离子氮化为何能取代气体氮化和液体氮化

目前工业生产中使用的氮化方法有三种,即液体氮化、气体氮化和离子氮化,三种氮化方法之间具有互补性。

随着人们环保意识的加强,一系列环保法律法规相继出台,液体氮化和气体氮化因污染问题已不为都市工业所接受,相继从都市工业中退出。

除上述突出弊端外,液体氮化因受设备容量限制,对大型零件的氮化也显得无能为力,而且零件经液体氮化后,表面疏松较严重,更限制了其应用范围。但客观地将,液体氮化对某些材质的小工件氮化仍具有其独到之处。

气体氮化因工艺周期长(如氮化层深度要求为0.6mm时,其保温时间可长达90小时)、氨气消耗量大、能源消耗多、生产成本高,废气、废水难以处理,其应用范围也正在逐步缩小。

与上述两种氮化方法相比,离子氮化法具有以下一些优点:

①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设备。

②由于离子氮化法利用了离子化了的气体的溅射作用,因而与以往的氮化处理相比可显著的缩短处理时间(离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3—1/5)。

③由于离子氮化法利用辉光放电直接进行加热,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,与间接加热方式相比加热效率可提高2倍以上,达到节能效果(能源消耗仅为气体渗氮的40—70%)。

④由于离子氮化是在真空中进行,因而可获得无氧化的加工表面也不损害被处理工件的表面光洁度。而且由于是在低温下进行处理,被处理工件的变形量极小,处理后无需再行加工,极适合于成品的处理。

⑤通过调节N、H和其他组份等气体的比例,可自由地调节化合物层的相组成,从而获得预期的机械性能。

⑥离子氮化从380℃起即可进行氮化处理,此外,对钛等特殊材料也可在850℃的高温下进行氮化处理,因而适应范围十分广泛。

⑦由于离子氮化是在低气压下以离子注入的方式进行,因而耗气量极少(仅为气体渗氮的百分之几),可大大降低处理成本。

正是基于以上诸多优势,离子氮化正逐步取代气体氮化和液体氮化,成为二十一世纪大力推广的“绿色”氮化方法


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