本發(fā)明屬于qpq再生鹽加工技術領域，尤其涉及一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽及其制備方法和應用。
背景技術：
qpq工藝處理技術是一種液體氮化技術，利用熔融狀態(tài)下的氮化鹽提供活性氮原子[n]滲入鐵基表面，形成堅硬致密的鐵氮化合物，從而可大幅度提高鐵基材料的耐磨性和抗蝕性。該技術從90年代開始進入中國，發(fā)展迅速，目前在國內(nèi)已經(jīng)發(fā)展成為了一種被廣泛應用的、基礎性的鐵基金屬表面處理工藝。
qpq技術的核心在于qpq工藝鹽，qpq工藝鹽包括氮化鹽、再生鹽和氧化鹽。氮化鹽提供氮化鹽浴基礎介質(zhì)，氧化鹽提供氧化鹽浴基礎介質(zhì)。再生鹽用來調(diào)整、恢復氮化鹽浴的滲氮活性，主要起到提高氮化鹽浴氰酸根含量的作用。再生鹽對穩(wěn)定qpq工藝質(zhì)量有非常關鍵的作用，是qpq工藝的核心材料之一。優(yōu)秀的再生鹽配方，不僅僅能滿足產(chǎn)品的理化指標需求，而且還應該是環(huán)保無污染的。
傳統(tǒng)的qpq再生鹽是以尿素為主要成份，再混合其他損耗性成分，按比例混合而成，例如成都某研究所的qpq再生鹽(調(diào)整鹽)就是這樣的。這種成分的再生鹽優(yōu)點是成本很低；其缺點是氨氣釋放量大嚴重環(huán)境污染，同時該再生鹽使用時收得率底，消耗量大。傳統(tǒng)尿素型的再生鹽使用時氨氣釋放的反應原理如下：
如反應方程所示，尿素和氮化鹽的碳酸根反應，會得到氰酸根離子，但同時釋放大量氨氣。
專利申請?zhí)枮?01510894920.7的發(fā)明提供了一種用于深層qpq技術的稀土配方鹽及其制備方法，所述用于深層qpq技術的稀土配方鹽由下述重量份的原料組成：30-50份co(nh2)2、10-30份k2co3、10-30份na2co3、5-15份nh4cl、1-5份k2so3、1-5份la2(co3)3，3-7份beoh。該發(fā)明所用的稀土配方鹽也是以尿素為主要原料，在使用過程中也會產(chǎn)生大量的氨氣，污染環(huán)境。
專利申請?zhí)枮?01010188211.4的發(fā)明提供了一種用于液體氮化的氮化鹽，按重量百分比由如下組分組成：co(nh2)230％～50％，na2co310％～20％，k2co310％～20％，nacl20％～25％，k2so31％～3％，ceco31％～3％，lioh5％～10％。本發(fā)明擴大了目前所知氮化鹽的使用溫度，可對中低碳鋼進行化合物層為30μm以上的深層qpq氮化工藝處理，該發(fā)明在使用過程中同樣也會產(chǎn)生大量的氨氣，污染環(huán)境。
技術實現(xiàn)要素：
為了克服目前qpq再生鹽在添加使用過程中的氨氣污染問題，本發(fā)明提供一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，按質(zhì)量計，配方各組成為h3(cno)385％-100％、na2so40％-5％、ceco30％-5％、kcl0％-5％。該環(huán)保型再生鹽以三聚氰酸為主要成份，同時引入了稀土鹽作為活化成分，引入了硫酸鹽作為氧化成分，引入了鉀鹽來平衡離子比率，其中h3(cno)3、na2so4、ceco3、kcl均為工業(yè)級。
優(yōu)選的是，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)385％、na2so45％、ceco35％、kcl5％。
上述任一方案中優(yōu)選的是，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)390％、na2so43％、ceco34％、kcl3％。
上述任一方案中優(yōu)選的是，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)395％、na2so41％、ceco33％、kcl1％。
上述任一方案中優(yōu)選的是，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)3100％、na2so40％、ceco30％、kcl0％。
本發(fā)明還提供上述用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽的制備方法，包括以下步驟：
