供一种可以用于在回火前对工件进行处理，能减缓黑色金属在大气环境下高温回火过程中高温氧化的耐高温型金属抗氧化剂是十分必要的。

专利CN105907197A公开了一种抗氧化金属表面处理剂，该表面处理剂能在金属工件表面形成一层防护膜层，该防护膜具有优秀的防锈防腐性能，该处理剂中采用铜与儿茶素形成络合物，提高了儿茶素的抗氧化性能，提高了保护膜层的稳定性，延长了防护周期。可以作为防锈防腐封存处理剂。但是该处理剂中，采用了大量的有机物质，不适用于高温回火前的处理。因为其在工件表面形成的防护膜层在500-650℃的高温回火炉会分解产生大量的烟灰。CN109468009A公开一种环保型金属表面涂装前处理剂，用于漆膜涂装前的最后一道处理工序，提高工件金属表面与漆膜的结合力，具有除油、除锈、磷化、防锈、防腐及抗氧化的功能。但是该处理剂不能提前到500-650℃高温回火之前，其中的有些成分在高温条件下分解将失去其原有的功能，另外其中的AES在高温下的衰变产物不利于回火后工件的酸洗。CN108149259A公布了一种有色金属用表面处理剂，该表面处理剂具有去除金属表面的污垢，清洗效果好；防止金属的氧化、腐蚀，保持金属表面光亮的功能。该处理剂是用于有色金属，不是用于碳钢及合金钢等黑色金属500-650℃高温回火过程中的抗氧化用途。对于黑色金属在500-650℃高温回火过程中产生氧化花斑的问题，急需一种抗高温氧化抑制处理剂。本发明是对于该需求提供有针对性的解决方案。

发明内容

鉴于上述状况，本发明提供一种耐高温型黑色金属抗氧化剂，以解决黑色金属在500-650℃高温回火过程中产生氧化花斑的问题。

一种耐高温型黑色金属抗氧化剂，按重量份数计，包括以下组分：

其中，所述有机胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种。

其中，所述有机酸为亚油酸、油酸、妥尔油酸、硬脂酸中的一种或多种。

其中，所述碳酸盐为碳酸锂、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种或多种。

其中，所述硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、偏硅酸钠、偏硅酸钾中的一种或多种。

其中，所述磷酸盐为磷酸三钠、磷酸三钾、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、六偏磷酸钾中的一种或多种。

根据本发明提供的耐高温型黑色金属抗氧化剂，可以有效的防止碳钢及合金钢等黑色金属在大气环境条件下及500-650℃高温回火时出现花斑状氧化层，避免黑色金属在高温(500-650℃)回火1-4小时的过程中氧化产生褐色花斑，提高钢件表面的光泽度，回火工件外观呈现出光洁的青灰色，有利于发黑、电镀等后道处理工序的顺利进行。该耐高温型黑色金属抗氧化剂应用简单，无需增加额外的处理工序，只需要添加到回火前的清洗机中即可。此外，该耐高温型黑色金属抗氧化剂制备方法简单、原料易得、生产条件温和、适合大规模生产、易于推广使用。

本发明还提供了上述耐高温型黑色金属抗氧化剂的制备方法，包含以下步骤：

(1)加入有机胺、有机酸，搅拌成白色膏状，然后加热升温至95～100℃并搅拌，反应1～2h，得到混合液体；

(2)向水中加入碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、苯甲酸钠，搅拌0.5～1h至澄清透明，然后加入步骤(1)所得产物，搅拌均匀，冷却即可。

附图说明

图1是本发明各实施例及对照例中处理后的回火工件的照片对比图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照各实施例对本发明进行更全面的描述，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明的实施方式提出一种耐高温型黑色金属抗氧化剂，按重量份数计，包括以下组分：

其中，所述有机胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种。

其中，所述有机酸为亚油酸、油酸、妥尔油酸、硬脂酸中的一种或多种。

其中，所述碳酸盐为碳酸锂、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种或多种。

其中，所述硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、偏硅酸钠、偏硅酸钾中的一种或多种。

其中，所述磷酸盐为磷酸三钠、磷酸三钾、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、六偏磷酸钾中的一种或多种。

上述耐高温型黑色金属抗氧化剂的制备方法，包含以下步骤：

(1)加入有机胺、有机酸，搅拌成白色膏状，然后加热升温至95～100℃并搅拌，反应1～2h，得到混合液体；

(2)向水中加入碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、苯甲酸钠，搅拌0.5～1h至澄清透明，然后加入步骤(1)所得产物，搅拌均匀，冷却即可。

