QPQ技術(shù)是一種可以同時(shí)大幅度提高金屬耐磨性和耐蝕性的表面改性技術(shù)在國(guó)外被認(rèn)為是冶金學(xué)領(lǐng)域內(nèi)具有巨大意義的新技術(shù),曾經(jīng)該技術(shù)的配方由德國(guó)迪高沙公司壟斷。20世紀(jì)80年代,成都工具研究所經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)研究自主開(kāi)發(fā)了QPQ技術(shù)的鹽浴配方,不僅打破了該公司的壟斷,而且在環(huán)保方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,大量替代了國(guó)外引進(jìn)技術(shù),創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,曾先后榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),四川省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng),是“九五”期間國(guó)家重點(diǎn)推廣的科技項(xiàng)目。QPQ表面處理可以減少刀具的摩擦系數(shù)。第二代QPQ替代電鍍
海洋油氣田的開(kāi)發(fā)開(kāi)采環(huán)境和工況極其惡劣,因此要求井下工具具有很高的強(qiáng)度和高耐磨、優(yōu)良自潤(rùn)滑性、耐腐蝕和耐沖蝕等綜合性能,氣相沉積、電鍍鎢合金、QPQ鹽浴復(fù)合處理等技術(shù)都可以提高表面硬度,但是又有各自的適應(yīng)特性,氣相沉積技術(shù)在提高工具耐磨和耐沖擊性能具有明顯的優(yōu)勢(shì),電鍍鎢合金技術(shù)在提高工件的耐蝕性能上占明顯優(yōu)勢(shì),而工研所QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)不僅在耐磨和耐沖蝕性具有優(yōu)勢(shì),同時(shí),還適合解決不銹鋼螺紋黏扣和金屬密封等問(wèn)題。表面防護(hù)QPQ替代電鍍QPQ表面處理可以使刀具具有更高的切削精度。
發(fā)黑處理的原理是使金屬表面產(chǎn)生一層黑色的氧化膜,以隔絕空氣達(dá)到防銹的目的,但是根據(jù)零件的不同,有時(shí)不會(huì)變?yōu)楹谏?,如Q235鋼在550℃高溫下氧化形成的氧化膜呈藍(lán)色,在130-150℃高溫下形成的氧化膜呈黑色。該工藝形成的氧化膜層厚度約0.5-1.5μm,且無(wú)硬度提升。發(fā)黑處理后的金屬零件表面的防銹油一旦揮發(fā)殆盡,則會(huì)變得易于生銹。而經(jīng)工研所QPQ處理后的金屬表面形成一層硬度較高的氮化物層,通常碳鋼材料可形成10-20μm的白亮層,這種氮化層具有極高的硬度和耐磨性,能夠有效提高金屬制品的表面硬度、耐磨性和耐蝕性。
汽車曲軸、凸輪軸、氣門、摩托車齒輪、連桿、球頭銷等,它承受復(fù)雜的彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷和一定的沖擊載荷,軸頸表面要承受磨損,凸輪部分承受變化的擠壓應(yīng)力以及在挺桿的摩擦等,因此要求材料表面具有良好的耐磨性與耐蝕性能。原來(lái)一般采用鍍硬鉻來(lái)增加表面的耐磨性與耐蝕性,但鍍鉻的六價(jià)鉻離子嚴(yán)重污染環(huán)境,因此必須采用環(huán)保的工藝方法代替。工研所QPQ技術(shù)是一種環(huán)保的工藝方法,其耐磨性比鍍硬鉻高2倍,耐蝕性比鍍硬鉻高20倍,因此用工研所QPQ技術(shù)代替鍍硬鉻,耐磨性和耐蝕性都會(huì)大幅度提高。QPQ表面處理可以使刀具具有更高的切削效率。
QPQ是英文“Quench-Polish-Quench”的首字母縮寫(xiě),釋義為“淬火-拋光-淬火”。拋光是產(chǎn)品進(jìn)行精細(xì)化處理的一種手段,還有噴丸(拋丸)、噴砂、研磨??筛鶕?jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求(如外光要求、粗糙度要求、鹽霧時(shí)間要求)選擇合適的精細(xì)化處理方式。拋光是指利用機(jī)械、化學(xué)或者電化學(xué)的方式使工件表面粗糙度降低,以獲得光亮平整的表面,QPQ常見(jiàn)的拋光方式有振動(dòng)拋光、桿式拋光、布倫拋光以及羊毛刷手動(dòng)拋光等;噴丸主要通過(guò)去除工件表面的疏松層與氧化膜來(lái)提供工件的機(jī)械性能和防腐性能,經(jīng)過(guò)工研所QPQ處理的42CrMo工件進(jìn)行拋丸處理,發(fā)現(xiàn)工件表面氧化膜去除,化合物層完好,耐蝕性提高;噴砂的破壞力強(qiáng)于噴丸,在使用過(guò)程中通常使用80目以上的玻璃砂,噴砂工藝不僅應(yīng)用于后處理上,對(duì)于某些不銹鋼產(chǎn)品,為確保產(chǎn)品外觀,在QPQ處理前也需要進(jìn)行噴砂處理以消除表面殘余應(yīng)力;研磨是通過(guò)研具與工件在一定壓力下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)工件表面進(jìn)行精整加工,主要應(yīng)用于表面粗糙度較高、精密零件采用的工藝,加工精度可達(dá)IT5~01,表面粗糙度可達(dá)Ra0.63~0.01μm,研磨方法一般可分為濕研、干研和半干研,目前使用較多的一般是銅棒研磨。QPQ表面處理可以有效地提高刀具的抗腐蝕性能。不銹鋼QPQ疲勞強(qiáng)度
經(jīng)過(guò)QPQ表面處理的刀具具有更好的切削效果和壽命。第二代QPQ替代電鍍
H13作為應(yīng)用較為廣且具有代表性的熱作模具鋼,在高溫下因擁有較高的熱硬性、沖擊韌性、耐磨性以及切削加工性,所以通常應(yīng)用于熱擠壓和壓鑄模具的制造。由于H13模具鋼在服役過(guò)程中表面會(huì)受到一定程度的磨損與腐蝕,所以利用表面技術(shù)來(lái)提高H13模具鋼的性能,延長(zhǎng)使用壽命具有重要的意義。經(jīng)過(guò)工研所QPQ處理后,表面硬度增加,由基體的490HV增加到1100HV,且磨損失重量不到基體的十分之一,造成該現(xiàn)象的原因是經(jīng)過(guò)QPQ工藝處理后,CrN和Fe2~3N等高硬度、高耐磨氮化物以及低摩擦系數(shù)Fe3O4形成于H13模具鋼表面,使其表現(xiàn)出良好的抗磨損性能。第二代QPQ替代電鍍