(1).配制：將h3(cno)3、na2so4、ceco3、kcl按配方比例混合均勻；
(2)烘烤：將配制好的原料鹽進行烘烤；
(3).壓形：將已經(jīng)烤透的粉末狀原料鹽放入壓機中壓制成需要的形狀；
(4).包裝：將壓制成形的原料鹽包裝到定制的成品包裝袋中。
優(yōu)選的是，所述步驟(2)中烘烤時溫度為200℃～350℃，烘烤時間為1.0～4.0小時。
上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟(2)中烘烤時溫度為220℃～300℃，烘烤時間為2.0～3.0小時。
上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟(2)中烘烤時溫度為250℃～300℃，烘烤時間為2.2～2.5小時。
上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟(2)中烘烤時溫度為280℃，烘烤時間為2.4小時。
上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟(2)中將配制好的原料鹽放入烤爐中進行烘烤。
本發(fā)明還提供上述用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽的應用方法，在適宜溫度范圍內(nèi)，按質(zhì)量比向氮化鹽浴中每添加1％量的環(huán)保型再生鹽，氰酸根濃度上升約0.6％～0.9％，根據(jù)需要選擇添加量，同時開啟環(huán)保抽風設備。
優(yōu)選的是，所述適宜溫度范圍為480℃-650℃，即在氮化鹽浴溫度在480℃-650℃溫度條件下添加環(huán)保型再生鹽。
上述任一方案中優(yōu)選的是，所述適宜溫度范圍為500℃-630℃。
上述任一方案中優(yōu)選的是，添加時，將環(huán)保型再生鹽直接添加到氮化鹽浴中并遵循少量多次的原則進行添加。
本發(fā)明各組份的作用及反應原理如下：
1、h3(cno)3主要用以恢復氰酸根離子濃度：h3(cno)3與氮化鹽中的碳酸根離子反應生成二氧化碳和水，反應過程中沒有氨氣釋放，不污染環(huán)境，反應方程為：
2、na2so4用于補充鹽浴中的氧化性成分，起到抑制氮化鹽浴中的氰根離子濃度，降低鹽浴毒性的作用：硫酸根離子so42-在鹽浴中分解出活性氧原子，活性氧原子再和鹽浴中的氰根離子反應，生成氰酸根離子。qpq工藝氮化鹽浴固有的環(huán)境危害之一就是鹽浴本身會自動分解出劇毒的氰根離子，有些機構提供的qpq工業(yè)鹽在使用過程中，鹽浴氰根離子含量會高達6～7％，甚至高達10％，這是有巨大的環(huán)境風險的。本發(fā)明的na2so4成份可確保氮化鹽浴中的氰根離子濃度處于微量含量，從而保證了氮化鹽浴在使用過程中的無毒。其反應方程式如下：
氮化鹽浴氰酸根分解出有毒的氰根離子：
再生鹽硫酸根離子分解出活性氧原子：
氰根被活性氧原子氧化消耗：
硫酸根[so4]在氮化鹽浴中是在不斷分解消耗的，故需要通過再生鹽不斷的向鹽浴中添加該成份，才能確保氮化鹽浴在生產(chǎn)過程中氰根[cn-％]含量處于微量狀態(tài)下。
3、ceco3為稀土添加劑，稀土鈰離子具有特殊的化學活性，可以參與到反應過程中，對qpq氮化反應起到催滲作用。目前，對稀土催滲機理的認知還不充分，但是有兩點是得到大家認可的:其一、一部分稀土離子與工件表面覆蓋物、氧化物等反應，起到清潔工件表面的作用，其二、一部分稀土離子會率先滲透進工件表面，因稀土是大原子物質(zhì)，滲透后形成通道，有利于后續(xù)氮原子沿著該通道進一步滲透。因此稀土物質(zhì)在生產(chǎn)過程中是會消耗的，有必要在再生鹽中進行微量補充，這樣才可以保證一個長效的催滲作用。
4、kcl主要用來平衡碳酸鈰中引入的碳酸根陰離子和硫酸鈉中引入的鈉陽離子的濃度含量。氮化鹽浴中的陰離子和陽離子有一個相對固定的離子濃度比例范圍。本配方中引入了多余的鈉陽離子和碳酸根陰離子，因此必須用等比例的鉀陽離子和氯陰離子來平衡離子濃度比例，本發(fā)明中選用的是kcl。
有益效果
本發(fā)明提供一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽及其制備方法和應用，該鹽以三聚氰酸為主要成份，同時引入了稀土鹽作為活化成分，引入硫酸鹽作為氧化成分，引入鉀鹽用來平衡離子含量比率。該鹽在使用中具有如下有益效果：
