QPQ技術(shù)的應(yīng)用及展望
1 QPQ技術(shù)簡(jiǎn)介
QPQ技術(shù)是近年來(lái)新興的一種表面熱處理技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是鹽浴氮碳共滲后再進(jìn)行鹽浴氧化的表面復(fù)合處理工藝。經(jīng)過(guò)QPQ鹽浴處理的黑色金屬具有一定的耐磨性和良好的抗腐蝕性，且零件變形小，處理過(guò)程無(wú)公害、節(jié)能，因而在機(jī)械行業(yè)得到推廣應(yīng)用。
1.1QPQ處理后的抗腐蝕性能
為驗(yàn)證QPQ技術(shù)的抗腐蝕性能，相關(guān)QPQ技術(shù)處理廠家曾對(duì)幾種不同材料、不同工藝處理的樣品按同樣的試驗(yàn)條件，按ASTM B117標(biāo)準(zhǔn)（美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)。試驗(yàn)溫度35±2℃，相對(duì)濕度＞95%，采用5%NaCl水溶液噴霧，以樣件開(kāi)始生銹的時(shí)間作為抗腐蝕標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)相關(guān)技術(shù)資料對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析可知,QPQ處理后零部件具有的抗腐蝕性是1Cr18Ni9Ti不銹鋼的5倍，是鍍硬鉻處理后的70倍，是發(fā)黑處理后的280倍（見(jiàn)圖1）。因此，經(jīng)過(guò)QPQ技術(shù)處理后的黑色金屬零件具有良好的抗腐蝕性能。
圖1 鹽霧試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果
1.2 QPQ處理工藝簡(jiǎn)介
QPQ技術(shù)的工藝過(guò)程一般為：清洗—裝夾（工裝固定）—預(yù)熱—氮化—氧化—浸油及拋光等，其中預(yù)熱、氮化及氧化分別在3個(gè)爐子里進(jìn)行。核心氮化主要在氮化爐里進(jìn)行，在工件表層滲入碳、氮等元素。滲層深度與處理效果直接相關(guān)，滲層深度越大，零件的耐磨性、抗腐蝕性越好。
1.3 應(yīng)用效果
經(jīng)過(guò)QPQ鹽浴處理后，零部件的硬度和耐磨性得到提高的同時(shí)，抗腐蝕性能也得到提高，因此可代替常規(guī)的淬火（離子氮化、高頻淬火等）—回火—發(fā)黑（鍍鉻）等多道工序，大大縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，QPQ 處理與滲碳淬火相比，可以節(jié)能50%；相比鍍硬鉻，可以節(jié)約成本30%。因此，QPQ 技術(shù)具有較高的性價(jià)比。受現(xiàn)有技術(shù)條件及成本因素等的影響，如果客戶零部件的抗腐蝕性能要求為：中性鹽霧試驗(yàn)≥96h。根據(jù)圖1，常規(guī)鍍鉻、鍍鋅及發(fā)黑防腐等工藝已不能滿足客戶零部件的抗腐蝕需求。通過(guò)引入QPQ技術(shù)，對(duì)軸承座、銷軸等精密件進(jìn)行防腐處理，獲得了一定的耐磨性和良好的抗腐蝕性，且零件變形小，處理過(guò)程無(wú)公害、節(jié)能。
2 QPQ技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題
在產(chǎn)品試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用QPQ技術(shù)容易出現(xiàn)以下兩個(gè)問(wèn)題：
（1）一般認(rèn)為，QPQ處理后零件尺寸不變或變形很小，可以直接進(jìn)行組裝，但產(chǎn)品試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于配合精度要求較高的零部件（如軸承座、銷軸等），這是一個(gè)致命的錯(cuò)誤。若零部件進(jìn)行QPQ處理前沒(méi)有考慮尺寸變化因素，容易導(dǎo)致QPQ處理后部分零部件的尺寸超差，進(jìn)而導(dǎo)致配合關(guān)系不能滿足設(shè)計(jì)要求。
（2）因通過(guò)QPQ技術(shù)得到的滲層深度較小，在QPQ處理前應(yīng)避免零件出現(xiàn)飛邊、毛刺等缺陷，否則零件經(jīng)QPQ處理后，一旦飛邊、毛刺被破壞，腐蝕容易從此開(kāi)始蔓延。
3 QPQ處理前的工藝控制
應(yīng)用QPQ技術(shù)時(shí)，除了要根據(jù)工藝上的獨(dú)特要求，在操作中進(jìn)行嚴(yán)格控制外，還應(yīng)針對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題，進(jìn)行如下工藝控制：
（1）與QPQ處理廠家配合，抽取部分零部件進(jìn)行處理前后的尺寸對(duì)比，摸索出零部件尺寸變化規(guī)律。結(jié)果顯示：QPQ處理后，零部件外徑尺寸膨脹，內(nèi)孔尺寸縮小；一般外徑漲大0.01~0.02mm，內(nèi)孔縮小0.02~0.03mm，且與零件尺寸大小關(guān)系不大。
根據(jù)以上分析結(jié)果，在零部件加工（QPQ處理前）過(guò)程中，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整零部件的尺寸公差，以控制QPQ處理后的零部件尺寸精度，使其滿足裝配時(shí)的精度要求。
（2）盡量提高零部件的加工精度，避免飛邊、毛刺等加工缺陷存在，保證零部件表面粗糙度 Ra=12.5μm是最低限度。
4 QPQ技術(shù)的應(yīng)用展望
目前，QPQ技術(shù)已經(jīng)在汽車、航空、軍工、石油機(jī)械、機(jī)械零部件等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并在生產(chǎn)過(guò)程中總結(jié)出了很多有效的工藝控制方法。
QPQ技術(shù)也在不斷發(fā)展，第二代QPQ技術(shù)———深層QPQ技術(shù)已開(kāi)發(fā)成功，其化合層深度已由原有的0.015~0.020mm 增加到0.03~0.05mm。由于化合層深度的成倍增加，經(jīng)深層QPQ處理后零部件的各種性能也大幅提高。相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，45鋼經(jīng)深層QPQ處理后，在失重抗蝕試驗(yàn)中的抗腐蝕性能為普通QPQ處理后抗腐蝕性能的12倍以上，在鹽霧一抗腐蝕性試驗(yàn)中的抗腐蝕性能為普通QPQ處理后抗腐蝕性能的1倍以上。如果將深層QPQ技術(shù)與密封劑結(jié)合使用，鹽霧試驗(yàn)中的抗腐蝕性能可達(dá)300h以上。當(dāng)然，設(shè)計(jì)要求越高，其成本也相應(yīng)增加，這就要求設(shè)計(jì)者根據(jù)使用要求確定抗腐蝕方案。
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著QPQ技術(shù)的不斷發(fā)展，以及人們對(duì)QPQ技術(shù)的不斷認(rèn)識(shí)，QPQ技術(shù)必將在更多行業(yè)中得到更加廣泛的應(yīng)用。
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