本發明涉及金屬熱處理領域，特別涉及一種水性淬火介質。
背景技術：
為了改善例如鋼材等金屬材料的性能，需要對金屬材質的工件進行熱處理，常用的熱處理工藝有淬火、回火、退火、正火等熱處理方法。其中，鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過共析鋼)以上溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等溫)進行馬氏體(或貝氏體)轉變的熱處理工藝。在淬火的過程中，工件的冷卻過程一般分為三個階段，即金屬材料被淬火介質的蒸汽包圍的第一階段(蒸汽膜階段)、蒸汽膜破裂沸騰的第二階段(沸騰階段)、金屬材料的溫度達到淬火介質的沸點以下通過對流奪取熱量的第三階段(對流階段)，然后被冷卻至室溫。通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過程的熱處理工藝稱為淬火。經過淬火后鋼材的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等性能得到了大幅度的提升，從而滿足各種機械零件和工具的不同使用要求。也可以通過淬火滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學性能。目前，常用的淬火介質有水性淬火劑和油性淬火劑，水性淬火劑的特點是在整個冷卻過程中都具有很高的冷卻速度，在高溫冷卻階段高的冷卻速度可以促使形成晶粒細小的工件，有利于提高工件最終的性能，但在低溫階段，過快的冷卻速度使工件的內應力過大，因此容易導致工件開裂。與水性淬火劑相比，油性淬火劑的特點是整個冷卻階段的冷卻速度慢，雖然可以防止工件在低溫階段由于內應力過大而導致開裂，但是由于高溫階段冷卻速度較慢，因此容易導致工件晶粒較大，降低工件淬火后的性能。此外，傳統的油性淬火劑通常以具有石油餾分的礦物油作為基礎油，配以添加劑而成。礦物油特有的性能決定了在淬火時會產生大量的煙霧，因此容易污染環境，環保功能較差。而且，以礦物油為基礎的油性淬火劑冷卻速度范圍窄，礦物油的閃點低，容易引發火災，使用不安全。應用于建筑行業、橋梁工程等領域的鋼材用量和規格不斷增加。但是鋼材在儲存、運輸和使用過程中易在二氧化碳、氧氣、水、酸等周圍介質中腐蝕生銹。腐蝕不僅造成鋼材的浪費，影響鋼材的外觀，而且會造成生產和生活的安全隱患。因此需要通過改進現有淬火介質的配方，使其不僅能使鋼材工件力學性能優異，而且能有效抑制鋼材工件的腐蝕。
技術實現要素：
本發明提供了一種淬火介質，以質量百分比計，其含有以下組分：氯化鋅：0.5-10%；氫氧化鈉：1-15%；皂化劑：0.01-5%；進口淬火助劑：0.01-5%；水：余量。作為本發明優選地實施方式，以質量百分比計，所述皂化劑含有以下組分：非離子表面活性劑：3-5%；陰離子表面活性劑：4.5-10%；流散劑：4-8%；無水硫酸鈉：余量。作為本發明優選地實施方式，其特征在于，所述非離子表面活性劑為選自C12-C18的脂肪醇聚氧乙烯醚、C12-C14烷基糖苷、C12-C18醇與環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物的縮合物、C8-C20支鏈醇聚氧乙烯醚中的任意一種或二種以上的混合物；所述陰離子表面活性劑為選自：C12-C18脂肪酸皂、C11-C18烷基苯磺酸鹽、C12-C18烷基烷氧基硫酸鹽、α-烯基磺酸鈉、C14-C18脂肪酸甲酯磺酸鹽中的任意一種或二種以上的混合物。作為本發明優選地實施方式，所述非離子表面活性劑為鯨蠟醇聚氧乙烯醚-20或月桂醇聚氧乙烯醚-10，且所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或椰子酰甲基牛磺酸鈉。作為本發明優選地實施方式，所述流散劑為選自硅鋁酸鈉、硅酸鈉、蒙脫土、二氧化硅中的任意一種或二種以上的組合。作為本發明優選地實施方式，所述流散劑為硅酸鈉和鈉基蒙脫土的組合混合物。作為本發明優選地實施方式，所述進口淬火助劑包括羧甲基纖維素、鉬酸鹽、碳酸鹽、正磷酸鹽、亞硝酸鹽、鎢酸鹽、苯甲酸鹽、吲哚酸鹽、檸檬酸鹽和海藻酸鹽。作為本發明優選地實施方式，所述進口淬火助劑為選自羧甲基纖維素、鉬酸鈉、碳酸鈉、鎢酸銨、苯甲酸鈉、吲哚丁酸鈉、檸檬酸鈉和海藻酸鈉中的任意一種或二種以上的組合。作為本發明優選地實施方式，以質量百分比計，所述進口淬火助劑含有以下組分：羧甲基纖維素：20-60%；鉬酸鈉：1-15%；碳酸鈉：1-15%；吲哚丁酸鈉：50-70%。本發明還提供了一種上面所述的任意一項淬火介質在金屬熱處理領域中的應用。