1、本發(fā)明的再生鹽在使用時，消耗量少，氰酸根收得率高:本發(fā)明再生鹽在添加使用時，其消耗量為傳統(tǒng)再生鹽的一半，氰酸根收得率比傳統(tǒng)尿素型再生鹽高約一倍；
2、本發(fā)明的再生鹽在使用時環(huán)保無廢氣污染:本發(fā)明的再生鹽在使用過程中只產(chǎn)生水蒸氣和二氧化碳，不會釋放氨氣等刺激性氣體，不污染環(huán)境，是一種環(huán)保型的再生鹽；
3、本發(fā)明的再生鹽在使用時環(huán)保無毒，可降低氮化鹽浴中毒性成份的含量：本發(fā)明的再生鹽含有分解氮化鹽氰根離子的成份，可以把氮化鹽浴中的氰根(毒性成份)含量控制在微量含量內(nèi)(＜0.5％)，從而起到確保生產(chǎn)過程環(huán)保無毒的作用，而普通再生鹽無此功能；
4、本發(fā)明對滲氮有長效的、穩(wěn)定的催滲作用：本發(fā)明的再生鹽含有ceco3成分，能補充氮化鹽浴活化劑的消耗，可確保氮化鹽浴的長效的、穩(wěn)定的催滲效果；
5、本發(fā)明的再生鹽長期使用穩(wěn)定性好，成本低：本發(fā)明的再生鹽含有修正離子濃度變化的成分，長期使用本發(fā)明的再生鹽，氮化鹽浴的陰陽離子濃度比例可以穩(wěn)定在設定的范圍內(nèi)，這樣有利于提高氮化鹽浴長期使用的穩(wěn)定性。
具體實施方式
為了更好理解本發(fā)明的技術方案和優(yōu)點，以下通過具體實施方式，對本發(fā)明做進一步說明。
本發(fā)明提供一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，按質(zhì)量計，配方各組成為h3(cno)385％-100％、na2so40％-5％、ceco30％-5％、kcl0％-5％。
本實施例的環(huán)保型再生鹽的制備方法，包括以下步驟：
(1).配制：將h3(cno)3、na2so4、ceco3、kcl按配方比例混合均勻；
(2)烘烤.：烘烤.：將配制好的原料鹽放入烤爐中烘烤。
烘烤工藝：200℃～350℃烘烤1.0～4.0小時；
(3).壓形：將已經(jīng)烤透的粉末狀原料鹽放入壓機中壓制成需要的形狀。
(4).包裝：將壓制成形的原料鹽包裝到定制的成品包裝袋中。
本實施例的環(huán)保型再生鹽的應用方法，包括以下步驟：
(1)添加量計算方法：按質(zhì)量比向氮化鹽浴中每添加1％量的再生鹽，氰酸根濃度上升約0.6％～0.9％。
(2)添加溫度：在氮化鹽浴溫度從480℃到650℃溫度條件下均可添加使用。
(3)添加方式：本再生鹽可直接添加到氮化鹽浴中，添加時遵循少量多次的原則。
(4)環(huán)保配套：本再生鹽添加時不爆炸，無氨氣釋放，添加過程理論上是安全且環(huán)保的。但是添加過程中會有水蒸氣和二氧化碳氣體釋放出來，故添加時，開啟環(huán)保抽風設備。
實施例1.1
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)385％、na2so45％、ceco35％、kcl5％。
在使用過程中，各成份的反應原理如下：
1、h3(cno)3主要用以恢復氰酸根離子濃度：h3(cno)3與氮化鹽中的碳酸根離子反應生成二氧化碳和水，反應過程中沒有氨氣釋放，不污染環(huán)境，反應方程為：
2、na2so4用于補充鹽浴中的氧化性成分，起到抑制氮化鹽浴中的氰根離子濃度，降低鹽浴毒性的作用：硫酸根離子so42-在鹽浴中分解出活性氧原子，活性氧原子再和鹽浴中的氰根離子反應，生成氰酸根離子。qpq工藝氮化鹽浴固有的環(huán)境危害之一就是鹽浴本身會自動分解出劇毒的氰根離子，有些機構提供的qpq工業(yè)鹽在使用過程中，鹽浴氰根離子含量會高達6-7％，甚至高達10％，這是有巨大的環(huán)境風險的。本發(fā)明的na2so4成份可確保氮化鹽浴中的氰根離子濃度處于微量含量，從而保證了氮化鹽浴在使用過程中的無毒。其反應方程式如下：
氮化鹽浴氰酸根分解出有毒的氰根離子：
再生鹽硫酸根離子分解出活性氧原子：
氰根被活性氧原子氧化消耗：
硫酸根[so4]在氮化鹽浴中是在不斷分解消耗的，故需要通過再生鹽不斷的向鹽浴中添加該成份，才能確保氮化鹽浴在生產(chǎn)過程中氰根[cn-％]含量處于微量狀態(tài)下。
