离子氮化的原理及使用注意事项

一路同行

哪位师傅帮助一下离子氮化的原理

孤鸿踏雪

     我一天也没有做过离子氮化，就来个纸上谈兵吧，欢迎拍砖，希望起到抛砖引玉的作用：

     辉光离子渗氮的主要工艺参数
     离子渗氮过程控制参数包括热、电、气三个方面，主要有处理温度，时间，气体成分，流量与压力，辉光电压与电流密度等。
    （1）        气源  氨气、氮氢混合物、氨的热分解气均可作为离子渗氮的气源。
    气体成分对化合物层的形成和厚度有明显影响。直接用液氨进行离子渗氮时，化合物层往往具有γ＋ε＇相的混合结构，并容易产生脉状组织，降低了扩散层的韧度。
    使用氮—氢混合气体时，可以根据需要调节氮氢混合比以调节氮势，得到不同的渗层结构，例如，含10％N2时的氮势低，不形成化合物；含20％N2时，形成γ＇单相化合物层。在高氮势气氛中加入0.5％（原子）甲烷，由于γ＇相几乎不溶碳，碳原子可以抑制γ＇相出现，从而获得ε单相化合物层。氨分解气由25％N2和75％H2组成，用作离子渗氮，可生成γ＇单相或以γ＇为主的化合物层。
    （2）真空度、进气率和真空泵的抽气率  这是三个互相联系的参数。进气率（单位时间的近气量）不变时，抽气率与真空度成正比；当抽气率不变时，进气率与真空度成反比。离子渗氮炉的真空度，实际上是真空泵的抽气率与进气率及设备漏气量之间动态平衡的结果，一般控制在1~10mmHg。因为真空度对电流密度有直接影响，而电流密度又影响升温速度和保温温度。所以在渗氮的各个阶段，都要适当调节真空度。
     辉光层厚度与真空度有关，炉内气体压力越小，辉光层越厚。有些工厂通过观察辉光厚度来调节进气率与抽气率，一般将辉光厚度控制在3~5mm。                                   
    （3）辉光电压和电流密度  离子渗氮过程中的各阶段应采用不同的辉光电压。加热阶段必须使辉光放电处于异常辉光放电区 ，不断调整电压，以提高电流密度，将工件加热到500~700℃。一般加热阶段电压为500~750V，电流密度为0.5~5mA/cm2，加热功率为0.2~5W/cm2。保温阶段电压应略低于加热阶段，通常为550~650 V。
    （4）阴阳极间距离  阴阳两极间的距离只要大于辉光厚度就可以维持辉光放电，一般以30~80 mm为宜。极间距离太小，安装不慎会造成阴阳极短路；距离太大，则点燃电压太高。
对于形状复杂和厚度不均的工件，可以用调整两极间距离来减少温度不均现象；也可跟据零件形状和炉内放置的位置适当添加辅助阳极，以调节温度、减少温差。
    （5）渗氮温度时间  合理调整炉气压力、辉光电压、电流密度和阴阳极之间的距离，就可以有效地控制工件的加热速度、加热温度与持续时间。离子渗氮处理的温度范围很宽，允许有较大的选择幅度，在450~570℃都有良好的效果。