下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。

实施例1：

一种耐高温型黑色金属抗氧化剂，按重量份数计，包括以下组分：

其中，所述有机胺为二乙醇胺，所述有机酸为亚油酸，所述碳酸盐为碳酸钠，所述硅酸盐为硅酸钠，所述磷酸盐为多聚磷酸钠。

该耐高温型黑色金属抗氧化剂的制备方法及使用方法包含以下步骤：

(1)将有机胺与有机酸搅拌成白色膏稠状，加热升温至95℃并搅拌，反应1h，得到混合液体；

(2)将碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、苯甲酸钠加入水中搅拌成透明溶液，然后加入步骤1中所得液体，搅拌0.5h，冷却即得耐高温型黑色金属抗氧化剂；

(3)在含0.3％OP-10的自来水溶液的清洗液中加入4％的耐高温型黑色金属抗氧化剂，即得处理工作液；

(4)将淬火工件用处理工作液冲洗1min，自然沥干，置入600℃的回火炉中回火4小时。

经本实施例的耐高温型黑色金属抗氧化剂处理的回火工件为洁净的青灰色，无氧化花斑。

实施例2：

一种耐高温型黑色金属抗氧化剂，按重量份数计，包括以下组分：

其中，所述有机胺为三乙醇胺，所述有机酸为妥尔油酸，所述碳酸盐为碳酸钾，所述硅酸盐为偏硅酸钠，所述磷酸盐为磷酸三钠。

该耐高温型黑色金属抗氧化剂的制备方法及使用方法包含以下步骤：

(1)将有机胺与有机酸搅拌成白色膏稠状，加热升温至100℃并搅拌，反应2h，得到混合液体；

(2)将碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、苯甲酸钠加入水中搅拌成透明溶液，然后加入步骤1中所得液体，搅拌0.5h，冷却即得耐高温型黑色金属抗氧化剂；

(3)在含0.3％OP-10的自来水溶液的清洗液中加入2％的耐高温型黑色金属抗氧化剂，即得处理工作液；

(4)将淬火工件用处理工作液冲洗1min，自然沥干，置入600℃的回火炉中回火4小时。

经本实施例的耐高温型黑色金属抗氧化剂处理的回火工件为洁净的青灰色，无氧化花斑。

实施例3：

一种耐高温型黑色金属抗氧化剂，按重量份数计，包括以下组分：

其中，所述有机胺为一乙醇胺，所述有机酸为油酸，所述碳酸盐为碳酸锂，所述硅酸盐为硅酸钠，所述磷酸盐为六偏磷酸钠。

该耐高温型黑色金属抗氧化剂的制备方法及使用方法包含以下步骤：

(1)将有机胺与有机酸搅拌成白色膏稠状，加热升温至100℃并搅拌，反应2h，得到混合液体；

(2)将碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、苯甲酸钠加入水中搅拌成透明溶液，然后加入步骤1中所得液体，搅拌0.5h，冷却即得耐高温型黑色金属抗氧化剂；

(3)在含0.3％OP-10的自来水溶液的清洗液中加入3％的耐高温型黑色金属抗氧化剂，即得处理工作液；

(4)将淬火工件用处理工作液冲洗1min，自然沥干，置入600℃的回火炉中回火4小时。

经本实施例的耐高温型黑色金属抗氧化剂处理的回火工件为洁净的青灰色，无氧化花斑。

实施例4：

一种耐高温型黑色金属抗氧化剂，按重量份数计，包括以下组分：

其中，所述有机胺为一乙醇胺，所述有机酸为油酸，所述碳酸盐为碳酸锂，所述硅酸盐为硅酸钠，所述磷酸盐为六偏磷酸钠。

该耐高温型黑色金属抗氧化剂的制备方法及使用方法包含以下步骤：

(1)将有机胺与有机酸搅拌成白色膏稠状，加热升温至95℃并搅拌，反应1h，得到混合液体；

(2)将碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、苯甲酸钠加入水中搅拌成透明溶液，然后加入步骤1中所得液体，搅拌0.5h，冷却即得耐高温型黑色金属抗氧化剂；

