一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐及其制备方法和应用，以氰酸钠为主要成份，其特征在于：按质量计，包括以下各组份NaCNO 35%‑55%，KCNO 0%‑20%，Na2CO3 5%‑10% ，K2CO3 15%~35%，KCl 0%‑15%，KOH 0%‑10%，Li2CO3 0%‑5%，Na2SO4 0%‑2%。该氮化盐以氰酸钠为主要成份，以碳酸盐为熔盐介质，以硫酸钠为氧化剂，以氯化物为催渗剂，具有渗氮速度快，温度适宜范围广的特点，最关键的是，本配方氮化盐在熔炼过程中，不会产生氨气释放，无毒无污染，在熔炼生产过程中，具有粉尘少，无氨气释放的特点，是一种环保型氮化盐。

Environmental protection type nitriding salt for QPQ process and its preparation method and Application

The present invention discloses an environment-friendly nitriding salt for QPQ process and its preparation method and application, with sodium cyanate as the main component, which is characterized by: according to the mass meter, including the following components, NaCNO 35%, 55%, KCNO 0%, 20%, Na2CO3 5%, 10%, K2CO3 15%~35%, KCl 0% 15%, KOH 0% 10%, Li2CO3 0% 5% 5%, N, N. A2SO4 0%, 2%. The nitriding salt is composed of sodium cyanate as the main component, with carbonate as molten salt medium, sodium sulfate as an oxidizing agent and chloride as a permeable agent, with rapid nitriding speed and wide temperature range. The most critical is that this formula will not produce ammonia gas release, non-toxic and pollution-free in smelting process. In the process of production, it has the characteristics of less dust and no ammonia emission. It is an environmental friendly nitriding salt.

