等离子渗氮是一种十分有效的生成界面膜层的热处理方式。辉光放电等离子体中氮扩散进入膜层中,从而增强工件表面硬度。工艺过程中待处理工件为阴极,通入氢气及氮气的混合气体,在数百伏特及50~500Pa压力下对阳极施偏压。阴极势降中,由于基体表面温度高达450℃以上,氮离子获得加速并撞击基体表面从而氮元素渗入工具内部。通过这种方式可形成含铁或铬、钼、铝及镁等的氮化物化合层及扩散层。其表面硬度可达1000HV,甚至更高。通常工件表面主要是被称作为白层的铁氮化合物。氮含量可以根据应用需要进行调节,甚至完全抑制以便为后续的硬质材料涂层创造更好的表面条件。生成的扩散层从工件表面至芯部几十毫米的硬度降低非常平缓。在工业化沉积硬质膜方面,电弧蒸发工艺因其简单便捷而占据着非常重要的地位。 离子氮化是什么原理?韶关高频离子氮化商家
离子氮化法的优点:离子氮化法不是依靠化学反应的作用,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。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,可凸显的缩短处理时间(离子渗氮的时间只为普通气体渗氮时间的1/3~1/5)。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,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(能源消耗只为气体渗氮的40~70%)。清远真空离子氮化性能在相同的氨流量和氨压下,进行离子氮化与气体氮化的对比实验,证明离子氮化比气体氮化的效果好。
热锻模离子氮化,热锻模模具在服役过程中,型腔表面由于与高温锻件接触,常常被加热到610-660℃,而且每锻一件需对模具型腔进行冷却,因此,在锻造时产生的冲击负荷及热应力共同作用下,热锻模模具的失效通常表现为热疲劳裂纹、热磨损及早期开裂等几种主要形式。为了提高热锻模模的使用寿命,正确选择与服役条件相适应的模具材料,并制订与之相适应的热加工工艺很重要。在此基础上,对模具实施表面离子氮化为提高精锻模具寿命的一种行之有效方式。经常使用的热锻模模材料有4Cr5MoV1Si(H13)等几种,其中,H13因其具有较优异的性能和适中的价格,已成为热锻模模优先的材料之一。事实证明:对H13钢采用离子氮化等表面强化可抑制裂纹的萌生和扩展。而且表面强化的这种作用随热循环的温度而变化,在低的循环温度下,表面强化的作用更为突出。事实还证明:对以热疲劳失效为基本特征的热锻模,当外载荷低于550MPa时,离子氮化表面强化可有效地提高模具的热疲劳断裂寿命,而且,外载荷应力越小,提高的幅度越大。
离子氮化的常见缺陷:一、硬度偏低生产实践中,工件氮化后其表面硬度有时达不到工艺规定的要求,轻者可以返工,重者则造成报废。造成硬度偏低的原因是多方面的:有设备方面的原因,如系统漏气造成氧化;有选材方面的原因,如材料选择不恰当;有前期热处理方面的原因,如基本硬度太低,表面脱碳等;有工艺方面的原因,如氮化温度过高或过低,时间短或氮势不足而造成渗层太薄等等。只有根据具体情况,找准原因,问题才会得以解决。二、硬度和渗层不均匀装炉方式不当,气压调节不当(如供气量过大),温度不均,小孔、窄缝未屏蔽造成局面过热等均会造成硬度和渗层不均匀。三、变形超差变形是难以杜绝的,对易变形件,采取以下措施,有利于减小变形。氮化前应进行稳定化处理(处理次数可以是几次)直至将氮化前的变形量控制在很小的范围内(一般不应超过氮化后允许变形量的50%);氮化过程中的升、降温速度应缓慢;保温阶段尽量使工件各处的温度均匀一致。对变形要求严格的工件,如果工艺许可,尽可能采用较低的氮化温度。 离子氮化炉的操作流程及工艺规范要求。
离子渗氮的几个问题:温度测量。普通热处理设备利用电热体发热加热工件,炉内温度均匀,测温热电偶的温度可反映工件温度。离子渗氮靠工件自身辉光放电加热,而且工件带阴极电位,热电偶不能与工件直接接触,所以测温热电偶的温度与工件温度不一致。炉内工件越少,热电偶距离工件越远,热电偶温度与工件温度相差越大。实际操作时,经常采取目测温度等方法,弥补测温不准的问题。温度均匀性。离子渗氮靠自身辉光放电加热,同一炉不同工件,质量不同,表面积不同,受热也不同,所以工件温度可能不均匀。实际工艺操作时,同炉工件相差不要太大。要考虑工件的装炉方式,质量大,表面积小的工件受热条件差,温度偏低,装炉时,放在阴极盘的内圈或下部,必要时,加辅助阴极。带有小孔、窄缝工件的处理。带有小孔、窄缝的工件,易产生空心阴极效应,导致局部电流过大,温升过高而产生弧光放电,工艺不能进行。建议将小孔、窄缝屏蔽,如不易屏蔽,则须调整气压,来调整阴极放电长度,避免产生空心阴极效应。 离子氮化是气体放电的一种重要形式。珠海金属表面离子氮化厂家直销
离子氮化阴极结构示意图。韶关高频离子氮化商家
离子氮化脉冲电源的优点:脉冲电源离子氮化技术的特点与直流离子氮化相比,脉冲电源使离子氮化工艺得到了进一步的发展,并在直流离子氮化技术基础上拓宽了应用范围。脉冲电源离子氮化技术具有如下一些特点:工艺参数单独可调,脉冲电源的优点之一是工艺参数与物理参数单独可调。这是因为在直流电源条件下,既要满足零件表面的电流密度要求,又要满足零件保温电流密度的要求,两者相互影响。而在脉冲电源条件下,电流密度由峰值电流满足,保温电流由平均电流满足,可由两个单独参数分别调节。因此,工艺参数可在较大范围内变动。打弧速度快,脉冲电源的输出特性,自身就有抑制电弧迅速发展的特点,由于IGBT开关响应速度极快,这更利于我们一旦发现弧光放电就立即关断电源,然后重新点燃电源,这些工作均在几十微秒内完成。 韶关高频离子氮化商家
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