關(guān)于離子氮化-2023修改整理

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一.離子氮化的基本工藝過程：

1.陰極濺射原理：(1).離子滲氮爐零件為陰極，爐殼為陽極，氨在一定真空度下(1.3*102—103Pa)和一定的極間電壓作用下產(chǎn)生電離。在輝光放電的高壓電場作用下，氨

被電離成氮正離子.氫正離子及電子，正離子被電場加速轟擊表面，一部分改變成熱能加熱零件，另一部分使離子直接滲入零件或產(chǎn)生陰極濺射。(2).被轟擊出來的鐵原子和得到電

子的氮原子化合成FeN并被吸附在零件表面，在高溫柔繼續(xù)離子轟擊作用下，F(xiàn)eN改變成

低價(jià)的Fe2NFe2-3NFe4Na-Fe(N)等。

2.濺射：離子轟擊產(chǎn)生表面原子濺射，并形成薄(0.05MM)的位錯層，促進(jìn)氮原子蔓延，

轉(zhuǎn)變了氮原子在表面的汲取，離子濺射作用使工件表面得到凈化。

3.吸附：在分解成為含氮低的化合物同時(shí)，放出活性氮，一部分向零件內(nèi)部蔓延，形成氮化

層，另一部分返回重新參與反應(yīng)，并提高零件表面的氮勢，被濺射的鐵原子成為有力的“氮

載體”并.吸附在零件表面。

4.輝光層：爐氣氛中的受激原子恢復(fù)基態(tài)或電子結(jié)合成中性的原子時(shí)，發(fā)出輝光，形成幾毫米厚的輝光層包圍零件，氫的輝光呈淡藍(lán)色.氮呈紫色.氨呈紫藍(lán)色。

二．離子滲氮的工藝操作及注重事項(xiàng)：

1.同爐處理的工件應(yīng)為同種或表面積和質(zhì)量之比臨近的工件。工件至陽極的距離應(yīng)大致相

等，并大于30MM。工件之間應(yīng)有足夠大的距離并要求勻稱，在工件偏低位置放置輔助陰極或輔助陽極，安放試樣時(shí)應(yīng)考慮溫度，盡量和工件全都。

2.工件上有1-4MM孔槽易引起打弧，D4-10MM的孔槽會造成溫度不勻稱，銹蝕工件清洗整潔后方可入爐。

3.工件裝爐后，密封爐蓋和放氣嘴，接通陰陽極導(dǎo)線。預(yù)熱并校正真空計(jì)，氨氣熱分解爐

應(yīng)提前升溫。

4.起動真空泵使?fàn)t子逐漸達(dá)到要求的真空度，并打開氣閥充入少量的熱分解氨氣，使?fàn)t

壓在1.3—13.3Pa左右。

5.閉合高壓開關(guān)，漸漸上升電壓，使零件起輝。清理階段開頭，普通宜用低氣壓小電流，高檔限流電阻，清理階段正常為蔓延?。坏ぜb卡不當(dāng)，接觸不良，小孔槽未屏蔽及表面大塊狀污，絕緣物引起局部電弧損傷工件。起輝后1~2h仍在打弧不削弱，說明不正常，應(yīng)分析緣由或停爐。

6、打散弧清理結(jié)束后，轉(zhuǎn)入升溫階段，逐漸加大供NH3量，提高電流、電壓加速升溫。對精密件變形要求嚴(yán)格件，升溫速度小于100c/h。當(dāng)溫度到200~400C時(shí)，孔洞和勾槽中

的機(jī)油揮發(fā)也會引起打弧，弧點(diǎn)集中在孔槽周圍，打弧斷續(xù)相間，此時(shí)可適當(dāng)減小電壓、氣壓，使打弧電流減小。待油揮發(fā)整潔后，打弧即會停止。

7、如在某個部位集中打弧，無停止跡象，可調(diào)整氣壓，并判明不打弧的最高氣壓能否維持工件升溫柔保溫的需要，如能維持保溫，可繼持保溫，可繼續(xù)滲氮；如不能維持就停泵，打開爐膛，清除打弧源后，再重新抽真空升溫。

