QPQ处理过程中存在的化学反应式

QPQ 处理技术是一种属于金属表面热处理的技术，是氮碳共渗盐浴和氧化盐浴的结合，因为氮碳共渗盐浴中主体是渗氮，所以也把渗氮、碳工艺简称为渗氮工艺，氮碳共渗盐浴也称渗氮盐浴，渗氮和氧化工艺获得氮化物和氧化物的渗层组织，显著提高了金属的耐腐蚀和耐磨损性能。氮碳氧复合处理技术的工艺流程为：前处理→预热→盐浴氮化→盐浴氧化→冷却清洗→干燥→浸油。其中，预热、氮化、氧化是QPQ处理的核心工序。作为一种化学表面改性热处理技术，本期编者为大家梳理一下在该工艺过程中存在的化学反应。

1.预热工序中的化学反应

      预热是把被预热工件放入空气炉进行预热，主要是烘干工件表面清洗完后的水分，一方面使工件不会带水进入氮化盐浴，引起不安全事故发生，另一方面提高工件进入氮化盐浴的温度，进一步提升盐浴氮化的渗层质量，减少工件表面变形和得到更加均匀的外观。预热的温度主要在 350-450℃ 进行预热，金属表面与空气中的氧发生反应，生成铁的氧化物，氧化反应的反应式如下：

     经过大量的试验发现，氧化物的形成对渗氮有益无害，却有着促进盐浴氮化的效果，氮化物更加容易形成，形成氮化物的反应式如下：

2.氮化工序中的化学反应

      作为最核心的工序，整个氮化过程是在氮化盐浴中发生的，预热充分的工件被带入氮化炉中进行处理，氮化盐浴中有着特定质量分数的氰酸根，在一定的温度下，氰酸根分解产生活性氮原子，氮原子与工件表面接触并渗入，在表面形成化合物层和扩散层，渗氮过程的反应式如下：

形成氮原子：

CNO-在氮化盐浴中分解产生的CO继续分解出活性C原子，并且在一定的温度下渗入工件，反应式如下：

形成氮化物：

3.氧化工序中的化学反应

     盐浴氧化的主要目的是利用氧化盐（ABI）将盐浴中的氰酸根和氰根离子进行分解为碳酸盐类的沉渣，这样便没有有害离子余留下来，从而保证了无毒的绿色环保要求，该过程的反应如下：

除了保证绿色环保之外，在氧化盐浴处理中，氧原子会和铁原子结合形成黑色氧化膜 Fe3O4，具体氧化反应式如下：

4.盐浴维护中的化学反应

随着生产的进行，氮化过程会逐渐消耗氰酸根，这时就需要通过盐浴维护使得氰酸根恢复到正常水准，氰酸根分解主要产物为氰酸根，活性氮原子、氰根。向氮化盐浴通空气时，盐浴中的氰根可以通过氧化的方法，生产氰酸根，从而可以提高氰酸根浓度，其化学反应式如下：

在大量生产的条件下，通常采用添加调整盐的方式使碳酸根转化为氰酸根，其化学反应式如下：

5.理化检测中的化学反应