[发明专利]一种适用于活塞环的QPQ处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属元件制造加工业技术领域，具体涉及一种适用于活塞环的QPQ处理工艺。

背景技术

QPQ(Quench-Polish-Quench,淬火-抛光-淬火)技术的实质是低温盐浴渗氮+盐浴氧化或低温盐浴氮碳共渗+盐浴氧化，它是一种金属零件表面改性技术，具有高抗蚀、高耐磨、微变形的优点。经QPQ技术处理的工件表面为Fe3O4氧化膜，其抗蚀性远高于镀铬、镀镍等表面防护技术的水平，中碳钢经QPQ处理后在很多领域可以代替不锈钢。同时，QPQ工艺可以代替发黑、磷化和镀镍等传统防腐蚀工艺。目前，QPQ技术所具有的高抗蚀性引起了有关行业，尤其是石油、化工等腐蚀问题较为严重的行业的极大关注。

活塞环是发动机的关键零件之一，随着发动机向高转速、大功率、轻量化的方向发展，轿车、微型车、摩托车等发动机上已广泛采用不锈钢材料的活塞环。为提高钢质活活塞环的耐磨性和使用寿命，需对其进行表面强化处理。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种适用于活塞环的QPQ处理工艺。经过氮碳共渗和二次氧化，提高处理层的厚度，进一步提高工件的抗腐蚀性能。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于活塞环的QPQ处理工艺，其特征在于：工艺步骤如下：

1）清洗

在水基清洗剂的作用下，以100~150A/dm²的电流密度清洗0.05-0.1s；

2）预热

在280-320℃的温度下，在空气炉中对工件加热20-30min；

3）渗氮

将预热后的工件置于600-630℃的盐浴中，处理120min；

4）氧化和抛光

在AB1盐浴中氧化后，加热漂洗后，机械抛光；

5）二次氧化

在AB1盐浴中再次氧化，氧化完成后加热漂洗，自然干燥后浸油。

本发明所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为400～450L/h，使盐浴适度翻腾。

本发明所述的渗氮盐浴中含CNO^-的质量百分数为30-30%，可将表面氧化膜及疏松层的厚度控制在0.015ｍｍ以内，从而可在后续珩磨工序中将其去除，以获得高硬度、高耐磨的化合物组织。

优选地，所述的盐要缓慢分批加入，一次性加入量过多会因反应剧烈而溢盐。

本发明所述的氧化是指在340-360℃，AB1盐浴中氧化15-25min，彻底分解工件从渗氮炉带出来的氰根，消除公害；同时在工件表面形成黑色氧化膜，增加防腐能力，对提高耐磨性也有一定好处。

所述的二次氧化是指在340-360℃，AB1盐浴中氧化5-10min。

本发明所述的电解清洗的温度为70-90℃，极板间距为20mm。

本发明所述漂洗的温度为90℃。

本发明的盐浴中CNO^-质量百分数为30-30%，盐浴中氮势的升高，使氮的渗入速度加快，渗层中氮浓度升高，耐磨性也相应提高。加之共渗后的工件作进一步氧化处理，即使渗层表面的化合物层全部磨掉，其扩散层仍然具有良好的抗磨能力。可有效提高处理层的厚度，进一步提高工件的抗腐蚀性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的实质性内容作进一步详细的描述。

实施例1

一种适用于活塞环的QPQ处理工艺，工艺步骤如下：

1）清洗

在水基清洗剂的作用下，以100A/dm2的电流密度清洗0.05s；

2）预热

在280℃的温度下，在空气炉中对工件加热30min；

3）渗氮

将预热后的工件置于600℃的盐浴中，处理120min；

4）氧化和抛光

在AB1盐浴中氧化后，加热漂洗后，机械抛光；

5）二次氧化

在AB1盐浴中再次氧化，氧化完成后加热漂洗，自然干燥后浸油。

实施例2

一种适用于活塞环的QPQ处理工艺，工艺步骤如下：

1）清洗

在水基清洗剂的作用下，以150A/dm2的电流密度清洗0.1s；

2）预热

在320℃的温度下，在空气炉中对工件加热20min；

3）渗氮

将预热后的工件置于630℃的盐浴中，处理120min；

4）氧化和抛光

在AB1盐浴中氧化后，加热漂洗后，机械抛光；

5）二次氧化