QPQ技术的应用及展望

QPQ技术的应用及展望
1 QPQ技术简介
QPQ技术是近年来新兴的一种表面热处理技术，其实质是盐浴氮碳共渗后再进行盐浴氧化的表面复合处理工艺。经过QPQ盐浴处理的黑色金属具有一定的耐磨性和良好的抗腐蚀性，且零件变形小，处理过程无公害、节能，因而在机械行业得到推广应用。
1.1QPQ处理后的抗腐蚀性能
   为验证QPQ技术的抗腐蚀性能，相关QPQ技术处理厂家曾对几种不同材料、不同工艺处理的样品按同样的试验条件，按ASTM B117标准（美国材料试验协会标准）进行盐雾试验。试验温度35±2℃，相对湿度＞95%，采用5%NaCl水溶液喷雾，以样件开始生锈的时间作为抗腐蚀标准。根据相关技术资料对试验结果的对比分析可知,QPQ处理后零部件具有的抗腐蚀性是1Cr18Ni9Ti不锈钢的5倍，是镀硬铬处理后的70倍，是发黑处理后的280倍（见图1）。因此，经过QPQ技术处理后的黑色金属零件具有良好的抗腐蚀性能。

图1 盐雾试验对比结果 

1.2 QPQ处理工艺简介   
    QPQ技术的工艺过程一般为：清洗—装夹（工装固定）—预热—氮化—氧化—浸油及抛光等，其中预热、氮化及氧化分别在3个炉子里进行。核心氮化主要在氮化炉里进行，在工件表层渗入碳、氮等元素。渗层深度与处理效果直接相关，渗层深度越大，零件的耐磨性、抗腐蚀性越好。     
1.3 应用效果       
   经过QPQ盐浴处理后，零部件的硬度和耐磨性得到提高的同时，抗腐蚀性能也得到提高，因此可代替常规的淬火（离子氮化、高频淬火等）—回火—发黑（镀铬）等多道工序，大大缩短生产周期，降低生产成本。大量的生产数据表明，QPQ 处理与渗碳淬火相比，可以节能50%；相比镀硬铬，可以节约成本30%。因此，QPQ 技术具有较高的性价比。受现有技术条件及成本因素等的影响，如果客户零部件的抗腐蚀性能要求为：中性盐雾试验≥96h。根据图1，常规镀铬、镀锌及发黑防腐等工艺已不能满足客户零部件的抗腐蚀需求。通过引入QPQ技术，对轴承座、销轴等精密件进行防腐处理，获得了一定的耐磨性和良好的抗腐蚀性，且零件变形小，处理过程无公害、节能。
2 QPQ技术应用中存在的问题
在产品试验过程中，发现应用QPQ技术容易出现以下两个问题： 
（1）一般认为，QPQ处理后零件尺寸不变或变形很小，可以直接进行组装，但产品试验过程中发现，对于配合精度要求较高的零部件（如轴承座、销轴等），这是一个致命的错误。若零部件进行QPQ处理前没有考虑尺寸变化因素，容易导致QPQ处理后部分零部件的尺寸超差，进而导致配合关系不能满足设计要求。
（2）因通过QPQ技术得到的渗层深度较小，在QPQ处理前应避免零件出现飞边、毛刺等缺陷，否则零件经QPQ处理后，一旦飞边、毛刺被破坏，腐蚀容易从此开始蔓延。
3 QPQ处理前的工艺控制
   应用QPQ技术时，除了要根据工艺上的独特要求，在操作中进行严格控制外，还应针对以上两个问题，进行如下工艺控制：
  （1）与QPQ处理厂家配合，抽取部分零部件进行处理前后的尺寸对比，摸索出零部件尺寸变化规律。结果显示：QPQ处理后，零部件外径尺寸膨胀，内孔尺寸缩小；一般外径涨大0.01~0.02mm，内孔缩小0.02~0.03mm，且与零件尺寸大小关系不大。
根据以上分析结果，在零部件加工（QPQ处理前）过程中，应适当调整零部件的尺寸公差，以控制QPQ处理后的零部件尺寸精度，使其满足装配时的精度要求。
（2）尽量提高零部件的加工精度，避免飞边、毛刺等加工缺陷存在，保证零部件表面粗糙度 Ra=12.5μm是最低限度。
4 QPQ技术的应用展望
目前，QPQ技术已经在汽车、航空、军工、石油机械、机械零部件等行业中得到了广泛应用，并在生产过程中总结出了很多有效的工艺控制方法。
QPQ技术也在不断发展，第二代QPQ技术———深层QPQ技术已开发成功，其化合层深度已由原有的0.015~0.020mm 增加到0.03~0.05mm。由于化合层深度的成倍增加，经深层QPQ处理后零部件的各种性能也大幅提高。相关试验数据表明，45钢经深层QPQ处理后，在失重抗蚀试验中的抗腐蚀性能为普通QPQ处理后抗腐蚀性能的12倍以上，在盐雾一抗腐蚀性试验中的抗腐蚀性能为普通QPQ处理后抗腐蚀性能的1倍以上。如果将深层QPQ技术与密封剂结合使用，盐雾试验中的抗腐蚀性能可达300h以上。当然，设计要求越高，其成本也相应增加，这就要求设计者根据使用要求确定抗腐蚀方案。
5 结束语
随着QPQ技术的不断发展，以及人们对QPQ技术的不断认识，QPQ技术必将在更多行业中得到更加广泛的应用。