【技术实现步骤摘要】
一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐及其制备方法和应用
本专利技术属于氮化盐制造
，尤其涉及一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐及其制备方法和应用。
技术介绍
QPQ工艺处理技术是一种液体氮化技术，利用熔融状态下的氮化盐提供活性氮原子[N]渗入铁基表面，形成坚硬致密的铁氮化合物，从而可大幅度提高铁基材料的耐磨性和抗蚀性。该技术从90年代开始进入中国，发展迅速，目前在国内已经发展成为了一种被广泛应用的、基础性的铁基金属表面处理工艺。QPQ技术的核心是在于其工艺盐浴。QPQ盐浴由三部分组成，分别是氮化盐、再生盐和氧化盐。氮化盐提供氮化盐浴基础介质，氧化盐提供氧化盐浴基础介质，再生盐是用来调整、恢复氮化盐浴的渗氮活性。氮化盐是QPQ工艺的核心原料，优秀的氮化盐配方，不仅仅能满足产品的理化指标需求，而且还应该是环保无污染的。传统的QPQ氮化盐是以尿素为主要成份，再混合碳酸钠等其它成分，按比例混合而成。这种成分的氮化盐优点是成本很低；其缺点是在熔炼或者使用过程中需要释放出大量的氨气，严重污染环境。传统尿素型的氮化盐在熔炼时氨气释放的反应原理如下：如上述反应方程式所示，在尿素型氮化盐中，尿素和碳酸钠反应，生成氰酸钠，同时释放大量氨气、二氧化碳。按目前现有技术公布出来的尿素型氮化盐的配方估算，每1公斤尿素型氮化盐在熔炼生产时会释放0.2立方米的氨气，按中国每年尿素型氮化盐1万吨的使用量估算，则中国每年因熔炼生产尿素型氮化盐而释放的氨气总量为：200万立方米，足以对环境产生巨大污染。专利申请号为201510894920.7的专利技术专利提供了一种用于深层QPQ技术的稀土配方盐及其制备方法，所述用于深层QPQ技术的稀土配方盐由下述重量份的原料组成：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。该专利技术所用的稀土配方盐也是以尿素为主要原料，在使用过程中会产生大量的氨气，污染环境。
技术实现思路
为了克服目前尿素型QPQ氮化盐在熔炼生产过程中的氨气污染问题，本专利技术提供一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐，该氮化盐以氰酸钠为主要成份，以碳酸盐为熔盐介质，以硫酸钠为氧化剂，以氯化物为催渗剂，具有渗氮速度快，温度适宜范围广的特点，最关键的是，本配方氮化盐在熔炼过程中，不会产生氨气释放，无毒无污染，在熔炼生产过程中，具有粉尘少，无氨气释放的特点，是一种环保型氮化盐。一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐，以氰酸钠为主要成份，按质量计，包括以下各组份NaCNO35％-55％，KCNO0％-20％，Na2CO35％-10％，K2CO315％～35％，KCl0％-15％，KOH0％-10％，Li2CO30％-5％，Na2SO40％-2％。在该配方下，要求：1、钠钾离子比【Na+】:【K+】介于：4:6至6:4之间。2、氰酸根离子浓度【CNO-】介于：30～37％之间。优选的是，按质量计，包括以下各组份NaCNO40％-50％，KCNO5％-10％，Na2CO35％-10％，K2CO320％～30％，KCl5％-10％，KOH0％-10％，Li2CO32.5％-5％，Na2SO40.5％-2％。上述任一方案中优选的是，在该配方下，钠钾离子比【Na+】:【K+】介于4:6至6:4之间。上述任一方案中优选的是，在该配方下，氰酸根离子浓度【CNO-】介于30～37％之间。上述任一方案中优选的是，按质量计，包括以下各组份NaCNO55％，Na2CO35％，K2CO315％，KCl10％，KOH10％，Li2CO34.5％，Na2SO40.5％。上述任一方案中优选的是，按质量计，包括以下各组份NaCNO50％，KCNO5％，Na2CO35％，K2CO320％，KCl10％，KOH5％，Li2CO34％，Na2SO41％。上述任一方案中优选的是，按质量计，包括以下各组份NaCNO45％，KCNO10％，Na2CO37％，K2CO335％，Li2CO32.5％，Na2SO40.5％。上述任一方案中优选的是，按质量计，包括以下各组份NaCNO40％，KCNO15％，Na2CO37％，K2CO330％，KCl5％，Li2CO32.5％，Na2SO40.5％。上述任一方案中优选的是，按质量计，包括以下各组份NaCNO35％，KCNO20％，Na2CO310％，K2CO320％，KCl5％，KOH5％，Li2CO33％，Na2SO42％。本专利技术还提供一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐的制备方法，包括以下步骤：(1).配制：将NaCNO，KCNO，Na2CO3，K2CO3，KCl，KOH，Li2CO3，Na2SO4按配方比例混合均匀；(2)熔炼.：将配制好的原料盐放入坩埚炉中熔炼；(3).舀盐冷却：将已经熔炼完成的氮化盐熔融液舀出倒入冷却盘中冷却凝固；(4).包装：将冷却后的氮化盐包装到定制的成品包装袋中，包装入库。上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中熔炼温度为600℃～630℃，时间为9～16小时。上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中冷却时间为5～10小时，冷却至室温。本专利技术还提供一种上述用于QPQ工艺的环保型氮化盐的应用方法，包括以下步骤：(1)按体积和密度来计算氮化盐的添加量；(2)在氮化盐浴温度条件下添加氮化盐；上述任一方案中优选的是，步骤(1)中氮化盐密度为2100千克/立方米。上述任一方案中优选的是，步骤(2)中氮化盐浴温度范围为500℃‐630℃。上述任一方案中优选的是，步骤(2)中氮化盐采用直接添加的方式添加到氮化盐浴中。本专利技术各组份的作用及反应原理如下：1、NaCNO和KCNO为氮化盐的基础成分，用来提供氮化盐中的氰酸根离子【CNO-】，之后再由氰酸根离子【CNO-】分解出活性氮原子【N】，为盐浴提供氮势，从而达到渗氮的目的。其反应方程式如下：2、Na2CO3和K2CO3为氮化盐的熔盐介质成分，二者混合融化一方面可以平衡和盐浴的钠钾离子比例，另一方面可以降低混合熔盐的溶点，为渗氮提供一个适宜的渗氮温度区间。3、KOH含钾量高，成本低，可以作为提升氮化盐钾离子浓度，平衡氮化盐钠钾离子比的高效成分。4、KCL为氮化盐的熔盐介质成分之一，一方面钾离子可以用来平衡氮化盐浴的钠钾离子浓度，另一方面Cl离子可以腐蚀溶解金属表面的覆盖膜，对渗氮起到一定的催渗作用。5、Li2CO3是氮化盐浴的稳定剂，用来扩大氮化盐的温度适宜范围。Li2CO3一方面可以提高氮化盐浴在高温条件下的稳定性，另一方面可以降低氮化盐浴的熔点，进一步提高盐浴在低温下的流动性。合理的碳酸锂含量可以显著提高氮化盐的稳定性。6、Na2SO4是氧化剂成份，起到抑制氮化盐浴中的氰根离子浓度，降低盐浴毒性的作用。其机理是：氮化盐浴中氰酸根离子会自动分解出有毒成份氰根离子【CN-】，而硫酸根离子SO42-在盐浴中会自动分解出活性氧原子，活性氧原子就会和盐浴中的氰根离子反应，又生成氰酸根离子，从而起到去除有毒成分氰根离子【CN-】的作用。QPQ工艺氮化盐浴固有的环境危害之一就是盐浴本身会自动分解出剧毒的氰根离子，有些机构提供的QPQ工业盐在使用过程中，盐浴氰根离子含量会高达6％-7％，甚至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐，以氰酸钠为主要成份，其特征在于：按质量计，包括以下各组份NaCNO 35%‑55% ，KCNO 0%‑20% ，Na2CO3 5%‑10% ，K2CO3 15%~35% ，KCl 0%‑15% ，KOH 0%‑10% ， Li2CO3 0%‑5% ，Na2SO4 0%‑2%。

【技术特征摘要】
1.一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐，以氰酸钠为主要成份，其特征在于：按质量计，包括以下各组份NaCNO35%-55%，KCNO0%-20%，Na2CO35%-10%，K2CO315%~35%，KCl0%-15%，KOH0%-10%，Li2CO30%-5%，Na2SO40%-2%。2.如权利要求1所述的一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐，其特征在于：按质量计，包括以下各组份NaCNO40%-50%，KCNO5%-10%，Na2CO35%-10%，K2CO320%~30%，KCl5%-10%，KOH0%-10%，Li2CO32.5%-5%，Na2SO40.5%-2%。3.如权利要求1所述的一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐，其特征在于：按质量计，包括以下各组份NaCNO50%，KCNO5%，Na2CO35%，K2CO320%，KCl10%，KOH5%，Li2CO34%，Na2SO41%。4.如权利要求1所述的一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐，其特征在于：按质量计，包括以下各组份NaCNO45%，KCNO10%，Na2CO37%，K2CO335%，Li2CO32.5%，Na2SO40.5%。5.如权利要求1所述的一种用于QPQ工艺的环保型氮化盐，其特征在于：按质量计，包括以下各组份NaCNO...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯永松，
申请(专利权)人：成都晟翔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51