离子渗氮技术的研究和工艺.pdf

《机械设计与制造》　Feb . 2001 　№1 　Machinery 　Design 　　Manufacture — 73 — ( ) 文章编号 :1001 - 3997 2001 01 - 0073 - 02 离 子 渗 氮 技 术 的研 究和 工 艺 ( ) 梁 　军 　卢艳君 　 辽宁省交通高等专科学校 ,沈阳　110122 　　【摘要】通过对等离子体特性的分析 ,深入研究离子渗氮的基本理论 ,最后提出了对离子渗氮 设备和工艺的要求 。 关键词 :离子渗氮 ;等离子体 ;工艺 　　中图分类号 :TG156 . 8 + 2 　　　　文献标识码 :A 1974 年 , Gary. G. Tibbetts 在 N - H 混合气 中对纯铁和 20 1 　等离子体的概念 2 2 钢进行渗氮 ,他在离试样 1. 5mm 处加一网状栅极 ,之间加 200V 等离子体是一种物质的能量较高的聚集状态 ,被称为物质 反偏压进行试验 ,得出对离子渗氮 起作用的实质上是中性原 第四态 。是一种电离度超过 0 . 1 %的气体 ,是由离子 、电子和中 子 ,HN3 分子离子化的作用是次要的。但他未指出活性的中性 性粒子所组成的集合体 。等离子体整体呈中性 ,但含有相当数 氮原子是如何产生的。 量的电子和离子 ,表现出相应的电磁学等性能 ,如等离子体中 (4) 碰撞离析理论 有带电粒子的热运动和扩散 ,也有电场作用下的迁移 。利用粒 人们认为 ,无论在 HN 、N - H 或纯 N 中,只要满足离子能 3 2 2 2 子热运动 、电子碰撞 、电磁波能量法及高能粒子等方法可获得 量条件 ,就可以通过碰撞裂解产生大量活性氮原子进行渗氮 。 等离子体 ,但低温产生等离子体主要方法是利用气体放电。 2 . 2 　离子渗氮的主要特点 粒子轰击阴极表面时将发生一系列物理 、化学现象 ,包括 ( ) 1 离子渗氮速度快 ,尤其浅层渗氮更为突出。例如 ,渗氮 ( 中性原子或分子从阴极表面分离出来的阴极溅射现象 也可看 层深度为 0 . 3mm～0 . 5mm 时 ,离子渗氮的时间仅为普通气体渗 ) 作蒸发过程 ,阴极溅射出来的粒子与靠近阴极表面等离子体 氮的 13～15 。这是由于 : ①表面活化是加速渗氮的主要原因。 中活性原子结合的产物吸附在阴极表面的凝附现象 、阴极二次 粒子轰击将金属原子从试样表面分离出来 ,使其成为活性原 电子的发射现象以及局部区域原子扩散和离子注入等现象 。 子 ,并且 , 由于高温活化 ,C 、N 、O 这类非金属元素也会从金属表 2 　离子渗氮