[發明專利]一種面向QPQ工藝的氮化鹽成分半自動檢測儀器

有效

• 申請號: 201610482880.X
• 申請日: 2016-06-27
• 公開（公告）號: CN105954218B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 魏康林;胡濱;謝瑛珂;武新;高亮;余世海
• 申請（專利權）人: 魏康林
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G05D23/24;C23C8/54
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 楊采良

技術領域

本發明為一種面向QPQ表面處理工藝的氮化鹽成分半自動檢測儀器，涉及工業生產過程質量控制技術和環境安全監測技術領域。

背景技術

QPQ（“Quench—Polish-Quench”的縮寫）是一種鹽浴復合工件表面處理技術。該技術目前在國內得到大量的推廣應用，尤其在汽車、摩托車、軸類產品、電子零件、紡機、機床、電器開關、工模具上使用效果非常突出。其具有增強工件的耐磨性、耐腐蝕性和耐疲勞性、并且工藝過程成本低、低碳環保的技術優勢，而使用氮化鹽的碳氮共滲表面處理工藝應用最為廣泛，目前工業生產的氮化鹽主要含有氰酸鹽、氰化物和鐵離子三種成分，其中氰酸鹽含量是直接影響工件表面處理質量的主要因素，鐵離子含量則一方面影響工件表面生成化合物的疏松度，另一方面和氰化物含量一樣是需要嚴格控制以防污染環境。因此，從工業過程質量控制的角度看需要重點控制氮化鹽中氰酸鹽和鐵的含量，而從環保的角度看又需要控制氮化鹽中氰化物和鐵離子的含量，如通常汽車零部件表面QPQ工藝氮化鹽中氰酸鹽成分（以氰酸根CNO^- 分子量計）應控制在35%-38%的范圍內，而氰化物的含量（以氰根CN^-分子量計）應小于5%，鐵離子的含量應小于0.02%。由此可見，對氮化鹽成分的精確檢測是QPQ工藝質量控制和環保要求的重要依據，但是，目前分析儀器市場卻沒有能夠同時檢測氮化鹽中上述三種物質成分及含量的儀器，并且應用該工藝的不同行業和不同生產單位對氮化鹽中上述三種物質含量的控制要求又均不相同，所以目前大多數相關行業，如東風汽車液壓動力有限公司等均配備專門技術人員，人工取樣，通過化學滴定法檢測分析氮化鹽中三種物質成分的含量，然而人工實驗檢測重復性差，很難為工件表面QPQ處理工藝的質量控制提供精確的技術支持與分析參考，這正是我國目前工件表面碳氮共滲QPQ處理工藝面臨的一個技術難題。

此外，由于碳氮共滲工藝是在鈦合金熔爐中高溫下進行的，因此不宜對上述氮化鹽中的三種成分含量實現在線監測分析，只宜取樣冷卻至室溫后精確稱量再加蒸餾水定容成規定濃度范圍的樣品溶液后進行含量檢測，因此適合半自動儀器檢測分析。

發明內容

本發明的目的在于針對現在碳氮共滲QPQ表面處理工藝過程氮化鹽中氰酸鹽、氰化物和鐵離子的含量需要人工取樣、人工實驗分析的技術現狀及其難以為工藝質量控制提供精確數據參考的技術難題，提供一種面向QPQ工藝的氮化鹽成分（氰酸鹽、氰化物和鐵離子）半自動檢測儀器，可廣泛應用于汽車、摩托車、軸類產品、電子零件、紡機、機床、電器開關、工模具等行業工件表面碳氮共滲QPQ處理工藝的質量控制。

本發明所采用的技術方案是：

一種面向QPQ工藝的氮化鹽成分半自動檢測儀器，包括樣品光譜檢測系統、外圍控制電路系統、數據采集電路系統、嵌入式測量與控制系統。所述樣品光譜檢測系統包括氰酸鹽含量光譜檢測模塊、氰化物含量光譜檢測模塊、鐵離子含量光譜檢測模塊。所述樣品光譜檢測系統連接數據采集電路系統，數據采集電路系統用于采集樣品光譜檢測系統中的各個模塊的多路模擬輸出信號，轉換為相應的多路數字信號。所述嵌入式測量與控制系統通過串口連接數據采集電路系統，并依據串口協議處理樣品光譜檢測系統的各路輸出信號，計算氮化鹽樣品中氰酸鹽、氰化物和鐵各個組分的含量。所述嵌入式測量與控制系統通過串口連接外圍控制電路系統。外圍控制電路系統連接樣品光譜檢測系統，通過控制信號指令以控制LED光源的穩定運行及樣品反應體系的攪拌與恒溫。

所述嵌入式測量與控制系統連接觸控LCD顯示器。

所述樣品光譜檢測系統、數據采集電路系統、嵌入式測量與控制系統均連接電源模塊。

所述外圍控制電路系統包括LED光源控制模塊、磁力攪拌控制模塊、水浴恒溫控制模塊。

所述數據采集電路系統通過三路模擬信號的采集、過濾和抗干擾，高精度和快速轉換成數字信號。

所述嵌入式測量與控制系統包括32位ARM cortex-m3為內核的高性能微處理器芯片。

所述氰酸鹽含量光譜檢測模塊、氰化物含量光譜檢測模塊、鐵離子含量光譜檢測模塊，每一個光譜檢測模塊均包括LED光源、準直透鏡，樣品反應檢測室、聚焦透鏡、光電二極管PD, 光電二極管PD連接信號調節電路；LED光源經準直透鏡準直后，作為檢測光束透過樣品反應檢測室，出射光速經聚焦透鏡進入光電二極管PD的光窗，轉換為與光強成正比的光電流，經信號調節電路實現電流電壓轉變、放大及濾波處理，最后輸出模擬電壓信號，送數據采集電路系統處理。