從抗腐蝕性能來看，QPQ鹽浴較之類似的工藝如高溫堿煮和余溫發(fā)黑有著不可比擬的優(yōu)勢;但生產(chǎn)實踐同時也表明，螺紋緊固件在QPQ處理過程經(jīng)常出現(xiàn)外觀顏色發(fā)紅、發(fā)黃、發(fā)花，變白，污垢多，雜質(zhì)多等諸多不良表面缺陷。在螺紋斜面或牙谷底處容易吸污納垢，也不容易進行前處理(去油、除銹、清洗等)。在氮碳共滲過程中，螺紋結構也通常流動性不太好，容易導致化合物層較薄，表面諸多不良缺陷。吳清江，張永順也發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)中當材料含Si量多時，如27SiMn、30CrMnSi等材料，工件外表發(fā)花、發(fā)紅現(xiàn)象極多。雖然此現(xiàn)象不影響工件的耐磨和抗蝕性，但影響工件的美觀。
同時，緊固件螺紋需要有穩(wěn)定公差尺寸，才能保證螺紋良好的配合性和互換性。QPQ處理時，再次加熱和冷卻，必將會應力發(fā)生變化，從而導致螺紋精度的不穩(wěn)定性。
鑒于此，有必要對螺紋結構外觀不良表面缺陷進行系統(tǒng)地分析和研究，建立其相應的失效模式，并采取對針對性的措施和對策，有效地避免類似問題的再次發(fā)生。
2、實驗基本工作原理
2.1原來QPQ處理工藝主要流程為
去油→除銹→漂洗→預熱→氮化→氧化→拋光→氧化→水清洗→自然干燥→浸油。
經(jīng)過多次小批QPQ處理試驗，確定了符合本產(chǎn)品的工藝流程和技術參數(shù)。
2.2優(yōu)化后QPQ處理工藝主要流程為
去油→除銹→漂洗→預熱→氮化→氧化→拋光→氧化超聲波清洗→強制干燥→浸油。
2.3優(yōu)化后QPQ處理工藝主要技術參數(shù)
預熱(空氣爐)：350—400℃，30-40min。氮化(鹽溶爐)：520-580℃，2-3h。氧化(鹽溶爐)：360-400℃，15-20min。
2.4優(yōu)化后QPQ處理工藝曲線為
the optimized QPQ treatment processgraph
2.5 QPQ處理各主要工序的基本作用
除油：采用有機溶劑型清洗劑除去表面的油污，同時也去掉零件表面的雜質(zhì)。
除銹：需采用酸洗或噴砂法除盡表面已產(chǎn)生的氧化皮和氧化物，使氮化層易吸附在基材表面。否則已經(jīng)滲透到金屬內(nèi)部的氧原子，在氮化過程中會阻止?jié)B氮的速度，影響滲氮的效果。同時，氧化皮和氧化物還會污染鹽浴成分，導致溶液雜質(zhì)偏多使氮化層易吸附在基材表面。
預熱：其目的烘干工件表面的水分，以防工件帶水入氮化爐引起鹽浴濺射。使冷工件升溫后再入氮化爐，便于加快滲氮擴散速度，提高滲氮效果。
氮碳共滲：氮化是QPQ鹽浴的最關鍵工序。氮化鹽中釩酸根的分解而產(chǎn)生的活性氮原子滲入工件，在工件表面形成高耐磨性和抗蝕性強的化合物層和耐疲勞的擴散層。其反應方程式⑴如下：
2CN0-+02=C032-+C0+N2
4CNO-=C032-+2CN-+CO+N2
在QPQ處理的氮化溫度(520-570℃)下，工件表面的高濃度N、C原子向內(nèi)部擴形成擴散層。其反應方程式⑴如下：
(2-3)Fe+[N]=Fe2-3N
3Fe+[C]=Fe3C
一次氧化：主要氧化工序的作用一是徹底分解工件從氮化爐帶出來的氰根，達到環(huán)保要求。在工件表面形成黑色氧化膜，增加防腐能力，并提高耐磨性。其反應方程式如下：
2Fe+02=2Fe0
4Fe+302=2Fe203
Fe0+Fe203=Fe304
拋光：鑒于螺紋結構件的特殊性，本案曾經(jīng)采用噴砂處理的方式，雖可以成功地除去工件表面的疏松結構。但細小的(金剛砂粒徑為0.2-0.3mm)卻殘留螺紋齒間，極其難以清除干凈，也污染了后續(xù)的氧化溶液，反而導致表面氧化效果更糟。經(jīng)過多次實驗，匹配到了合適的磨料粒子，粒徑大小約1.3mm。且仍然通過振動磨料拋光的方式，可較好地除去了氮化過程中殘留物，為后續(xù)的氧化生成致密的氧化膜打下了良好的基礎。
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