一种面向QPQ工艺的氮化盐成分半自动检测仪器，包括样品光谱检测系统，包括外围控制电路系统、数据采集电路系统、嵌入式测量与控制系统。所述样品光谱检测系统包括、氰酸盐含量光谱检测模块、氰化物含量光谱检测模块、铁离子含量光谱检测模块。所述样品光谱检测系统连接数据采集电路系统。所述嵌入式测量与控制系统通过串口连接数据采集电路系统，计算氮化盐样品中氰酸盐、氰化物和铁三个组分的含量。所述嵌入式测量与控制系统通过串口连接外围控制电路系统。外围控制电路系统连接样品光谱检测系统。本实用新型专利技术能够代替目前碳氮共渗QPQ表面处理工艺的氰酸盐、氰化物和铁三种关键必控成分含量的人工实验分析，重复性好，准确度高，能够为工件表面QPQ处理工艺质量控制提供重要技术支持。
【技术实现步骤摘要】
本技术为一种面向QPQ表面处理工艺的氮化盐成分半自动检测仪器，涉及工业生产过程质量控制技术和环境安全监测
技术介绍
QPQ（“Quench—Polish-Quench”的缩写）是一种盐浴复合工件表面处理技术。该技术目前在国内得到大量的推广应用，尤其在汽车、摩托车、轴类产品、电子零件、纺机、机床、电器开关、工模具上使用效果非常突出。其具有增强工件的耐磨性、耐腐蚀性和耐疲劳性、并且工艺过程成本低、低碳环保的技术优势，而使用氮化盐的碳氮共渗表面处理工艺应用最为广泛，目前工业生产的氮化盐主要含有氰酸盐、氰化物和铁离子三种成分，其中氰酸盐含量是直接影响工件表面处理质量的主要因素，铁离子含量则一方面影响工件表面生成化合物的疏松度，另一方面和氰化物含量一样是需要严格控制以防污染环境。因此，从工业过程质量控制的角度看需要重点控制氮化盐中氰酸盐和铁的含量，而从环保的角度看又需要控制氮化盐中氰化物和铁离子的含量，如通常汽车零部件表面QPQ工艺氮化盐中氰酸盐成分（以氰酸根CNO- 分子量计）应控制在35%-38%的范围内，而氰化物的含量（以氰根CN-分子量计）应小于5%，铁离子的含量应小于0.02%。由此可见，对氮化盐成分的精确检测是QPQ工艺质量控制和环保要求的重要依据，但是，目前分析仪器市场却没有能够同时检测氮化盐中上述三种物质成分及含量的仪器，并且应用该工艺的不同行业和不同生产单位对氮化盐中上述三种物质含量的控制要求又均不相同，所以目前大多数相关行业，如东风汽车液压动力有限公司等均配备专门技术人员，人工取样，通过化学滴定法检测分析氮化盐中三种物质成分的含量，然而人工实验检测重复性差，很难为工件表面QPQ处理工艺的质量控制提供精确的技术支持与分析参考，这正是我国目前工件表面碳氮共渗QPQ处理工艺面临的一个技术难题。此外，由于碳氮共渗工艺是在钛合金熔炉中高温下进行的，因此不宜对上述氮化盐中的三种成分含量实现在线监测分析，只宜取样冷却至室温后精确称量再加蒸馏水定容成规定浓度范围的样品溶液后进行含量检测，因此适合半自动仪器检测分析。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现在碳氮共渗QPQ表面处理工艺过程氮化盐中氰酸盐、氰化物和铁离子的含量需要人工取样、人工实验分析的技术现状及其难以为工艺质量控制提供精确数据参考的技术难题，提供一种面向QPQ工艺的氮化盐成分（氰酸盐、氰化物和铁离子）半自动检测仪器，可广泛应用于汽车、摩托车、轴类产品、电子零件、纺机、机床、电器开关、工模具等行业工件表面碳氮共渗QPQ处理工艺的质量控制。本技术所采用的技术方案是：一种面向QPQ工艺的氮化盐成分半自动检测仪器，包括样品光谱检测系统、外围控制电路系统、数据采集电路系统、嵌入式测量与控制系统。