离子渗氮新技术的研究现状

为了克服传统离子渗氮的一些固有缺点，近些年来出现一些新的离子渗氮技术，如活性屏离子渗氮、等离子体源离子渗氮、离子注入离子渗氮等，本文简要介绍了这些新技术及其原理、特点，总结了这类技术的共性模型。其中，活性屏离子渗氮技术和等离子体源离子渗氮技术有着明显的设备和工艺优势，可能成为离子渗氮技术的发展方向。     

活性屏等离子体源渗氮工艺特性及传质机制

为揭示活性屏等离子体源渗氮工艺特性（试样偏压电位和试样距屏高度）对AISI 316奥氏体不锈钢渗氮效果的影响规律,利用最小二乘法线性回归拟合了不同工艺条件下渗氮层厚度数据,绘制了活性屏等离子体源渗氮AISI 316奥氏体不锈钢的工艺特性图,以此确定其最佳工艺参数。并通过对金属网屏上溅射颗粒的化学成分和相结构分析,探讨了活性屏等离子体源渗氮的传质机制。结果表明：渗氮层厚度随试样距屏高度增大而降低,当适当降低渗氮气压或试样施加一定负偏压时,均有助于提高渗氮层的厚度,并且证实了"溅射-再沉积"模型是活性屏等离子体源渗氮重要的传质机制。     

材料的活性屏等离子渗氮

近年来,等离子渗氮技术的迅速发展和在表面工程领域的应用呈现出减缓的趋势,其原因是传统的直流等离子体技术存在一些固有的缺点,例如,炉温难以保持均匀,等离子体不够稳定以及因打弧而引起工件表面损伤等。克服这些不足之处的努力促使了活性屏等离子渗氮(ASPN)技术的发展。本文从技术和环境优势角度证明,ASPN可以应用于低合金钢、工具钢、不锈钢以及能进行传统直流等离子渗氮的其他钢种。此外,ASPN可以处理不适合直流等离子渗氮的非导电材料,如经氧化处理的钢和高分子材料。从长远看,对环境友好且技术先进的等离子渗氮比传统的盐浴和气体渗氮更有优势。活性屏等离子渗氮技术是充分发挥等离子体技术在化学热处理及有关表面工程中应用潜力的新方法。     

316奥氏体不锈钢的等离子体源渗氮

采用不同的工艺参数,包括渗氮气压、试样与活性屏之间的距离和施加于试样的负偏压,对AISI316奥氏体不锈钢进行了等离子体源渗氮,以研究渗氮工艺对AISI 316不锈钢等离子体源渗氮行为的影响。结果表明:(1)当试样带悬浮电位、渗氮气压为300 Pa时,随着试样与活性屏的间距从20 mm增加至200 mm,渗氮层厚度由18μm减小至7μm,峰值氮浓度从25%降低至17%(原子分数,下同);(2)当试样与活性屏的间距为100 mm时,渗氮气压从300 Pa升高至500 Pa,渗氮层厚度从16μm减少至7.5μm,峰值氮浓度从21%下降至18%;(3)当渗氮气压为300 Pa、试样与活性屏间距为100 mm时,对试样施加200 V负偏压,氮层厚度和峰值氮浓度分别从未施加负偏压的15μm和20%提高到了18μm和24%。AISI 316不锈钢等离子体源渗氮效果随试样与活性屏之间距离的增大而变差,适当降低渗氮气压或对试样施加适当的负偏压,均有助于提高AISI 316不锈钢渗氮层的厚度和氮浓度。     