本發明所述淬火介質在高溫階段有較高的冷卻速度，約338℃/s；在低溫階段冷卻速度相對較慢，約102℃/s，這能防止出現過快的冷卻，有助于細化晶粒，避免工件開裂；此外還具有優異的耐鹽霧性。所以本發明提供的淬火介質具有成分簡單、易于配制、低毒環保、成本低、易于操作及緩蝕效率高等優點。具體實施方式除非另有限定，本文使用的所有技術以及科學術語具有與本發明所屬領域普通技術人員通常理解的相同的含義。當存在矛盾時，以本說明書中的定義為準。參選以下本發明的優選實施方法的詳述以及包括的實施例可更容易地理解本公開內容。本文中所用的術語“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它變形，意在覆蓋非排它性的包括。例如，包含所列要素的組合物、步驟、方法、制品或裝置不必僅限于那些要素，而是可以包括未明確列出的其它要素或此種組合物、步驟、方法、制品或裝置所固有的要素。溫度、時間、或者其它值或參數以范圍、優選范圍、或一系列上限優選值和下限優選值限定的范圍表示時，這應當被理解為具體公開了由任何范圍上限或優選值與任何范圍下限或優選值的任一配對所形成的所有范圍，而不論該范圍是否單獨公開了。例如，當公開了范圍“1-5”時，所描述的范圍應被解釋為包括范圍“1-4”、“1-3”、“1-2”、“1-2和4-5”、“1-3和5”等。當數值范圍在本文中被描述時，除非另外說明，否則該范圍意圖包括其端值和在該范圍內的所有整數和分數。在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施方案、實施例或示例以及不同實施方案、實施例或示例的特征進行結合和組合。在本說明書的描述中，參考術語“一個優選地實施方案”、“一些優選地實施方案”、“作為優選地方案”、“示例”或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。本發明的目的在于提供一種淬火介質，以質量百分比計，其配方含有以下組分：氯化鋅：0.5-10%；氫氧化鈉：1-15%；皂化劑：0.01-5%；進口淬火助劑：0.01-5%；水：余量。氯化鋅：所述氯化鋅是本發明淬火介質的主要功能成分之一，是無機鹽工業的重要產品之一，它應用范圍極廣。氯化鋅是白色粒狀、棒狀或粉末。無氣味。易溶于水，是固體鹽中溶解度最大的(25°C,333g/100g)，其原因是溶于水形成配酸H[ZnCl2(OH)]。溶于甲醇、乙醇、甘油、丙酮、乙醚，不溶于液氨。潮解性強，能自空氣中吸收水分而潮解。具有溶解金屬氧化物和纖維素的特性。熔融氯化鋅有很好的導電性能。灼熱時有濃厚的白煙生成。所述氯化鋅可由鋅或氧化鋅與鹽酸反應后結晶制得。氫氧化鈉：所述氫氧化鈉是本發明淬火介質的主要功能成分之一，化學式為NaOH，俗稱燒堿、火堿、苛性鈉，為一種具有強腐蝕性的強堿，一般為片狀或顆粒形態，易溶于水，溶于水時放熱，并形成堿性溶液，另有潮解性，易吸取空氣中的水蒸氣發生潮解和二氧化碳發生變質，可加入鹽酸檢驗是否變質。純品是無色透明的晶體。密度2.130g/cm3。熔點318.4℃。沸點1390℃。工業品含有少量的氯化鈉和碳酸鈉，是白色不透明的晶體。有塊狀，片狀，粒狀和棒狀等。氫氧化鈉在水中會完全解離成鈉離子與氫氧根離子，與空氣中的CO2反應生成碳酸鈉，與氯化鋅反應能生成氯化鈉和氫氧化鋅，氫氧化鋅又溶于氫氧化鈉獲得鋅酸鈉和水。皂化劑：本發明所述皂化劑含有以下組分：非離子表面活性劑：3-5%；陰離子表面活性劑：4.5-10%；流散劑：4-8%；無水硫酸鈉：余量。所述非離子表面活性劑主要包括聚氧乙烯型、多元醇型、烷基醇酰胺型。所述陰離子表面活性劑是在水中電離后起表面活性作用的部分帶負電荷的表面活性劑，從結構上把陰離子表面活性劑分為脂肪酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽和磷酸酯鹽四大類。所述流散劑易溶于水，為米黃色膏體或白色粉末，能防止粉末涂料結塊。所述無水硫酸鈉為單斜晶系，晶體短柱狀，集合體呈致密塊狀或皮殼狀等，無色透明，有時帶淺黃或綠色，易溶于水。白色、無臭、有苦味的結晶或粉末，有吸濕性。外形為無色、透明、大的結晶或顆粒性小結晶。暴露于空氣中易吸濕成為含水硫酸鈉。在本發明優選地實施方式中，所述非離子表面活性劑選自C12-C18的脂肪醇聚氧乙烯醚、C12-C14烷基糖苷、C12-C18醇與環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物的縮合物、C8-C20支鏈醇聚氧乙烯醚中的任意一種或二種以上的混合物。在本發明優選地實施方式中，所述非離子...