所述样品光谱检测系统包括氰酸盐含量光谱检测模块、氰化物含量光谱检测模块、铁离子含量光谱检测模块。所述样品光谱检测系统连接数据采集电路系统，数据采集电路系统用于采集样品光谱检测系统中的各个模块的多路模拟输出信号，转换为相应的多路数字信号。所述嵌入式测量与控制系统通过串口连接数据采集电路系统，并依据串口协议处理样品光谱检测系统的各路输出信号，计算氮化盐样品中氰酸盐、氰化物和铁各个组分的含量。所述嵌入式测量与控制系统通过串口连接外围控制电路系统。外围控制电路系统连接样品光谱检测系统，通过控制信号指令以控制LED光源的稳定运行及样品反应体系的搅拌与恒温。所述嵌入式测量与控制系统连接触控LCD显示器。所述样品光谱检测系统、数据采集电路系统、嵌入式测量与控制系统均连接电源模块。所述外围控制电路系统包括LED光源控制模块、磁力搅拌控制模块、水浴恒温控制模块。所述数据采集电路系统通过三路模拟信号的采集、过滤和抗干扰，高精度和快速转换成数字信号。所述嵌入式测量与控制系统包括32位ARM cortex-m3为内核的高性能微处理器芯片。所述氰酸盐含量光谱检测模块、氰化物含量光谱检测模块、铁离子含量光谱检测模块，每一个光谱检测模块均包括LED光源、准直透镜，样品反应检测室、聚焦透镜、光电二极管PD, 光电二极管PD连接信号调节电路；LED光源经准直透镜准直后，作为检测光束透过样品反应检测室，出射光速经聚焦透镜进入光电二极管PD的光窗，转换为与光强成正比的光电流，经信号调节电路实现电流电压转变、放大及滤波处理，最后输出模拟电压信号，送数据采集电路系统处理。所述样品反应检测室包括石英比色皿、不锈钢水槽，所述不锈钢水槽内盛超纯水，所述不锈钢水槽外壁安装有热电致冷器帕尔贴，不锈钢水槽外底部安装有直流电机，直流电机轴上安装有磁铁。所述石英比色皿内设有第一磁力搅拌子，用以搅拌样品反应体系；所述不锈钢水槽内设有第二磁力搅拌子用以维持均匀的恒温水浴温度场。所述不锈钢水槽上密封装配有一对石英玻璃光窗，用以通过样品检测所需平行光束。所述LED光源控制模块包括但不仅限于TPS61042恒流LED驱动芯片，用于通过PWM信号进行精确的亮度控制。所述水浴恒温控制模块包括热敏电阻、热电致温控模块TEC、集成电路芯片ADN8830，所述热敏电阻为MF58型玻璃封装负温度系数热敏电阻，浸入不锈钢水槽,所述热电致温控模块TEC即帕尔贴片，集成电路芯片ADN8830驱动热电致温控模块TEC。一种面向QPQ工艺的氮化盐成分半自动检测方法，被测氮化盐取样冷却至室温后，经精确称量、再加蒸馏水定容成规定浓度范围的样品溶液后，分别取一定体积的样品溶液与相应国家标准所述分析试剂混匀或按照规定程序转化后加入三个对应样品光谱检测室进行检测分析；所述氰酸盐含量检测采用间接检测方法，先通过化学方法把氰酸根CNO-转变为铵根NH4+，再依据标准GB7481-1987：水质 铵的测定 水杨酸分光光度法，通过对铵离子的测定，检测特征波长为697nm，间接实现对氰酸盐含量的检测。所述氰化物检测依据标准HJ484-2009：水质 氰化物的测定 异烟酸-巴比妥酸分光光度法，光谱检测特征波长为600nm；所述铁离子检测依据标准HJ345-2007：水质 铁的测定 邻菲啰啉分光光度法，光谱检测特征波长为510nm；本技术一种面向QPQ工艺的氮化盐成分半自动检测仪器，优点在于：1）、本技术能够代替目前碳氮共渗QPQ表面处理工艺的氰酸盐、氰化物和铁离子三种关键必控成分含量的人工实验分析，重复性好，准确度高，能够为工件表面QPQ处理工艺质量控制提供重要技术支持。2）、本技术采用的检测试剂抗干扰强、能在常温下进行使用，提高了光谱检测的精确度和重复性。