在金屬熱處理中,基鹽和再生鹽是與鹽浴爐使用密切相關(guān)的兩個(gè)核心概念,主要涉及鹽浴的初始配置與循環(huán)利用。以下從定義、組成、作用及再生處理技術(shù)等方面展開說明:
一、基鹽:鹽浴的基礎(chǔ)原料
基鹽指鹽浴爐初始使用時(shí)配置的基礎(chǔ)鹽類混合物,是鹽浴的核心成分。其組成根據(jù)熱處理工藝需求(如溫度范圍、工件材料)設(shè)計(jì),通常由單一或多種無機(jī)鹽按特定比例混合而成,主要用于提供穩(wěn)定的加熱介質(zhì)環(huán)境。
1. 基鹽的典型組成
基鹽的種類取決于鹽浴的功能(加熱、保護(hù)、控冷),常見類型包括:
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中性鹽浴基鹽:以氯化物為主(如NaCl、KCl、BaCl?),用于中高溫加熱(600~1200℃),目標(biāo)是提供均勻加熱并防止氧化(需封閉爐膛)。
典型配比:NaCl(40%)+ KCl(40%)+ BaCl?(20%),共晶溫度約500℃,最高使用溫度1200℃。
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硝鹽浴基鹽:以硝酸鹽為主(如NaNO?、KNO?),用于低溫加熱(150~500℃),兼具加熱與冷卻功能(如等溫淬火)。
典型配比:NaNO?(50%)+ KNO?(50%),共晶溫度約218℃,最高使用溫度500℃。
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堿性鹽浴基鹽:添加碳酸鹽(如Na?CO?、K?CO?)調(diào)節(jié)堿度,中和酸性雜質(zhì)(如HCl),延長(zhǎng)鹽浴壽命。
2. 基鹽的核心作用
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提供穩(wěn)定熱源:熔融鹽的高導(dǎo)熱性確保工件均勻加熱,減少變形。
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隔絕空氣:封閉鹽浴爐中,熔融鹽覆蓋工件表面,阻止氧氣、二氧化碳接觸,避免氧化脫碳。
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工藝適配性:通過調(diào)整基鹽成分(如硝鹽比例),可控制冷卻速度,滿足淬火、回火等不同工藝需求。
二、再生鹽:鹽浴老化的修復(fù)與循環(huán)利用
再生鹽指對(duì)使用后的老化鹽浴進(jìn)行處理(去除雜質(zhì)、恢復(fù)性能)后,可重新投入使用的鹽類混合物。鹽浴長(zhǎng)期使用后會(huì)因吸收雜質(zhì)(如金屬氧化物、碳黑、水分)而“老化”,導(dǎo)致流動(dòng)性下降、加熱不均,需通過再生處理延長(zhǎng)使用壽命,降低成本。
1. 鹽浴老化的原因
鹽浴老化的本質(zhì)是雜質(zhì)積累,主要來源包括:
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空氣氧化:鹽浴表面與空氣接觸,吸收O?、CO?,生成氧化物(如Na?O、K?O)或碳酸鹽(如Na?CO?)。
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工件帶入:工件表面的氧化皮、油污、鐵屑等脫落后進(jìn)入鹽浴,形成碳黑、Fe?O?等雜質(zhì)。
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水分滲透:鹽類吸濕性強(qiáng)(尤其硝鹽),吸收空氣中的水分后水解生成酸性物質(zhì)(如HCl、HNO?),腐蝕設(shè)備并破壞鹽浴穩(wěn)定性。
2. 再生鹽的處理工藝
再生鹽的關(guān)鍵是通過物理或化學(xué)方法去除老化鹽浴中的雜質(zhì),恢復(fù)其原有性能。典型流程如下:
(1)物理凈化:撈渣與過濾
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人工撈渣:鹽浴表面漂浮的黑色碳黑、氧化皮等浮渣需定期用鐵鏟或?qū)S霉ぞ咔宄ǜ邷夭僮餍璺雷o(hù))。
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機(jī)械過濾:使用耐高溫濾網(wǎng)(如鎳鉻合金網(wǎng))或沉淀槽分離細(xì)小顆粒雜質(zhì)(如金屬粉末、氧化物),提升鹽浴流動(dòng)性。
