QPQ技术简介

QPQ技术简介

一、QPQ技术简介

QPQ盐浴复合处理技术的名称源于它是在氮化盐浴和氧化盐浴两种盐浴中处理工件，实现了氮化工序和氧化工序的复合；渗层组织上是氮化物和氧化物的复合；性能上是耐磨性和抗蚀性的复合；工艺上是热处理技术和防腐技术的复合。

“QPQ”是英文Quench—Polish—Quench的字头缩写。原意为淬火（快冷）—抛光—淬火（快冷），从专业上来讲，这种说法不够确切，但在国际上已经习惯地沿用至今。

通常表面硬化技术只能提高金属表面的耐磨性，表面抗蚀技术一般只能提高金属表面的抗蚀性，而QPQ盐浴复合处理技术则可以同时大幅度提高金属表面的耐磨性和抗蚀性，提高的幅度均比常规硬化和抗蚀技术高10倍以上，因此它被称为冶金学领域内的革命性新技术。同时该技术还具有工件几乎不变形、无公害、节能等优点。

QPQ盐浴复合处理技术的核心是其无公害的盐浴配方。该配方由德国迪高沙公司实行可口可乐式的独家国际垄断，以向用户提供成品生产用盐（从不提供盐浴配方）和生产设备的方式向世界各国进行成套技术转让。

该技术开发以后，世界上一些著名的大公司率先从德国引进了成套技术。美国通用电器公司（GE）用这项新技术成功地取代了内燃机车缸套的镀硬铬工艺，消除了六价铬对环境的污染，并提高了产品的耐磨性和抗蚀性。美国康明斯公司利用此项技术解决了进、排气门的耐磨抗蚀问题。德国大众轿车的凸轮轴，奥地利斯太尔重型汽车驱动桥减速器的内齿轮也采用了这项技术。该技术几乎被日本所有汽车厂家采用，其中以本田公司最有代表性，该公司有五座大型自动化设备分设于国内外，处理零件达150多种，年处理量达6万吨。

二、QPQ技术的渗层性能及特点

1）极高的耐磨性

在MM200型试验机上进行了严格的滑动磨损试验，40Cr钢经QPQ盐浴复合处理后，耐磨性可以达到常规淬火的30倍，低碳钢渗碳淬火的14倍，离子氮化的2.8倍,镀硬铬的2.1倍。

对45钢进行的滚动磨损试验取得了与滑动磨损试验类似的结果。

国外对40Mn钢进气门和5Cr21Mn9Ni4N钢排气门耐磨性比较试验，结果说明经QPQ盐浴复合处理的气门的耐磨性比镀硬铬的气门大都高2倍左右。

2）好的抗蚀性

A) 露天放置试验

在四川盆地潮湿的条件下，进行了室外露天遮雨放置试验，这更接大大多数产品的存放条件，45钢经QPQ盐浴复合处理后，抗蚀性可以达到镀硬铬的16倍，1Cr13不锈钢的26倍，1Cr18Ni9Ti不锈钢的4.5倍。

B) 盐雾试验

在试验室条件下进行了标准的5% NaCl 水溶液盐雾试验，经QPQ盐浴复合处理的45钢抗盐雾腐蚀能力为1Cr18Ni9Ti不锈钢的5倍，镀装饰铬的35 倍，1Cr13不锈钢的40 倍，镀硬铬的70倍，发黑的280倍。

C）失重试验

国外比较了几种防腐技术在盐雾试验时的失重情况：QPQ盐浴复合处理后失重仅为0.3g/m2,盐浴软氮化为12.3g/m2，镀铬为7.2g/m2，镀镍为2.9g/m2。QPQ盐浴复合处理技术的抗蚀性在这种条件下远远高于盐浴软氮化、镀铬和镀镍。

3）好的耐疲劳性能

QPQ盐浴复合处理技术可以使钢、铁、铁基粉末冶金材料的疲劳强度提高20—200%。疲劳强度提高幅度的大小受基体材料的种类、预处理状态、QPQ盐浴复合处理的工艺参数等因素的影响。

调质状态的45钢QPQ盐浴复合处理后疲劳强度提高40%多。

4）极微小的变形

由于QPQ盐浴复合处理技术的处理温度低于钢的相变温度，处理过程中基体不会发生组织转变，因此没有组织应力产生。所以它比发生组织转变的常规淬火、高频淬火、渗碳淬火所产生的变形小得多。

处理前后工件尺寸变化极小是QPQ盐浴复合处理技术的一大特点，利用这一特点解决了很多常规方法无法解决的变形难题。在盐浴状态正常时，处理前后工件尺寸的变化量大约为0.01mm左右,通常外径增大0.005mm,内孔缩小

0.005mm。

三、QPQ技术与相邻技术比较

1）与盐浴软氮化比较

首先由于盐浴软氮化的盐浴中含有1—3%的氰根，清洗工件的排放水污染环境，这种方法现在已经被禁止使用。QPQ盐浴复合处理则不污染环境，完全符合环保排放标准。

其次原盐浴软氮化盐浴中的有效成分氰酸根的含量仅为16—28%，QPQ盐浴复合处理技术渗氮盐浴中的氰酸根含量高达32—38%。因此盐浴中的氮势更高，氮的渗入速度更快。

