发黑处理的原理是使金属表面产生一层黑色的氧化膜,以隔绝空气达到防锈的目的,但是根据零件的不同,有时不会变为黑色,如Q235钢在550℃高温下氧化形成的氧化膜呈蓝色,在130-150℃高温下形成的氧化膜呈黑色。该工艺形成的氧化膜层厚度约0.5-1.5μm,且无硬度提升。发黑处理后的金属零件表面的防锈油一旦挥发殆尽,则会变得易于生锈。而经工研所QPQ处理后的金属表面形成一层硬度较高的氮化物层,通常碳钢材料可形成10-20μm的白亮层,这种氮化层具有极高的硬度和耐磨性,能够有效提高金属制品的表面硬度、耐磨性和耐蚀性。QPQ表面处理可以改善刀具的表面光洁度,减少切削时的摩擦阻力。齿轮QPQ替代软氮化

镀铬工艺是一种传统的表面改性技术,不仅能有效提高金属的硬度、防腐性能,还能对损伤的零件进行修补矫正。但是镀铬在操作过程中容易产生剧毒六价铬的酸雾和废水,不仅对环境有害,而且严重危害人体健康。尽管采用三价铬电镀液可以取代六价铬溶液,然而三价铬电镀工艺仍然存在镀层薄、质量差、镀液成分复杂、稳定性差等缺点。工研所的QPQ表面复合处理技术与镀铬相比,QPQ具有更出色的耐磨性和耐腐蚀性,而且没有氢脆的风险。与传统的氮化工艺相比,QPQ可提供更深的扩散层并提高耐腐蚀性。同样应用于表面强化的QPQ盐浴复合处理技术,在金属表面可形成具有耐磨防腐的渗层,该工艺绿色环保,盐溶液采用无毒的氰酸盐作为渗剂,有效地解决了污染问题,实现了工艺过程无毒废水零排放。如今工研所QPQ技术具有高硬度、高耐磨性、微变形、抗疲劳等优点,已具备了代替镀铬技术的成熟条件。模具QPQ盐浴复合处理经过QPQ表面处理的刀具具有更好的切削稳定性。

工研所低温QPQ处理技术在航空航天、新能源等高精尖领域应用广,该技术在可以提升硬度的同时几乎不破坏其耐腐蚀性以及极小的变形,对于密封圈、垫圈等变形尺寸要求高的零件,该工艺是较好的选择。常规QPQ氮化工艺处理温度通常在500℃以上,这样会造成一些回火或调质温度低的碳钢或合金钢的心部硬度降低,从而影响其零件的整体性能,如抗拉强度等。奥氏体不锈钢由于含碳量很低,无法通过相变进行强化,常规的QPQ技术虽然可以大幅度提高其耐磨性能,但由于温度过高,导致CrN的大量析出,严重损害了不锈钢的耐蚀性能。当采用较低的温度来处理时,可以在奥氏体不锈钢表面生成“S”相,在不降低耐蚀性能的同时大幅度提高其耐磨性能。有些高速钢、模具钢等零件采用现有QPQ处理后会出现化合物层崩缺的现象,因此不敢长时间进行氮化处理,但当处理温度降低以后,随着氮原子的活性降低,化合物形成需要的时间更长,可以进行更长的氮化处理以提高扩散层的深度。
成都工研所的QPQ技术是金属表面处理领域内的高新技术。从专业技术上来讲,这种技术实际上是低温盐浴渗氮加盐浴氧化或低温盐浴氮碳共渗加盐浴氧化,是一种盐浴复合处理技术。该技术是在氮化盐浴和氧化盐浴两种盐浴中处理工件,实现了渗氮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技术处理后的工件,其耐磨性和抗蚀性比常规处理和表面防腐技术有明显提高,同时工件几乎不变形,还具有节能等优点。成都工研所的QPQ技术打破了德国对该技术的国际垄断,并先后荣获国家科技进步二等奖、四川省科技进步一等奖,同时是国家重点推广新项目。该技术已广泛应用于汽车、模具等多个领域,取得了明显的经济效益和社会效益。QPQ表面处理是一种常用于刀具的热处理方法。

H13作为应用较为广且具有代表性的热作模具钢,在高温下因拥有较高的热硬性、冲击韧性、耐磨性以及切削加工性,所以通常应用于热挤压和压铸模具的制造。由于H13模具钢在服役过程中表面会受到一定程度的磨损与腐蚀,所以利用表面技术来提高H13模具钢的性能,延长使用寿命具有重要的意义。经过工研所QPQ处理后,表面硬度增加,由基体的490HV增加到1100HV,且磨损失重量不到基体的十分之一,造成该现象的原因是经过QPQ工艺处理后,CrN和Fe2~3N等高硬度、高耐磨氮化物以及低摩擦系数Fe3O4形成于H13模具钢表面,使其表现出良好的抗磨损性能。QPQ表面处理可以显著提高刀具的硬度和耐磨性。机械QPQ替代镀铬
QPQ表面处理可以显著提高刀具的切削性能和加工效率。齿轮QPQ替代软氮化
工研所QPQ处理以后一般情况下工件表面粗糙度都稍有变化,即变得稍粗糙一些,但这种变化对绝大多数机械零件或机械产品来说是比较小的,既不影响使用,也不影响美观,因此一般零件都把QPQ处理技术作为结束的一道工序,即以后不再作任何加工或处理。一般来说零件的原始表面粗糙度值越大,则QPQ处理后表面粗糙度变化越小,反之,零件的原始表面粗糙度值越小,这种影响越大。当工件表面粗糙度大到一定值以后,处理后工件表面粗糙度变化越小,当零件表面粗糙度值达到15μm时,则几乎对表面粗糙度没有影响。齿轮QPQ替代软氮化