(3)在含0.3％OP-10的自来水溶液的清洗液中加入3％的耐高温型黑色金属抗氧化剂，即得处理工作液。

(3)将淬火工件用处理工作液冲洗1min，自然沥干，置入600℃的回火炉中回火4小时。

经本实施例的耐高温型黑色金属抗氧化剂处理的回火工件为洁净的青灰色，无氧化花斑。

对照例1：

(1)在含0.3％OP-10的自来水溶液的清洗液中不加入抗氧化剂。

(2)将淬火工件用不含抗氧化剂的清洗液冲洗1min。自然沥干，置入600℃的回火炉中回火4小时。

本实施例中回火工件最终为褐色，有氧化花斑。

对照例2：

一种黑色金属抗氧化剂，按重量份数计，包括以下组分：

该黑色金属抗氧化剂的制备方法及使用方法包含以下步骤：

(1)将有机胺与有机酸搅拌成白色膏稠状，加热升温至100℃并搅拌，反应2h，得到混合液体；

(2)在含0.3％OP-10的自来水溶液的清洗液中加入4％的步骤1所得液体，即得处理工作液；

(3)将淬火工件用处理工作液冲洗1min，自然沥干，置入600℃的回火炉中回火4小时。

经本实施例的黑色金属抗氧化剂处理的回火工件为褐色，有氧化花斑。

对照例3：

一种黑色金属抗氧化剂，按重量份数计，包括以下组分：

该黑色金属抗氧化剂的制备方法及使用方法包含以下步骤：

(1)将有机胺与有机酸搅拌成白色膏稠状，加热升温至100℃并搅拌，反应2h，得到混合液体；

(2)将苯甲酸钠13份加入178份水中，搅拌成透明溶液，加入步骤1所得混合液体，搅拌0.5小时。

(3)在含0.3％OP-10的自来水溶液的清洗液中加入4％的步骤2所得液体，即得处理工作液。

(4)将淬火工件用处理工作液冲洗1min。自然沥干，置入600℃的回火炉中回火4小时。

经本实施例的黑色金属抗氧化剂处理的回火工件为褐色，有氧化花斑。

对照例4：

本对照例中，对工件进行以下处理：

(1)将淬火工件打磨出金属本色，用含0.3％OP-10的自来水溶液清洗至工件完全被水充分浸润，再用自来水流水中冲洗1min中。用滤纸吸去浮水，用吹风机吹干。

(2)置入600℃的回火炉中回火4小时。

本实施例中回火工件最终为褐色，有氧化花斑。

请参阅图1，并结合表1，上述各实施例以及对照例具体结果统计如下：

表1结果对比表

	回火工件的最终颜色	是否有氧化花斑
			实施例1	青灰色	否
实施例2	青灰色	否
			实施例3	青灰色	否
实施例4	青灰色	否
			对照例1	褐色	是
对照例2	褐色	是
			对照例3	褐色	是
对照例4	褐色	是

由表1可知，经本发明各实施例提供的耐高温型黑色金属抗氧化剂处理后的回火工件均为洁净的青灰色。

综上，根据本发明提供的耐高温型黑色金属抗氧化剂，可以有效的防止碳钢及合金钢等黑色金属在大气环境条件下及500-650℃高温回火时出现花斑状氧化层，避免黑色金属在高温(500-650℃)回火1-4小时的过程中氧化产生褐色花斑，提高钢件表面的光泽度，回火工件外观呈现出光洁的青灰色，有利于发黑、电镀等后道处理工序的顺利进行。该耐高温型黑色金属抗氧化剂应用简单，无需增加额外的处理工序，只需要添加到回火前的清洗机中即可。此外，该耐高温型黑色金属抗氧化剂制备方法简单、原料易得、生产条件温和、适合大规模生产、易于推广使用。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种耐高温型黑色金属抗氧化剂，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

所述有机酸为亚油酸、油酸、妥尔油酸、硬脂酸中的一种或多种；

所述磷酸盐为磷酸三钠、磷酸三钾、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、六偏磷酸钾中的一种或多种；

所述耐高温型黑色金属抗氧化剂的工作温度为500-650℃。

2.根据权利要求1所述的耐高温型黑色金属抗氧化剂，其特征在于，所述有机胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种。

3.根据权利要求1所述的耐高温型黑色金属抗氧化剂，其特征在于，所述碳酸盐为碳酸锂、碳酸氢锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的耐高温型黑色金属抗氧化剂，其特征在于，所述硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、偏硅酸钠、偏硅酸钾中的一种或多种。

5.权利要求1所述的耐高温型黑色金属抗氧化剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)加入有机胺、有机酸，搅拌成白色膏状，然后加热升温至95～100℃并搅拌，反应1～2h，得到混合液体；

(2)向水中加入碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、苯甲酸钠，搅拌0.5～1h至澄清透明，然后加入步骤(1)所得产物，搅拌均匀，冷却即可。

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