(2)化學(xué)凈化:添加凈化劑
對(duì)于深度老化的鹽?。ㄈ缯扯蕊@著增加、表面發(fā)黑),需添加化學(xué)凈化劑與雜質(zhì)反應(yīng),通過沉淀或吸附去除:
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堿性凈化劑(如Na?CO?、CaO):中和酸性雜質(zhì)(如HCl、HNO?),生成中性鹽(如NaCl、CaCl?),減少腐蝕。
反應(yīng)示例:Na?CO? + 2HCl = 2NaCl + CO?↑ + H?O。
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吸附性凈化劑(如活性碳、硅藻土、硅鈣合金):吸附鹽浴中的有機(jī)雜質(zhì)(如油污分解產(chǎn)物)和細(xì)小顆粒,改善鹽浴清潔度。
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氧化性凈化劑(如NaNO?):在高溫下分解產(chǎn)生O?,氧化還原性雜質(zhì)(如Fe2?),生成易沉淀的氧化物(如Fe?O?)。
(3)成分調(diào)整與驗(yàn)證
再生后需檢測(cè)鹽浴的成分、熔點(diǎn)、粘度、pH值,確保符合工藝要求:
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成分分析:通過光譜分析(如XRF)檢測(cè)主鹽(NaCl、KNO?等)含量,補(bǔ)充損耗成分。
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熔點(diǎn)測(cè)試:使用熔點(diǎn)儀驗(yàn)證再生鹽的熔融溫度是否與原基鹽一致(偏差需≤20℃)。
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工藝驗(yàn)證:取少量再生鹽進(jìn)行加熱試驗(yàn),觀察流動(dòng)性、加熱均勻性,確認(rèn)無異常后重新投入使用。
3. 再生鹽的性能與應(yīng)用
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性能恢復(fù):經(jīng)有效再生的鹽浴,其加熱均勻性、抗氧化性可恢復(fù)至初始基鹽的80%~90%(具體取決于老化程度)。
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成本效益:再生鹽可減少新鹽消耗(單次再生節(jié)約30%~50%成本),降低廢鹽處理費(fèi)用(危險(xiǎn)廢物處理成本高)。
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應(yīng)用限制:嚴(yán)重老化(如雜質(zhì)含量>15%)的鹽浴再生難度大,建議直接更換新鹽;含重金屬(如Cr、Ni)的廢鹽需按環(huán)保法規(guī)處理,不可再生后重復(fù)用于食品、醫(yī)療等領(lǐng)域工件。
三、再生鹽的實(shí)際應(yīng)用意義
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環(huán)保與經(jīng)濟(jì)性:通過再生技術(shù)減少新鹽開采和危險(xiǎn)廢物排放,符合綠色制造理念。
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工藝穩(wěn)定性:再生鹽浴性能穩(wěn)定,可避免因鹽浴老化導(dǎo)致的工件質(zhì)量波動(dòng)(如氧化層增厚、硬度不均)。
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中小型企業(yè)的實(shí)用選擇:對(duì)于批量小、鹽浴容量有限的中小企業(yè),再生技術(shù)可降低設(shè)備投資(無需頻繁更換鹽浴爐)和運(yùn)營(yíng)成本。
總結(jié)
基鹽是鹽浴工藝的基礎(chǔ)原料,決定了鹽浴的初始性能;再生鹽則通過處理老化鹽浴,實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用,是降低熱處理成本、提升環(huán)保效益的關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)鹽浴老化程度選擇合適的再生方法(物理撈渣+化學(xué)凈化),并嚴(yán)格驗(yàn)證再生鹽性能,確保工藝穩(wěn)定性。