本发明属于氮化盐制造技术领域，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。
背景技术：
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的发明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。该发明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。
技术实现要素：
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，本发明提供一种用于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％。
本发明还提供一种用于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。
本发明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。
本发明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％，甚至高达10％，这是有巨大的环境风险的。本发明的na2so4成份可确保氮化盐浴中的氰根离子浓度处于微量含量，从而保证了氮化盐浴在使用过程中的无毒。
其反应方程式如下：
氮化盐浴氰酸根分解出有毒的氰根离子：
氮化盐硫酸根离子分解出活性氧原子：
氰根被活性氧原子氧化消耗
硫酸根离子【so42-】在氮化盐浴中的分解是缓慢进行的，在实际使用中随着氮化盐的不断消耗和新盐的不断添加，可以把盐浴中的硫酸根离子【so42-】始终维持在一个较低的浓度含量下，从而确保氮化盐浴在生产过程中氰根离子【cn-】含量始终处于微量状态下。
有益效果
本发明提供一种用于qpq工艺的环保型氮化盐，该氮化盐以氰酸钠、碳酸钾为主要成份，无毒无污染，在使用过程中，该盐在使用中具有如下有益效果：
(1)本发明的氮化盐在熔炼和使用时，环保无废气污染，本发明的氮化盐在熔炼过程中没有化学反应进行，只是一个熔化和离子混融重组的过程，整个过程之间不会释放氨气等刺激性气体，不污染环境，是一种环保型的氮化盐。本氮化盐配方和尿素型氮化盐配方相比，采用本配方的氮化盐每熔炼1千克，则会减少0.2立方米的氨气排放，按中国每年熔炼1万吨氮化炉的量来估算，则本发明每年可以减少200万立方米的氨气排放总量。
(2)生产熔炼简单：本发明的氮化盐在生产熔炼时，没有化学反应进行，没有废气释放，生产熔炼时，只需要混合熔化即可，不需要处理废气，不需要长时间的熔炼，生产简单易行。
(3)本发明的氮化盐在长期使用条件下，可自动将氮化盐浴中毒性成份【cn‐】离子的含量控制在微量状态(＜＜1％)：本发明的氮化盐含有分解氮化盐氰根离子的成份，可以自动氮化盐浴中的氰根离子，从而起到确保生产过程环保无毒的作用。
(4)、长期使用稳定性好：本发明的氮化盐含有稳定盐浴的成分，li2co3是氮化盐浴的稳定剂，长期使用稳定性好。
具体实施方式
为了更好理解本发明的技术方案和优点，以下通过具体实施方式，对本发明做进一步说明。
实施例1
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，最优配方组成为nacno50％，kcno5％，na2co35％，k2co320％，kcl10％，koh5％，li2co34％，na2so41％。
在使用过程中，本发明各组份的作用及反应原理如下：
本发明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，为渗氮提供一夜适宜的渗氮温度区间。
3、koh作为平衡氮化盐钠钾离子比，提升氮化盐钾含量高效成分。
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％，甚至高达10％，这是有巨大的环境风险的。本发明的na2so4成份可确保氮化盐浴中的氰根离子浓度处于微量含量，从而保证了氮化盐浴在使用过程中的无毒。
本实施例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；
熔炼工艺：630℃熔炼混融15小时；
(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至室温；
(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。
本实施例的环保型氮化盐的应用方法，包括以下步骤：
(5)添加量计算方法：按体积和密度来计算氮化盐的添加量。本氮化盐密度为2100千克/立方米。
(6)添加温度：在氮化盐浴温度从室温到650℃温度条件下均可添加使用。
(3)添加方式：本氮化盐可直接添加到氮化盐浴中。
实施例2
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，配方组成为nacno35％，kcno20％，na2co310％，k2co320％，kcl5％，koh5％，li2co33％，na2so42％。
本实施例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。
熔炼工艺：600℃熔炼混融9小时；
(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。
本实施例的环保型氮化盐的应用方法，包括以下步骤：
(1)添加量计算方法：按体积和密度来计算氮化盐的添加量。本氮化盐密度为2100千克/立方米。
(2)添加温度：在氮化盐浴温度从室温到650℃温度条件下均可添加使用。
(3)添加方式：本氮化盐可直接添加到氮化盐浴中。
实施例3
一种用于qpq工艺的环保型氮化盐，和实施例1不同的是，按质量计，配方组成为nacno55％，na2co35％，k2co330％，koh5％，li2co34％，na2so41％。
实施例4
一种用于qpq工艺的环保型氮化盐，和实施例1不同的是，按质量计，配方组成为nacno45％，kcno10％，na2co37％，k2co335％，li2co33％。
实施例5
一种用于qpq工艺的环保型氮化盐，和实施例1不同的是，按质量计，配方组成为nacno40％，kcno15％，na2co37％，k2co330％，kcl5％，li2co32.5％，na2so40.5％。
对比例1
一种用于qpq工艺的环保型氮化盐，和实施例1不同的是，按质量计，配方组成为nacno60％，kcno10％，na2co37％，k2co315％，kcl5％，li2co32.5％，na2so40.5％
对比例2
一种用于qpq工艺的环保型氮化盐，和实施例1不同的是，按质量计，配方组成为nacno30％，kcno20％，na2co37％，k2co335％，kcl5％，li2co32.5％，na2so40.5％。
对比例3
一种用于qpq工艺的环保型氮化盐，和实施例1不同的是，按质量计，配方组成为nacno35％，kcno10％，na2co37％，k2co340％，kcl5％，li2co32.5％，na2so40.5％。
对比例4
一种用于qpq工艺的环保型氮化盐，和实施例1不同的是，按质量计，配方组成为nacno45％，kcno20％，na2co37％，k2co310％，kcl15％，li2co32.5％，na2so40.5％。
上述实施例1、实施例2、实施例3和对比例1、对比例2、对比例3、对比例4制备的环保型氮化盐配方特点情况对比如表1所示：
表1不同实施例制备的环保型氮化盐配方特点情况对比
由表1可知，本发明提供一种用于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％。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。nacno或者kcno含量在上述范围之外，无论是过大还是过小，盐浴稳定性差，产生的氮化盐均不能稳定使用。
本申请是以氰酸钠和碳酸钾为主要成份。不论其他配比如何搭配，只要是以氰酸钠和碳酸钾为主要成分，则在本配方的权利要求范围以内。
需要说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。