QPQ在高爾夫球頭的應用

在高爾夫球運動中，擊球距離主要受高爾夫球頭擊球面的硬度和抗拉伸強度的影響，在擊球的瞬間，擊球面要承受相當大的沖擊力和一定程度的彎矩，所以只有這兩項指標均較高時，才能保證將更多的揮桿擊球力傳遞給球，才能打的遠，打的準，按照使用者預定的飛行軌道運動。
應用QPQ復合處理技術(shù)來提高球頭的硬度、耐腐蝕性是一種可靠的方法。

1  球頭材料
  本次實驗球頭的材料是45號鋼，一種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，對應日標S45C, 美標: 1045，德C45。其特征是相比普通A3鋼，具有更高的強度，抗變形能力。

1.1  化學成分

1.2  主要用途
45號鋼廣泛用于機械制造，這種鋼的機械性能很好。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好， 45號鋼可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望發(fā)揮45號鋼優(yōu)越的機械性能，常將45號鋼表面淬火（高頻淬火或者直接淬火），這樣就能得到需要的表面硬度。

2  QPQ技術(shù)工藝流程

2.1  表面清洗前處理
零件表面的潔凈度與處理后的效果成正比，表面有氧化皮、鐵銹、異物、水漬、油漬等都會影響氮原子的滲入，有異物附著的區(qū)域與干凈的區(qū)域處理完后回有明顯的色差，影響整體外觀標準，對一些有高標準的外觀要求的零件就會產(chǎn)生成次品。
表面附著的異物帶入氮化爐也會影響鹽浴的質(zhì)量。

2.2  預熱
預熱到一定溫度時再進入氮化爐中，避免氮化爐驟然降溫，烘干工裝夾具與產(chǎn)品在清洗時附著的水分，以免與高溫鹽浴發(fā)生激烈反應，向四周迸濺，避免燙傷。在高溫的條件下金屬表面也會生成一層氧化膜，對氮碳的滲入具有一定的幫助。

2.3  氮碳共滲
為QPQ主要工序，滲劑在一定溫度下分解出氮、碳原子并向工件表面吸附、擴散形成化合物層（Fe2~3N）、擴散層的過程，這是QPQ等夠達到高耐磨性、腐蝕性能的關(guān)鍵因素。

2.4  氧化
獲得Fe3O4氧化膜，使得表面呈現(xiàn)黑色外觀，增強耐腐蝕性能。同時分解由夾具工件上附著的氰根，生成碳酸鹽鹽渣，達到無公害的條件。

2.5  拋光
在鹽浴復合處理后不可避免的要在工件的最外表面形成一層疏松層，化合物層按照化合物致密的程度可分為致密的化合物層，有著孔隙、不致密的疏松層。疏松層過厚會降低表面硬度，耐腐蝕性能，外觀顏色也會不一致。所以用物理的方法去除外表面的疏松層，便可以解決這一問題。

2.6  二次氧化
拋光時會連帶把氧化膜與疏松層一并拋掉，再次氧化可重新生成氧化膜。

QPQ工藝過程

3  實驗結(jié)果
金相圖片      5%硝酸酒精

QPQ處理前基體硬度；
試驗值(Test Value):
    第1次(1 times):    d1=26.4810    d2=25.9960     HV=269.35
    第2次(2 times):    d1=25.8350    d2=25.0270     HV=286.73
    第3次(3 times):    d1=26.4810    d2=26.6420     HV=262.84
平均值(Average Vlaue):272.97             極差(Range): 23.89
最大值(Max. Vlaue):286.73             分散度(Disperse):  8.75%
最小值(Min. Vlaue):262.84

QPQ處理后表面硬度；
試驗值(Test Value):
    第1次(1 times):    d1=17.2770    d2=17.7610     HV=604.20
    第2次(2 times):    d1=17.2770    d2=17.2770     HV=621.24
    第3次(3 times):    d1=17.2770    d2=17.6000     HV=609.79
平均值(Average Vlaue):611.74             極差(Range): 17.04
最大值(Max. Vlaue):621.24             分散度(Disperse):  2.79%

最小值(Min. Vlaue):604.20

滲氮層深度：

QPQ技術(shù)優(yōu)點：
經(jīng)QPQ表面處理后，工件表面能夠得到一層良好物理、化學性能的化合物層。不僅能提高耐磨性、耐腐蝕性，還能得到優(yōu)良的外觀。
在按照國標GB/T10125進行中性鹽霧實驗后，經(jīng)QPQ處理后的工件比常溫發(fā)黑在耐腐蝕性方面有著質(zhì)的提升，常溫發(fā)黑的工件在20分鐘就開始生銹，2h便已達到外觀評級5級，經(jīng)QPQ處理后的工件在60h后達到外觀評級9級。由QPQ處理后工件金屬表面得到的Fe2~3N化合物和Fe3O4氧化膜即使在大氣、鹽霧、弱酸、濃堿的復雜條件下具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。

由于化合物層的特性（由氮、碳原子滲入金屬表面而生成的化合物），不像金屬涂覆處理是附著在金屬表面的，相比鍍鋅、發(fā)藍、發(fā)黑而言化合物在運動載荷中體現(xiàn)出更好的結(jié)合力。化合物層高硬度的特性，在拋光的環(huán)節(jié)能達到更好的表面粗糙度。在經(jīng)過二次氧化后能夠得到均勻一直的亮黑色外觀。

4  結(jié)語：
經(jīng)過生產(chǎn)應用，證明QPQ應用在高爾夫球頭上是合適的。QPQ復合處理技術(shù)是一種可以大幅提高耐磨性、耐腐蝕性能的金屬表面處理技術(shù)。是滲氮工藝與氧化工藝的復合，氮化物與氧化物的復合，耐磨性與耐腐蝕性的復合，不僅能顯著提高球頭在室外復雜氣象條件下使用的耐磨性、耐腐蝕性能，也能使球頭表面得到均勻一致的亮黑色外觀。