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离子渗氮法及其优点

作者 : admin 发表时间 : 2015-12-11 浏览 : 100

    离子渗氮又称辉光渗氮,是利用辉光放电原理进行的。离子渗氮是在充以含氮气体的低真空炉体内把金属工件作为阴极炉体为阳极,通电后介质中的氮氢原子在高压直流电场下被电离,在阴阳极之间形成等离子区。在等离子区强电场作用下,氮和氢的正离子以离子渗氮又称辉光渗氮,是利用辉光放电原理进行的。离子渗氮是在充以含氮气体的低真空炉体内把金属工件作为阴极炉体为阳极,通电后介质中的氮氢原子在高压直流电场下被电离,在阴阳极之间形成等离子区。在等离子区强电场作用下,氮和氢的正离子以高速向工件表面轰击。离子的高动能转变为热能,加热工件表面至所需温度。由于离子的轰击,工件表面产生原子溅射,因而得到净化,同时由于吸附和扩散作用,氮遂渗入工件表面。

    离子渗氮法(或辉光放电氮化)是由德国人B.Berghaus1932年发明的。该法是在0.110TorrTorr = 133.3 Pa)的含氮气氛中,以炉体为阳极,被处理工件为阴极,在阴阳极间加上数百伏的直流电压,由于辉光放电现象便会产生象霓红灯一样的柔光覆盖在被处理工件的表面。此时,已离子化了的气体成分被电场加速,撞击被处理工件表面而使其加热。同时依靠溅射及离子化作用等进行氮化处理。

    离子渗氮法具有以下一些优点:

    ①由于离子氮化法不是依靠化学反应作用,而是利用离子化了的含氮气体进行氮化处理,所以工作环境十分清洁而无需防止公害的特别设备。因而,离子氮化法也被称作二十一世纪的“绿色”氮化法。

    ②由于离子氮化法利用了离子化了的气体的溅射作用,因而与以往的氮化处理相比,可显著的缩短处理时间(离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/31/5)。

    ③由于离子氮化法利用辉光放电直接对工件进行加热,也无需特别的加热和保温设备,且可以获得均匀的温度分布,与间接加热方式相比加热效率可提高2倍以上,达到节能效果(能源消耗仅为气体渗氮的4070%)。

    ④由于离子氮化是在真空中进行,因而可获得无氧化的加工表面,也不会损害被处理工件的表面光洁度。而且由于是在低温下进行处理,被处理工件的变形量极小,处理后无需再行加工,极适合于成品的处理。

    ⑤通过调节氮、氢及其他(如碳、氧、硫等)气氛的比例,可自由地调节化合物层的相组成,从而获得预期的机械性能。

    ⑥离子氮化从380℃起即可进行氮化处理,此外,对钛等特殊材料也可在850℃的高温下进行氮化处理,因而适应范围十分广泛。

    ⑦由于离子氮化是在低气压下以离子注入的方式进行,因而耗气量极少(仅为气体渗氮的百分之几),可大大降低处理成本。

    离子氮化在冲淡的氨气中或氢和氮的混合气氛中进行。与普通气氛氮化法一样,也可向气氛混合物中通往碳氢化合物气体,这是在白亮层中形成ε-碳化物。这各过程还可用使表面层脱碳的方法加以控制,从而降低表层的脆性。

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