3、ceco3為稀土添加劑，稀土鈰離子具有特殊的化學活性，可以參與到反應過程中，對qpq氮化反應起到催滲作用。目前，對稀土催滲機理的認知還不充分，但是有兩點是得到大家認可的:其一、一部分稀土離子與工件表面覆蓋物、氧化物等反應，起到清潔工件表面的作用，其二、一部分稀土離子會率先滲透進工件表面，因稀土是大原子物質(zhì)，滲透后形成通道，有利于后續(xù)氮原子沿著該通道進一步滲透。因此稀土物質(zhì)在生產(chǎn)過程中是會消耗的，有必要在再生鹽中進行微量補充。
4、kcl主要用來平衡碳酸鈰中引入的碳酸根陰離子和硫酸鈉中引入的鈉陽離子的濃度含量。氮化鹽浴中的陰離子和陽離子有一個相對固定的離子濃度比例范圍。本配方中引入了多余的鈉陽離子和碳酸根陰離子，因此必須用等比例的鉀陽離子和氯陰離子來平衡離子濃度比例，本發(fā)明中選用的是kcl。
本實施例的環(huán)保型再生鹽的制備方法，包括以下步驟：
(1).配制：將h3(cno)3、na2so4、ceco3、kcl按配方比例混合均勻；
(2)烘烤.：烘烤.：將配制好的原料鹽放入烤爐中烘烤。
烘烤工藝：220℃烘烤3.5小時；
(3).壓形：將已經(jīng)烤透的粉末狀原料鹽放入壓機中壓制成需要的形狀。
(4).包裝：將壓制成形的原料鹽包裝到定制的成品包裝袋中。
本實施例的環(huán)保型再生鹽的應用方法，包括以下步驟：
(1)添加量計算方法：按質(zhì)量比向氮化鹽浴中每添加1％量的再生鹽，氰酸根濃度上升約0.6％～0.9％。
(2)添加溫度：在氮化鹽浴溫度在500℃溫度條件下添加使用。
(3)添加方式：本再生鹽可直接添加到氮化鹽浴中，添加時遵循少量多次的原則。
(4)環(huán)保配套：本再生鹽添加時不爆炸，無氨氣釋放，添加過程理論上是安全且環(huán)保的。但是添加過程中會有水蒸氣和二氧化碳氣體釋放出來，故添加時，開啟環(huán)保抽風設備。
實施例2
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)390％、na2so43％、ceco34％、kcl3％。
本實施例的環(huán)保型再生鹽的制備方法，包括以下步驟：
(1).配制：將h3(cno)3、na2so4、ceco3、kcl按配方比例混合均勻；
(2)烘烤.：烘烤.：將配制好的原料鹽放入烤爐中烘烤。
烘烤工藝：260℃烘烤2小時；
(3).壓形：將已經(jīng)烤透的粉末狀原料鹽放入壓機中壓制成需要的形狀。
(4).包裝：將壓制成形的原料鹽包裝到定制的成品包裝袋中。
本實施例的環(huán)保型再生鹽的應用方法，包括以下步驟：
(1)添加量計算方法：按質(zhì)量比向氮化鹽浴中每添加1％量的再生鹽，氰酸根濃度上升約0.6％～0.9％。
(2)添加溫度：在氮化鹽浴溫度在520℃溫度條件下添加使用。
(3)添加方式：本再生鹽可直接添加到氮化鹽浴中，添加時遵循少量多次的原則。
(4)環(huán)保配套：本再生鹽添加時不爆炸，無氨氣釋放，添加過程理論上是安全且環(huán)保的。但是添加過程中會有水蒸氣和二氧化碳氣體釋放出來，故添加時，開啟環(huán)保抽風設備。
實施例3
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)395％、na2so41％、ceco33％、kcl1％。
本實施例的環(huán)保型再生鹽的制備方法，包括以下步驟：
(1).配制：將h3(cno)3、na2so4、ceco3、kcl按配方比例混合均勻；
(2)烘烤.：烘烤.：將配制好的原料鹽放入烤爐中烘烤。
烘烤工藝：280℃烘烤3.2小時；
(3).壓形：將已經(jīng)烤透的粉末狀原料鹽放入壓機中壓制成需要的形狀。
(4).包裝：將壓制成形的原料鹽包裝到定制的成品包裝袋中。
本實施例的環(huán)保型再生鹽的應用方法，包括以下步驟：
(1)添加量計算方法：按質(zhì)量比向氮化鹽浴中每添加1％量的再生鹽，氰酸根濃度上升約0.6％～0.9％。
(2)添加溫度：在氮化鹽浴溫度在560℃溫度條件下添加使用。
(3)添加方式：本再生鹽可直接添加到氮化鹽浴中，添加時遵循少量多次的原則。
(4)環(huán)保配套：本再生鹽添加時不爆炸，無氨氣釋放，添加過程理論上是安全且環(huán)保的。但是添加過程中會有水蒸氣和二氧化碳氣體釋放出來，故添加時，開啟環(huán)保抽風設備。
實施例4
