低温离子渗氮技术的发展经过

发布者: 发布时间:2014/3/20 16:11:06 阅读:次 【字体:

离子渗氮经历了直流离子渗氮、脉冲离子渗氮和活性屏离子渗氮三个发展阶段。直流离子渗氮或脉冲离子渗氮时,工件作为阴极,其表面溅射产生含氮量高的活性粒子并沉积在表面;活性屏离子渗氮时,通过活性屏把工件罩住,活性屏作为阴极,通过活性屏溅射作用,同样在工件表面沉积含氮的活性粒子。

尽管活性屏离子渗氮和普通离子渗氮处理方法不同,但都是通过溅射作用产生一些含氮量较高的活性粒子,这些粒子再被吸附到工件的表面。在一定的渗氮温度下,这些含氮量高的亚稳态的粒子发生分解,分解出的活性氮向钢的内部扩散形成渗氮层。因此,活性屏离子渗氮技术与传统的直流离子渗氮机理有许多相同之处。

(1)奥氏体不锈钢低温离子渗氮/渗碳技术

Zhang和Bell将离子渗氮温度降低至≤450℃,渗入的氮形成固溶奥氏体,显著提高了奥氏体不锈钢的硬度,同时抑制渗氮过程中铬的氮化物析出,保持不锈钢的耐腐蚀性能。此后,Birmingham大学的Li、Sun、Dong等人一直致力与等离子低温渗氮/渗碳研究。

(2)Nivox低温渗氮技术

法国的Nitruvid公司以不锈钢离子渗氮处理而著名,具有多项专利技术,其中以Nivox系列低温渗氮技术最有代表性。Nivox渗氮提高不锈钢的耐蚀性,因此延长了不锈钢零件的使用寿命,例如核反应堆奥氏体不锈钢控制棒(直径9.7mm,长4m)处理后寿命由一年延长三年以上。

(3)Kolsterising低温渗碳技术

奥氏体不锈钢的Kolsterising表面硬化技术已经应用于药品、食品以及饮料工业的水泵、转子、齿轮、防腐阀门、阀座表面处理。汽车工业的传输控制阀门和柴油引擎的推动喷油器元件等。该技术还可提高螺栓和螺钉的螺纹区耐摩擦性能,从而提高它们的综合性能。出于激烈的商业竞争,该技术一直处于保密中。

国内也陆续出现了低温渗氮的研究报道,其主要是引进并开展了离子低温渗氮、渗碳的研究。主要有大连理工大学的低压离子体低温渗氮、大连海事大学的纳米化低温低压离子体渗氮、青岛科技大学的离子渗氮、深圳国家863计划材料表面工程技术研究开发中心等。

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