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离子渗氮

渗氮

离子渗氮是在低真空的含氮气氛中，以炉体为阳极，被处理工件为阴极，在阴阳极间加上数百伏的直流电压，使之产生的辉光放电进行渗氮处理的化学热处理工艺。离子渗氮有多种名称，如离子氮化、辉光放电氮化、离子轰击渗氮、等离子体渗氮等。

过程
离子渗氮是在真空室内进行的，工件接高压直流电源的负极，真空钟单接正极。将真空室的真空度抽到66.67Pa后，充人少量氮气或氢气、氮气的混合气体。当电压调整到400~800V时，氮即电离分解成氮离子、氢离子和电子，并在工件表面产生辉光放电现象。正离子受电场作用加速轰击工件表面，使工件升温到渗氮温度。氮离子在钢件表面获得电子，还原成氮原子而渗人钢件表面并向内部扩散，形成渗氮层。
优点
离子渗氮是在低真空含氮气氛中，利用模具（阴极）和阳极之间产生的辉光放电进行渗氮的工艺，与气体渗氮相比，有以下优点：
1)工作环境好。由于离子氮化法不是依靠化学反应作用，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没备。因而，离子氮化法也被称作“绿色”氮化法。
2)渗入速度快。由于离子氮化法利用了离子化了的气体的溅射作用，因而可显著地缩短处理时间(离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3~1/5)。
3)能源消耗少。由于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，且可以获得均匀的温度分布，与间接加热方式棚比加热效率可提高2倍以上，达到节能效果，可大大降低处理成本。
4)零件变形小。
5)渗氮组织易于控制。通过调节氮、氧及其他（如碳、氧、硫等）气氛的比例，可自由地凋节化合物层的棚组成，从而获得预期的机械性能。
6)适应范围广泛。可用于不锈钢模具的渗氮，利用离子的轰击作用，可以内动去除不锈钢、耐热钢模具表面的钝化膜，可直接进行不锈钢模具的渗氮。
7)易于实现局部渗氮。
缺点
操作比气体渗氮复杂，需要控制的厂艺参数多，测量温度和控制温度均匀比较难；装炉有严格要求，装炉不妥或形状不同、大小不同的零件混装炉容易出现渗层不均匀等疵病，造成废品或返修；设备费刚贵，有时需要配置辅助阳极等。
发展前景
离子渗氮表面形成的渗氮层具有优异的力学性能，如高硬度、高耐磨性、良好的韧性和疲劳强度等，并使离子渗氮零件的使用寿命成倍地提高。此外，离子渗氮节约能源，渗氮气体消耗少，操作环境无污染。其缺点是设备昂贵，工艺成本高，不宜于大批量生产。
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