8、當(dāng)爐殼溫度升到35C時(shí)，開頭通冷卻水，冷卻水出口溫度應(yīng)低于55C。

9、升溫時(shí)，應(yīng)隨溫度上升，不斷增強(qiáng)輸入氣體的流量或削減抽氣率或加高氣壓，升溫時(shí)光

能?？刂圃?.5~3h，升溫時(shí)的電流密度應(yīng)控制在4~5mA/cm2

10、保溫階段，電流密度比升溫時(shí)小，可以通過調(diào)整氣壓、電壓、氨分解溫度等使電流密度一定，工作溫度穩(wěn)定。這時(shí)應(yīng)按工藝確定保溫時(shí)光，溫度在500~540C,電流密度是升溫時(shí)的2/3，氣壓在500~800Pa，輝光層厚2~5mm。

11、保溫結(jié)束后即可停電，關(guān)進(jìn)氣閥、蝶閥，停泵，關(guān)儀表，關(guān)氨汽化爐。當(dāng)爐殼溫度低于

25C時(shí)，再關(guān)冷卻水。

12、工件在爐內(nèi)自然冷卻，為保證工件表面不產(chǎn)生氧化色，切斷電源后，仍使?fàn)t內(nèi)保持真空狀態(tài)，并冷到150

C左右，開爐空冷。在非滲氮部位須涂油防銹。

13、為提高設(shè)備利用率，也可通氣冷卻，或者用輝光冷卻法，即在保溫階段結(jié)束前半小時(shí)內(nèi)，

用高電壓、低氣壓和小電流使工件維持淡薄輝光。在停止加熱后，繼續(xù)通冷卻水，并可通入

大量氨氣（使冷速加快）。

14、對變形超差零件，應(yīng)在低于滲氮溫度下，部分或整體加熱矯直。

15、如零件表面有藍(lán)色，紫色等氧化色，可重新抽氣，再用小電流、低氣壓、高電壓使零件表面產(chǎn)生陰極濺射，幾非常鐘后氧化色可消逝。

三?離子滲氮前的預(yù)備工作：

1.滲氮裝置及附屬設(shè)備：（1）?真空計(jì)?測溫儀表?熱電偶應(yīng)定期校對。（2）?定期檢查壓升率。（3）?定期清洗真空泵，擦洗觀看窗玻璃。（4）?水管?氣管應(yīng)暢通無泄漏。

2.氣源：（1）?應(yīng)當(dāng)用液氨的熱分解氣或氮?dú)浠旌蠚庾鳛闅庠?，?）?液氨.氮?dú)夂蜌錃獗匦?/p>

經(jīng)減壓后使用，減壓后壓力應(yīng)恒定，普通不超過20*104Pa。（3）.液氨須經(jīng)過干燥后使用（用分子篩或硅膠吸水），氮?dú)錃獾募兌龋w積分?jǐn)?shù)）應(yīng)大于99?8%。

3?工夾具及防滲：（1）.按照零件外形.尺寸.分量預(yù)備專用或通用夾具，防滲部位要用鋼制的套.堵頭?螺釘?shù)燃右云帘危A具與屏蔽物必需接觸良好，與零件間形成的間隙應(yīng)小于

0?5MM。不允許在防滲部位采納鍍銅.鍍錫或籠罩非金屬如水玻璃.陶瓷等，（2）.普通吊掛件

下部，堆放件的上部，應(yīng)增設(shè)輔助陰極或陽極，以保證零件溫度勻稱性。

4.試樣：試樣材料及預(yù)先熱處理與零件相同，檢驗(yàn)面的粗糙度Ra應(yīng)小于0?8卩n并盡量

將大小厚薄.滲層要求相同的零件同裝一爐。

5?零件：（1）?零件表面粗糙度Ra應(yīng)小于16un倒棱.尖角去除毛刺，表面不得有脫碳層?氧化皮和銹斑，（2）?軸類零件應(yīng)抽查變形量，經(jīng)向圓周跳躍量應(yīng)小于滲氮后磨削量的1/2。

（3）?零件表面和內(nèi)孔應(yīng)用除銹劑?洗滌劑清洗整潔后方可入爐。（4）?零件與陽極的距離最

好相等。多件生產(chǎn)時(shí)，零件最好放在同向來經(jīng)的圓周上，中間不放工件，零件間巨大于20MM。

（5）?長零件應(yīng)垂直吊放，非工作面允許接觸，但不得形成輝光集中的間隙。（6）?熱電偶測

溫頭要放在有代表性的位置，檢查陰極引線?熱電偶引線及陰極支座處是否勻