3）、本技术对样品反应体系采样精确恒温控制技术和搅拌控制技术，提高了光谱检测的精确度和稳定性。4）、本技术基于相应检测模块所需特征波长LED光源和光电二极管单光谱探测技术，采用光谱分析代替常规的电极法检测氰酸盐、氰化物和铁的含量，测量范围宽、检测精度高、检测过程周期短。附图说明图1是本技术的检测方法流程图。图2是本技术的检测仪器的硬件连接示意图。图3是本技术的光谱检测模块的硬件连接示意图。图4是本技术的样品反应检测室结构示意图。图5是TPS61042恒流LED驱动控制电路图。图6是ADN8830内部结构与恒温控制原理图。图7是本技术的氰酸盐含量测定标本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面向QPQ工艺的氮化盐成分半自动检测仪器，包括样品光谱检测系统、外围控制电路系统、数据采集电路系统、嵌入式测量与控制系统；其特征在于：所述样品光谱检测系统包括氰酸盐含量光谱检测模块、氰化物含量光谱检测模块、铁离子含量光谱检测模块；所述样品光谱检测系统连接数据采集电路系统，数据采集电路系统用于采集样品光谱检测系统中的各个模块的多路模拟输出信号，转换为相应的多路数字信号；所述嵌入式测量与控制系统通过串口连接数据采集电路系统；所述嵌入式测量与控制系统通过串口连接外围控制电路系统，外围控制电路系统连接样品光谱检测系统，所述嵌入式测量与控制系统连接触控LCD显示器。
【技术特征摘要】
1.一种面向QPQ工艺的氮化盐成分半自动检测仪器，包括样品光谱检测系统、外围控制电路系统、数据采集电路系统、嵌入式测量与控制系统；其特征在于：所述样品光谱检测系统包括氰酸盐含量光谱检测模块、氰化物含量光谱检测模块、铁离子含量光谱检测模块；所述样品光谱检测系统连接数据采集电路系统，数据采集电路系统用于采集样品光谱检测系统中的各个模块的多路模拟输出信号，转换为相应的多路数字信号；所述嵌入式测量与控制系统通过串口连接数据采集电路系统；所述嵌入式测量与控制系统通过串口连接外围控制电路系统，外围控制电路系统连接样品光谱检测系统，所述嵌入式测量与控制系统连接触控LCD显示器。2.根据权利要求1所述一种面向QPQ工艺的氮化盐成分半自动检测仪器，其特征在于：所述样品光谱检测系统、数据采集电路系统、嵌入式测量与控制系统均连接电源模块。3.根据权利要求1所述一种面向QPQ工艺的氮化盐成分半自动检测仪器，其特征在于：所述外围控制电路系统包括LED光源控制模块、磁力搅拌控制模块、水浴恒温控制模块。4.根据权利要求1所述一种面向QPQ工艺的氮化盐成分半自动检测仪器，其特征在于：所述嵌入式测量与控制系统包括32位ARM cortex-m3为内核的高性能微处理器芯片。5.根据权利要求1所述一种面向QPQ工艺的氮化盐成分半自动检测仪器，其特征在于：所述氰酸盐含量光谱检测模块、氰化物含量光谱检测模块、铁离子含量光谱检测模块，每一个光谱检测模块均包括LED光源、准直透镜（a），样品反应检测室（b）、聚焦透镜（c）、光电二极管（PD）, 光电二极管（PD）连接信号调节电路；LED光源经准直透镜（a）准直后，作为检测...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏康林，胡滨，谢瑛柯，武新，高亮，余四海，
申请(专利权)人：魏康林，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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