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)3100％、na2so40％、ceco30％、kcl0％。
本實施例的再生鹽具有低消耗量，環(huán)保無氨氣排放，不污染空氣的有益效果。但本實施例對氮化鹽浴的氰根離子無抑制作用，對氮化鹽浴的滲速無促進作用。
本實施例的環(huán)保型再生鹽的制備方法，包括以下步驟：
(1).配制：將h3(cno)3混合均勻；
(2).烘烤：烘烤：將配制好的原料鹽放入烤爐中烘烤。
烘烤工藝：320℃烘烤3.5小時；
(3).壓形：將已經(jīng)烤透的粉末狀原料鹽放入壓機中壓制成需要的形狀。
(4).包裝：將壓制成形的原料鹽包裝到定制的成品包裝袋中。
本實施例的環(huán)保型再生鹽的應用方法，包括以下步驟：
(1)添加量計算方法：按質(zhì)量比向氮化鹽浴中每添加1％量的再生鹽，氰酸根濃度上升約0.6％～0.9％。
(2)添加溫度：在氮化鹽浴溫度在510℃溫度條件下添加使用。
(3)添加方式：本再生鹽可直接添加到氮化鹽浴中，添加時遵循少量多次的原則。
(4)環(huán)保配套：本再生鹽添加時不爆炸，無氨氣釋放，添加過程理論上是安全且環(huán)保的。但是添加過程中會有水蒸氣和二氧化碳氣體釋放出來，故添加時，開啟環(huán)保抽風設備。
實施例5
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)387％、na2so44％、ceco35％、kcl4％。
實施例6
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)388％、na2so44％、ceco34％、kcl4％。
實施例7
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)389％、na2so44％、ceco33％、kcl4％。
實施例8
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)391％、na2so43％、ceco33％、kcl3％。
實施例9
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)392％、na2so42％、ceco34％、kcl2％。
實施例10
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)393％、na2so42％、ceco33％、kcl2。
實施例11
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)394％、na2so42％、ceco32％、kcl2％。
實施例12
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)396％、na2so41％、ceco32％、kcl1％。
實施例13
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)397％、na2so41％、ceco31％、kcl1％。
實施例14
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)398％、na2so40.5％、ceco31％、kcl0.5％。
實施例15
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)398.5％、na2so40.5％、ceco30.5％、kcl0.5％。
實施例16
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)398％、na2so40.5％、ceco31％、kcl0.5％。
實施例17
一種用于qpq工藝的環(huán)保型再生鹽，以三聚氰酸為主要成份，按質(zhì)量計，配方組成為h3(cno)385-100％、不含有其它任意成分(任意成分至少包括na2so4、ceco3、kcl)或者含有1種或者多種15-0％。
本實施例中，只要含有h3(cno)3，而且其含量在85-100％之中，即在本實施例要求以內(nèi)。
需要說明的是，以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。