QPQ在高尔夫球头的应用

在高尔夫球运动中，击球距离主要受高尔夫球头击球面的硬度和抗拉伸强度的影响，在击球的瞬间，击球面要承受相当大的冲击力和一定程度的弯矩，所以只有这两项指标均较高时，才能保证将更多的挥杆击球力传递给球，才能打的远，打的准，按照使用者预定的飞行轨道运动。
应用QPQ复合处理技术来提高球头的硬度、耐腐蚀性是一种可靠的方法。

1  球头材料
  本次实验球头的材料是45号钢，一种优质碳素结构钢，对应日标S45C, 美标: 1045，德C45。其特征是相比普通A3钢，具有更高的强度，抗变形能力。

1.1  化学成分

1.2  主要用途
45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好， 45号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45号钢优越的机械性能，常将45号钢表面淬火（高频淬火或者直接淬火），这样就能得到需要的表面硬度。

2  QPQ技术工艺流程

2.1  表面清洗前处理
零件表面的洁净度与处理后的效果成正比，表面有氧化皮、铁锈、异物、水渍、油渍等都会影响氮原子的渗入，有异物附着的区域与干净的区域处理完后回有明显的色差，影响整体外观标准，对一些有高标准的外观要求的零件就会产生成次品。
表面附着的异物带入氮化炉也会影响盐浴的质量。

2.2  预热
预热到一定温度时再进入氮化炉中，避免氮化炉骤然降温，烘干工装夹具与产品在清洗时附着的水分，以免与高温盐浴发生激烈反应，向四周迸溅，避免烫伤。在高温的条件下金属表面也会生成一层氧化膜，对氮碳的渗入具有一定的帮助。

2.3  氮碳共渗
为QPQ主要工序，渗剂在一定温度下分解出氮、碳原子并向工件表面吸附、扩散形成化合物层（Fe2~3N）、扩散层的过程，这是QPQ等够达到高耐磨性、腐蚀性能的关键因素。

2.4  氧化
获得Fe3O4氧化膜，使得表面呈现黑色外观，增强耐腐蚀性能。同时分解由夹具工件上附着的氰根，生成碳酸盐盐渣，达到无公害的条件。

2.5  抛光
在盐浴复合处理后不可避免的要在工件的最外表面形成一层疏松层，化合物层按照化合物致密的程度可分为致密的化合物层，有着孔隙、不致密的疏松层。疏松层过厚会降低表面硬度，耐腐蚀性能，外观颜色也会不一致。所以用物理的方法去除外表面的疏松层，便可以解决这一问题。

2.6  二次氧化
抛光时会连带把氧化膜与疏松层一并抛掉，再次氧化可重新生成氧化膜。

QPQ工艺过程

3  实验结果
金相图片      5%硝酸酒精

QPQ处理前基体硬度；
试验值(Test Value):
    第1次(1 times):    d1=26.4810    d2=25.9960     HV=269.35
    第2次(2 times):    d1=25.8350    d2=25.0270     HV=286.73
    第3次(3 times):    d1=26.4810    d2=26.6420     HV=262.84
平均值(Average Vlaue):272.97             极差(Range): 23.89
最大值(Max. Vlaue):286.73             分散度(Disperse):  8.75%
最小值(Min. Vlaue):262.84

QPQ处理后表面硬度；
试验值(Test Value):
    第1次(1 times):    d1=17.2770    d2=17.7610     HV=604.20
    第2次(2 times):    d1=17.2770    d2=17.2770     HV=621.24
    第3次(3 times):    d1=17.2770    d2=17.6000     HV=609.79
平均值(Average Vlaue):611.74             极差(Range): 17.04
最大值(Max. Vlaue):621.24             分散度(Disperse):  2.79%

最小值(Min. Vlaue):604.20

渗氮层深度：

QPQ技术优点：
经QPQ表面处理后，工件表面能够得到一层良好物理、化学性能的化合物层。不仅能提高耐磨性、耐腐蚀性，还能得到优良的外观。
在按照国标GB/T10125进行中性盐雾实验后，经QPQ处理后的工件比常温发黑在耐腐蚀性方面有着质的提升，常温发黑的工件在20分钟就开始生锈，2h便已达到外观评级5级，经QPQ处理后的工件在60h后达到外观评级9级。由QPQ处理后工件金属表面得到的Fe2~3N化合物和Fe3O4氧化膜即使在大气、盐雾、弱酸、浓碱的复杂条件下具有优良的耐腐蚀性能。

由于化合物层的特性（由氮、碳原子渗入金属表面而生成的化合物），不像金属涂覆处理是附着在金属表面的，相比镀锌、发蓝、发黑而言化合物在运动载荷中体现出更好的结合力。化合物层高硬度的特性，在抛光的环节能达到更好的表面粗糙度。在经过二次氧化后能够得到均匀一直的亮黑色外观。

4  结语：
经过生产应用，证明QPQ应用在高尔夫球头上是合适的。QPQ复合处理技术是一种可以大幅提高耐磨性、耐腐蚀性能的金属表面处理技术。是渗氮工艺与氧化工艺的复合，氮化物与氧化物的复合，耐磨性与耐腐蚀性的复合，不仅能显著提高球头在室外复杂气象条件下使用的耐磨性、耐腐蚀性能，也能使球头表面得到均匀一致的亮黑色外观。