隨著現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)的發(fā)展 ,對(duì)金屬材料的性能提出了更高的要求 ,特別是 20 世紀(jì) 70 年代中期 ,世界范圍內(nèi)對(duì)環(huán)保的重視 ,許多老的鹽浴表面強(qiáng)化方法因采用氰化物而紛紛被淘汰 ,但汽車等工業(yè)的迅速發(fā)展 ,不僅不能缺少這類技術(shù) ,而且迫切要求開發(fā)一種耐磨性更高、抗蝕性更好的新金屬鹽浴表面強(qiáng)化技術(shù)。世界著名的德國(guó)迪高沙公司(Degussa) 就是順應(yīng)科技發(fā)展的要求 ,率先開發(fā)出原料中不含氰化物的鹽浴配方 ,并增加了一道可以徹底分解殘余氰根的氧化工序 ,這種新的鹽浴復(fù)合處理技術(shù)不僅做到了原料無毒、不污染環(huán)境 ,而且使金屬表面的耐磨性、抗蝕性有更大的提高 ,且工件處理前后變形微小。
美國(guó)科林公司( Kolene) 引進(jìn)這一技術(shù) ,工件處理后增加一道拋光工序 ,拋光后再氧化一次 ,從而使工件表面粗糙度大大降低 ,外觀賞心悅目 ,同時(shí)使金屬表面的抗蝕性、耐磨性進(jìn)一步提高 ,這就是 QPQ 技術(shù)。
此項(xiàng)新技術(shù)已在機(jī)器制造業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。
1、在汽車零件上的應(yīng)用
汽車是 QPQ 鹽浴復(fù)合處理技術(shù)第一大應(yīng)用行業(yè)。汽車的曲軸、凸輪軸、氣簧、扭轉(zhuǎn)盤、氣門等零件年處理量由數(shù)百萬件到數(shù)千萬件 ,而氣門的處理量竟達(dá) 3.45 億件。
1.曲軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一。它承受復(fù)雜的彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷和一定的沖擊載荷 ,軸頸表面還要承受磨損。它的破壞形式是在軸頸和曲柄過渡的圓角處產(chǎn)生疲勞裂紋及軸頸表面的嚴(yán)重磨損。用傳統(tǒng)熱處理方法難以在表面硬度、心部的強(qiáng)度及變形小等同時(shí)達(dá)到要求。四川某廠按日本圖樣生產(chǎn)的汽車曲軸 ,材料為 45 鋼 ,采用調(diào)質(zhì)處理后 ,再作 QPQ 鹽浴復(fù)合處理 ,在大量生產(chǎn)條件下 ,化合物層深度達(dá)到 15μm 以上 ,表面硬度達(dá)到 600HV 以上 ,超過了日本要求的技術(shù)指標(biāo) :化合物層深度為 13μm 以 上 ,硬度為 500HV。曲軸徑處理后的使用性能及使用壽命都有明顯改善和提高。
2.凸輪軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中又一重要零件 ,它和氣門挺桿組成一對(duì)摩擦副。凸輪軸除在工作過程中承受一定的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷以外 ,主要是凸輪部分承受變化的擠壓應(yīng)力和與挺桿的摩擦。凸輪軸的主要損壞形式是凸輪部分磨損和粘著磨損 ,以及凸輪表面因擠壓應(yīng)力的反復(fù)作用而造成麻點(diǎn)或表面剝落。因此凸輪軸除了要求有一定的強(qiáng)度和剛性以外 ,還應(yīng)具有良好的耐疲勞性能和耐磨性能。而QPQ 鹽浴復(fù)合處理技術(shù)特點(diǎn)在于 :化合物具有極高的耐磨性 ,可以減少磨擦系數(shù) ,從而減少凸輪的磨損 ,避免粘著現(xiàn)象的產(chǎn)生 ,同時(shí)由于擴(kuò)散層可以大幅度提高疲勞強(qiáng)度 ,減少凸輪表面產(chǎn)生麻點(diǎn)或剝落的可能性 ,延長(zhǎng)凸輪軸的使用壽命。例如上海桑塔納轎車廠生產(chǎn)的合金鑄鐵凸輪軸 ,經(jīng) QPQ 鹽浴復(fù)合處理后 ,滲層的硬度和深度都超過了該廠要求的指標(biāo) ,而在外觀和防銹性能方面優(yōu)于原上海桑塔納產(chǎn)品。
3.汽車的氣門是在高溫狀態(tài)下工作的零件 ,尤其是在排氣門與氣缸相接觸的面 ,溫度高達(dá) 600～700 ℃。因此它要求工作面耐熱蝕、熱疲勞、耐磨損。氣門經(jīng)預(yù)熱處理并達(dá)到規(guī)定的要求后再進(jìn)行 QPQ鹽浴復(fù)合處理 ,可在其表面形成 5μm 以上的化合物層 ,使氣門在高溫狀態(tài)下的耐蝕、耐磨、耐疲勞性能大幅度提高。我國(guó)幾家專業(yè)氣門廠家應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)后 ,其產(chǎn)品性能明顯提高。美國(guó)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門經(jīng) QPQ 鹽浴復(fù)合處理后 ,其耐磨性比鍍硬鉻高2倍 ,并成功地解決了六價(jià)鉻公害問題