2Cr13不锈钢活性屏等离子体源渗氮层组织与耐蚀性能

目的 探讨活性屏等离子体源渗氮技术提高马氏体不锈钢硬度与耐蚀性能的可行性。方法 将2Cr13马氏体不锈钢进行350～550℃、6 h活性屏等离子体源渗氮处理,采用光学显微镜（OM）、电子探针显微分析仪（EPMA）和X射线衍射仪（XRD）分析渗氮层的组织、成分和相结构,使用显微硬度计测试渗氮层的显微硬度,利用电化学腐蚀试验解析评估渗氮层的耐蚀性能。结果 经活性屏等离子体源渗氮处理后,可在马氏体不锈钢表面形成厚度为2～45μm,N原子分数为20%～25%的渗氮层,其表面显微硬度达1050～1350HV0.25,是基体硬度的4～5倍。350℃时,渗氮层以ε-Fe_2-3N相为主,且含有少量αN相;450℃时,渗氮层由αN、ε-Fe_2-3N和γ’-Fe₄N相构成;渗氮温度升至550℃时,渗氮层由α-Fe、CrN和γ’-Fe4N相构成,αN、ε-Fe2-3N相消失。350、450℃时,渗氮层在3.5%NaCl溶液中的阳极极化曲线出现明显钝化区,而未渗氮的2Cr13不锈钢并未发现钝化区,自腐蚀电位E_corr由未渗...     

钛合金等离子体表面渗氮改性的研究进展

钛合金具有强度高、耐蚀性好、稳定性好、生物相容性强等特性,在航天航空等行业具有广阔的应用前景,但其硬度低、耐磨性差,使其应用受到了限制。对钛合金进行等离子体表面渗氮强化处理是目前应用较为广泛的技术。本文将对钛合金的直流辉光离子渗氮、活性屏离子渗氮、辅助阴极离子渗氮、空心阴极辅助离子渗氮、激光辅助离子渗氮以及氮离子注入技术等表面等离子体渗氮工艺进行综述。     

TC离子渗氮

对渗氮等离子体活性粒子的研究结果 ,提出了与过去完全不同的观点 ,即在渗氮过程中并不是离子 ,而是等离子体中的中性粒子撞击金属表面。正是这些中性粒子对渗氮起作用。因此不需要在被处理的工件上直接生成等离子体。这一重大发现就是“网栅”(TC)或活性屏离子渗氮的基础。这种方法比传统的加工工艺有许多优点。1　工业化学热处理和离子渗氮化学热处理在许多表面加工技术中起着重要的作用。工业上对黑色金属材料 ,要求具有很高的抗疲劳性、承载力和耐磨性。正确设计硬化表层和支承硬化层的深扩散区 ,以及选择适当的基质材料 ,在广大工业部…     

钢铁材料低温表面渗氮技术的研究进展

介绍了钢铁材料低温渗氮技术的原理和特点;综述了喷丸纳米化渗氮、活性屏离子渗氮、稀土渗氮、表面预氧化渗氮四种低温表面渗氮方法的最新研究进展和应用;分析了低温渗氮技术急需解决的问题,对低温表面渗氮技术的发展方向提出了展望。     

工件电位对奥氏体不锈钢活性屏离子渗氮的影响

用活性屏离子渗氮技术分别对处于悬浮电位和阳极电位的AISI 316L奥氏体不锈钢进行低温渗氮处理.并对渗氮层的组织、形貌、相结构、显微硬度和耐蚀性能进行分析.结果表明,在这两种电位状态下处理的试样均可获得具有S相结构特征的单相硬化层.渗氮层不仅具有高的硬度,还有良好的耐蚀性能.在活性屏离子渗氮过程中,从活性屏上溅射下来的中性S相粒子也可以起到氮载体的作用.活性屏空间中性粒子和电子的撞击足以消除不锈钢表面钝化膜对氮的阻隔作用.     

偏压对45钢离子渗氮行为的影响

在直流脉冲等离子体渗氮炉内放置一由双层圆筒组成的活性屏,双层圆筒与阴极相接,由于其直径不同可以产生空心阴极放电.将45钢试样放置在活性屏内,一组试样处于悬浮状态,另一组试样施加负偏压(-50～-150 V),同时在400～550℃下进行离子渗氮处理.并用金相显微镜、XRD和显微硬度计对渗氮层进行对比分析.结果表明:偏压显著影响渗氮层的组织结构和性能.偏压试样渗氮层与悬浮试样相比,具有更厚的化合物层,表面硬度更高,扩散层更厚.