軟氮化和硬氮化是兩種不同的表面處理技術,硬氮化工藝又稱為滲氮,應用于載荷大、接觸疲勞相對要求高的工件,強調滲層深度的工件,方法上分為氣體滲氮和離子滲氮,滲氮處理的溫度通常在480~540℃范圍(既要保持工件的心部的調質硬度又要使滲氮層的硬度達到要求值),處理的時間隨著深度的不同而不同,一般為15~70h,甚至更長;軟氮化工藝又稱氮碳共滲或鐵素體氮碳共滲,工研所QPQ是作為典型的軟氮化,在500~580℃下對鋼件表面同時滲入氮、碳原子的化學表面熱處理工藝,滲氮為主,滲入少量的碳,碳的加入使表面化合物層(白亮層)的形成和性能得到改善,氮碳共滲適合范圍很廣,幾乎適用于所有常用的鋼種和鑄鐵。成都工具研究所有限公司的QPQ表面處理技術可以有效地提高刀具的切削精度。氮化鹽浴QPQ滲層
成都工研所的QPQ技術是金屬表面處理領域內的高新技術。從專業技術上來講,這種技術實際上是低溫鹽浴滲氮加鹽浴氧化或低溫鹽浴氮碳共滲加鹽浴氧化,是一種鹽浴復合處理技術。該技術是在氮化鹽浴和氧化鹽浴兩種鹽浴中處理工件,實現了滲氮工序和氧化工序的復合,滲層組織上是氮化物和氧化物的復合,性能上是耐磨性和抗蝕性的復合,工藝上是熱處理技術和防腐技術的復合。QPQ技術處理后的工件,其耐磨性和抗蝕性比常規處理和表面防腐技術有明顯提高,同時工件幾乎不變形,還具有節能等優點。成都工研所的QPQ技術打破了德國對該技術的國際壟斷,并先后榮獲國家科技進步二等獎、四川省科技進步一等獎,同時是國家重點推廣新項目。該技術已廣泛應用于汽車、模具等多個領域,取得了明顯的經濟效益和社會效益。深層QPQ氮碳共滲成都工具研究所有限公司的QPQ表面處理技術可以增加刀具的使用壽命,降低維護成本。
工研所于上世紀80年代打破國際壟斷,成功自主研發QPQ技術。其中的技術關鍵是自主開發了成分獨特的氮化鹽浴的配方,其中添加了一種特殊的氧化劑,使鹽浴中的有害氰酸根含量保持在質量分數為0.2%以下,為德國的的10%,達到了國際先進水平。同時鹽浴中的有效成分氰酸根含量長期保持穩定。同時還開發了能夠徹底分解氰酸根的氧化鹽浴配方,因此完成了環保的QPQ技術開發的全過程。同時,工研所能為客戶提供詳細技術資料,成套工藝方案,設備圖紙,成套專業設備(根據客戶實際需求設計咨詢),長期供應生產用鹽,技術咨詢,現場咨詢服務,幫助客戶達到穩定投產,并實行終身技術服務。
QPQ是英文“Quench-Polish-Quench”的首字母縮寫,釋義為“淬火-拋光-淬火”。拋光是產品進行精細化處理的一種手段,還有噴丸(拋丸)、噴砂、研磨。可根據產品的技術要求(如外光要求、粗糙度要求、鹽霧時間要求)選擇合適的精細化處理方式。拋光是指利用機械、化學或者電化學的方式使工件表面粗糙度降低,以獲得光亮平整的表面,QPQ常見的拋光方式有振動拋光、桿式拋光、布倫拋光以及羊毛刷手動拋光等;噴丸主要通過去除工件表面的疏松層與氧化膜來提供工件的機械性能和防腐性能,經過工研所QPQ處理的42CrMo工件進行拋丸處理,發現工件表面氧化膜去除,化合物層完好,耐蝕性提高;噴砂的破壞力強于噴丸,在使用過程中通常使用80目以上的玻璃砂,噴砂工藝不僅應用于后處理上,對于某些不銹鋼產品,為確保產品外觀,在QPQ處理前也需要進行噴砂處理以消除表面殘余應力;研磨是通過研具與工件在一定壓力下的相對運動對工件表面進行精整加工,主要應用于表面粗糙度較高、精密零件采用的工藝,加工精度可達IT5~01,表面粗糙度可達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延長刀具的使用壽命。
海洋油氣田的開發開采環境和工況極其惡劣,因此要求井下工具具有很高的強度和高耐磨、優良自潤滑性、耐腐蝕和耐沖蝕等綜合性能,氣相沉積、電鍍鎢合金、QPQ鹽浴復合處理等技術都可以提高表面硬度,但是又有各自的適應特性,氣相沉積技術在提高工具耐磨和耐沖擊性能具有明顯的優勢,電鍍鎢合金技術在提高工件的耐蝕性能上占明顯優勢,而工研所QPQ鹽浴復合處理技術不僅在耐磨和耐沖蝕性具有優勢,同時,還適合解決不銹鋼螺紋黏扣和金屬密封等問題。QPQ表面處理可以顯著提高刀具的硬度和耐磨性。QPQ鹽浴
QPQ表面處理可以改善刀具的表面光潔度,減少切削時的摩擦阻力。氮化鹽浴QPQ滲層
TD金屬表面超硬改性技術俗稱滲金屬,是在800-1050℃的處理溫度下將工件置于硼砂熔鹽及其特種介質中,通過特種熔鹽中的金屬原子和工件中的碳原子產生化學反應,擴散在工件表面形成一層幾微米至二十余微米的金屬碳化物層,目前性能高、應用范圍廣的就是碳化釩(VC)覆層。VC滲層硬度高達2600-3600遠高于QPQ滲層硬度600-1500,所以工研所QPQ的韌性更好。同時工研所QPQ處理溫度(500-600℃)遠低于TD工藝(800-1050℃),且工研所QPQ處理時間短,所以工件變形量工研所QPQ技術優于TD工藝。氮化鹽浴QPQ滲層