由于盐浴氮化后增加一道氧化工序，因此QPQ盐浴复合处理技术处理后，工件的抗蚀性远远高于盐浴软氮化。

2）与气体软氮化和离子氮化比较

气体软氮化虽然不用氰化物作原料，但反应产物中仍然含有剧毒的氰化氢气体，。例如，由氨气和吸热式气体构成的气体软氮化气氛中，氰化氢含量高达620×10―6，即使在气体排放口点燃也达不到排放标准。因此气体软氮化并非无公害。

国外对盐浴氮碳共渗技术（盐浴软氮化）与气体氮碳共渗技术（气体软氮化）及离子氮化技术进行了严格的磨损试验，其结果是盐浴渗氮的耐磨性最好，最稳定。如果将上述盐浴渗氮件进一步做氧化处理，即实现QPQ盐浴复合处理的全过程，耐磨性会进一步提高。其抗蚀性更是气体软氮化和离子氮化无法与之相比的。

3）与渗碳和碳氮共渗比较

渗碳工件淬火以后得到的表面渗层组织为淬火回火状态的含碳马氏体，有时含有一定量的Fe3C碳化物。碳氮共渗工件淬火后的表面渗层组织不是单纯的马氏体，其中含有一定数量的氮，所以耐磨性比单纯渗碳件高。QPQ 盐浴复合处理技术的主体工艺是盐浴渗氮，盐浴渗氮的表面层为氮化物层，耐磨性比渗碳和碳氮共渗高得多。

采用QPQ盐浴复合处理代替渗碳和碳氮共渗除了提高耐磨性以外，常常为了减少工件的变形，当然工件的抗蚀性也会大大提高。

4）与高频淬火和整体淬火比较

由于QPQ盐浴复合处理技术的工艺温度低，在钢的相变点以下，因此与高频淬火和整体淬火相比，工件的变形小得多。高频淬火和整体淬火件改用此技术，除了提高耐磨性外，大都为了解决淬火变形问题。

QPQ盐浴复合处理技术代替整体淬火的前提条件是处理前工件本身的整体强度能够达到技术要求，因为QPQ盐浴复合处理除极薄、极小件（<5mm）外，对工件的整体强度影响不大。当然工件可以先进行正火或调质，以便提高工件的心部强度。

5）与电镀抗蚀技术比较

即使碳钢QPQ盐浴复合处理以后，也具有极高的抗蚀性，在5%NaCl +H2O2溶液中浸泡22h后试件的重量损失比较，在相同的试验条件下，镀硬铬（20μm），镀装饰铬（10μm铜+ 10μm铬），镀镍，三层复合镀（18μm铜+ 12μm镍+ 1μm 铬）和QPQ盐浴复合处理样品的重量损失分别为7.8g, 4,0g , 1.7g , 0.5g ,和0.5g。盐浴复合处理技术的抗蚀性与三层复合镀处于同一水平,远远高于其他三种电镀工艺。

同时应指出，除镀硬铬以外，一般的电镀防护层不具备高的耐磨性，而QPQ盐浴复合处理技术赋予金属的耐磨性比普通的硬化技术还高。

常规的镀铬技术存在着严重的环境污染问题，其六价铬离子的公害问题比氰化物的危害还大，并且难以消除。

另外，与电镀技术相比，QPQ盐浴复合处理技术成本低廉，它的投资成本和能源成本均不到镀硬铬的一半。它的处理成本只有镀硬铬的60%多，低于Cu—Ni—Cr三层复合镀，可以说这是一种物美价廉的抗蚀新技术。

四、QPQ盐浴复合处理技术的实际应用

QPQ盐浴复合处理技术由于完全消除了对环境的污染，特别是渗层具有极高的耐磨性、抗蚀性，且变形极小，因此它的应用面极为广泛，应用范围不断扩大。

该技术适用于多种材料，包括纯铁、结构钢、工具钢、不锈耐热钢、铸铁及铁基粉末冶金件。可以代替软氮化、离子氮化等表面强化工艺，大量代替高频淬火、渗碳淬火等硬化工艺，大大提高金属表面的耐磨性。可以代替发黑、镀硬铬、镀装饰铬、镀镍、铜—镍—铬三层镀等表面防腐技术，大大提高金属表面的抗蚀性，降低生产成本。

在QPQ技术的应用中主要包括替代国外技术，用于国外引进产品；提高零件的耐磨性和使用寿命；提高零件的抗蚀性和解决热处理变形等几大类，现仅就其中有代表性的产品加以说明。此外，还有很多零件，如机车车辆件，冶金机械件，化工机械件，塑料机械件，饲料机械件，液压件，农机件，仪器仪表件及照相机件等各种零件也采用了这项技术，这里不作叙述。

1）汽车、摩托车零件的应用

汽车、摩托车是QPQ盐浴复合处理技术应用最多的行业。在国外汽车的曲轴、凸轮轴、气簧、扭转盘等汽车零件的年处理量由数百万件到数千万件，而气门的处理量竟达3.45亿件。

凸轮轴生产厂采用该技术大量处理凸轮轴，不仅渗层指标达到产品图纸技术要求，而且经台架试验确认产品性能也达到了技术要求。

QPQ盐浴复合处理技术已在专业气门厂大量用于进气门和排气门的生产，十年来生产的气门已在国内多家汽车厂大量装机使用。