離子氮化案例展示
更新時(shí)間：2022-08-26 關(guān)注：1696
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- 應(yīng)用產(chǎn)品：離子氮化
離子滲氮作為強(qiáng)化金屬表面的一種利用輝光放電現(xiàn)象，將含氮?dú)怏w電離后產(chǎn)生的氮離子轟擊零件表面加熱并進(jìn)行氮化，獲得表面滲氮層的離子化學(xué)熱處理工藝，廣泛適用于鑄鐵、碳鋼、合金鋼、不銹鋼及鈦合金等。零件經(jīng)離子滲氮處理后，可顯著提高材料表面的硬度，使其具有高的耐磨性、疲勞強(qiáng)度，抗蝕能力及抗燒傷性等。
離子滲氮又稱輝光滲氮，是利用輝光放電原理進(jìn)行的。輝光放電是當(dāng)氣體越過(guò)電暈放電區(qū)后，若減小外電路電阻，或提高全電路電壓，繼續(xù)增加放電功率，放電電流將不斷上升。同時(shí)輝光逐漸擴(kuò)展到兩電極之間的整個(gè)放電空間，發(fā)光也越來(lái)越明亮。當(dāng)電子能f提高，也就是增強(qiáng)電場(chǎng)的操作參數(shù)，則能使電暈放電過(guò)渡到輝光放電。
離子滲氮向工件表面滲入的氮原子，不是像一般氣體那樣由氨氣分解而產(chǎn)生的，而是被電場(chǎng)加速的粒子碰撞含氮?dú)怏w分子和原子而形成的離子在工件表面吸附、富集而形成的活性很高的氮原子。
離子滲氮時(shí)，工件放在爐內(nèi)的陰極盤(pán)上，接上電源抽真空，當(dāng)爐內(nèi)壓力降到6Pa左右時(shí)，充入氨氣，使?fàn)t內(nèi)壓保持在1.3×102—1.3×103Pa范圍內(nèi)。由于爐內(nèi)壓力低，隨后又經(jīng)過(guò)加熱作用，進(jìn)入爐內(nèi)的氨氣將發(fā)生分解：2NH3=N2+3H2爐內(nèi)反應(yīng)所得到的氣體的體積分?jǐn)?shù)為25%N2和75%H2的低壓環(huán)境。
在以含氮?dú)怏w的低真空爐體內(nèi)的條件下，氣源通常采用純氨，也可采用分解氨。把金屬工件作為陰極爐體為陽(yáng)極，在陰極(工件)與陽(yáng)極(爐體)之間加上高壓(300～900V)直流電源后，稀薄氣體被電離并產(chǎn)生輝光放電，形成氮、氫陽(yáng)離子，在陰陽(yáng)極之間形成等離子區(qū)。在等離子區(qū)強(qiáng)電場(chǎng)作用下，氮和氫的正離子以高速向工件表面轟擊。離子的高動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱工件表面至所需溫度。氮、氫等正離子在電場(chǎng)的加速下轟擊零件表面，產(chǎn)生很大熱量以加熱零件，同時(shí)使部分鐵原子濺射出來(lái)與氮結(jié)合生成FeN由于離子的轟擊，工件表面產(chǎn)生原子濺射，因而得到凈化，同時(shí)由于吸附和擴(kuò)散作用，繼而分解出活性氮原子向工件內(nèi)部擴(kuò)散而形成氮化層。其在工件表面形成滲氮層，主要有能量轉(zhuǎn)換、陰極濺射、凝附等具體過(guò)程的發(fā)生。