2、在模具制造上的應(yīng)用
QPQ 鹽浴復(fù)合處理技術(shù)廣泛適用各類模具 ,主要用于提高已熱處理的模具壽命或直接用于替代模具的熱處理。
近年來鋁合金建筑型材的用量迅速增加 ,用于鋁合金成型的模具消耗量也隨之增加 ,這類成型模具在中外合資企業(yè)或外資企業(yè)都采用 H13 (0135 %C 5 %Cr 1. 5 %Mo 1 %V 1 %Si) 熱作模具鋼制造。H13鋼模具經(jīng)淬火回火 ,然后再作 QPQ 鹽浴復(fù)合處理后 ,在模具內(nèi)孔形成厚度 10μm 以上的化合物層 ,硬度在900HV 以上。四川省的幾家鋁材廠及湖北某汽車廠生產(chǎn)的擠壓模具經(jīng)上述處理后 ,模具的使用壽命均提高了 2～3 倍。
成都某廠的汽車橡膠油封圈模具 ,原來采用 45 鋼淬火 ,但由于模具內(nèi)腔形狀復(fù)雜 ,熱處理時(shí)拋光面的粗糙度遭到破壞 ,腔內(nèi)許多花紋無法再加工 ,粗糙度和尺寸精度達(dá)不到要求 ,因而壓制不出合格的橡膠油封圈。為了壓制出合格的橡膠油封圈 ,該廠將 45 鋼制模具先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理 ,硬度達(dá)到 220HBS 左 右 ,以便降低精車加工的粗糙度 ,內(nèi)部花紋手工刻出 ,模具加工好以后進(jìn)行 570 ℃、2h 氮化的QPQ 鹽浴復(fù)合處理。模具表面形成氧化膜、15μm 左右的化合物層和 015mm 左右的擴(kuò)散層 ,用這種方法制造的模具成本低 ,壽命長(zhǎng) ,精度高 ,壓制的橡膠密封圈質(zhì)量達(dá)到了日本進(jìn)口產(chǎn)品的水平 ,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
3、在刀具上的應(yīng)用
QPQ 鹽浴復(fù)合處理技術(shù)在刀具上的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。無論是常用的鉆頭、銑刀還是其它刀具 ,經(jīng) QPQ鹽浴復(fù)合處理后 ,刀具的使用壽命明顯提高 ,尤其是在挽救廢品刀具使其恢復(fù)并提高表面硬度方面有獨(dú)特功能。有關(guān)研究部門曾分別對(duì) 3 家工具廠的鉆頭進(jìn)行了 QPQ 鹽浴復(fù)合處理前后的壽命對(duì)比試驗(yàn)。
試驗(yàn)結(jié)果如表 1。

結(jié)果表明 ,鉆頭經(jīng) QPQ 鹽浴復(fù)合處理后可使鉆頭的壽命提高 2～3 倍。
4 　結(jié)束語
QPQ 鹽浴復(fù)合處理技術(shù)發(fā)展到今天 ,其用途大都集中在提高產(chǎn)品的耐磨性、抗蝕性和減小變形方面 ,而在大量代替鍍鉻、代替不銹鋼、硬質(zhì)合金和銅等方面的研究工作卻開展較少 ,有著巨大的開發(fā)潛力。如大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際使用情況表明 ,QPQ 鹽浴復(fù)合處理可使普通碳鋼的抗蝕性超過鍍鉻的 10倍以上 ,這對(duì)于有效解決鍍鉻的六價(jià)鉻公害問題而具有重大的社會(huì)意義。又如銅價(jià)格較貴 ,是國(guó)家的戰(zhàn)略物資 ,根據(jù)磨損試驗(yàn) ,如將 45 鋼與青銅制造一對(duì)摩擦副改成 45 鋼與白口鑄鐵 ,并實(shí)行 QPQ 鹽浴復(fù)合處理 ,則其耐磨性成 10 倍提高 ,由此看來 ,鑄鐵代替青銅 ,不但降低成本 ,耐磨性也得到了提高。QPQ 鹽浴復(fù)合處理技術(shù)的核心 :無公害的鹽浴配方雖然長(zhǎng)期由德國(guó)迪高沙公司獨(dú)家壟斷 ,但我國(guó)機(jī)械部成都工具研究所經(jīng)十余年的研究 ,終于獨(dú)立開發(fā)了新的鹽浴配方。專家鑒定該技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平 ,無公害水平優(yōu)于國(guó)外技術(shù) ,該項(xiàng)技術(shù)已列為“九五”期間國(guó)家級(jí)重點(diǎn)推廣項(xiàng)目 ,并已在我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益