離子滲氮法是由德國(guó)人B.Berghaus于1932年發(fā)明的。該法是在0.1~10Torr(Torr = 133.3 Pa)的含氮?dú)夥罩?,以爐體為陽(yáng)極,被處理工件為陰極,在陰陽(yáng)極間加上數(shù)百伏的直流電壓,由于輝光放電現(xiàn)象便會(huì)產(chǎn)生象霓紅燈一樣的柔光覆蓋在被處理工件的表面。此時(shí),已離子化了的氣體成分被電場(chǎng)加速,撞擊被處理工件表面而使其加熱。同時(shí)依靠濺射及離子化作用等進(jìn)行氮化處理。
離子氮化法與以往的靠分解氨氣或使用氰化物來進(jìn)行氮化的方法截然不同,作為一種全新的氮化方法,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、精密儀器、擠壓成型機(jī)、模具等許多領(lǐng)域,而且其應(yīng)用范圍仍在日益擴(kuò)大。
離子氮化法具有以下一些優(yōu)點(diǎn):
①由于離子氮化法不是依靠化學(xué)反應(yīng)作用,而是利用離子化了的含氮?dú)怏w進(jìn)行氮化處理,所以工作環(huán)境十分清潔而無需防止公害的特別設(shè)備。因而,離子氮化法也被稱作二十一世紀(jì)的“綠色”氮化法。
?、谟捎陔x子氮化法利用了離子化了的氣體的濺射作用,因而與以往的氮化處理相比,可顯著的縮短處理時(shí)間(離子滲氮的時(shí)間僅為普通氣體滲氮時(shí)間的1/3~1/5)。
③由于離子氮化法利用輝光放電直接對(duì)工件進(jìn)行加熱,也無需特別的加熱和保溫設(shè)備,且可以獲得均勻的溫度分布,與間接加熱方式相比加熱效率可提高2倍以上,達(dá)到節(jié)能效果(能源消耗僅為氣體滲氮的40~70%)。
?、苡捎陔x子氮化是在真空中進(jìn)行,因而可獲得無氧化的加工表面,也不會(huì)損害被處理工件的表面光潔度。而且由于是在低溫下進(jìn)行處理,被處理工件的變形量極小,處理后無需再行加工,極適合于成品的處理。
?、萃ㄟ^調(diào)節(jié)氮、氫及其他(如碳、氧、硫等)氣氛的比例,可自由地調(diào)節(jié)化合物層的相組成,從而獲得預(yù)期的機(jī)械性能。
?、揠x子氮化從380℃起即可進(jìn)行氮化處理,此外,對(duì)鈦等特殊材料也可在850℃的高溫下進(jìn)行氮化處理,因而適應(yīng)范圍十分廣泛。
?、哂捎陔x子氮化是在低氣壓下以離子注入的方式進(jìn)行,因而耗氣量極少(僅為氣體滲氮的百分之幾),可大大降低處理成本。