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离子渗氮工艺参数及影响因素

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-11-20 0:09:09 * 浏览: 84
离子渗氮的工艺参数很多。除了常见的渗氮温度和时间外,它还与炉膛气体压力,气体源,气体压力和流量,电压和电流以及抽气速率有关。 01,渗氮温度和时间1)离子渗氮的渗氮温度与气体渗氮基本相同,一般为500〜540°C,不同材料的渗氮硬度和温度之间有一个对应的值,一般在450〜540°C之间。当温度高于590℃时,由于氮化物的积累,硬度显着降低。加热速率主要取决于工件表面上的电流密度,工件体积与产生辉光的表面积之比,工件的复杂性和散热条件。为了减少变形,升温速率不应太快,一般在150〜250°C / h。保持温度应稳定,波动应小。保持温度的稳定性与炉压和电压密切相关。使炉密度稳定以使电流密度稳定,从而提高保持温度的稳定性。通过稳定电压来稳定电流密度,从而提高保持温度的稳定性。 2)渗氮的保温时间取决于渗氮部分的材料以及渗氮层的厚度和硬度要求,保温时间为数十分钟至数十小时。当氮化时间在20h之内时,离子氮化的速率明显大于气体氮化的速率。当渗氮时间超过20h时,两次渗氮的速度接近。可以看出,当处理氮化层小于0.5mm的工件时,离子氮化是最合适的。当渗氮层深度为0.2〜0.5mm时,一般保持8〜20h。 02,炉内气压炉内气压是离子渗氮的重要参数。安装炉子或工件后,气压应低于6.67Pa。如果未达到该值,则表明炉体漏气。渗漏空气中的氧气会在渗氮过程中氧化金属表面,从而影响渗氮质量。如果冷却过程中空气泄漏,工件将被氧化。 。炉内气体压力与送风量和泵送速度有关。在恒压条件下,真空泵的抽气速度越大,气体的流量越大,氨气的消耗量越大。在离子氮化中,气压直接影响电流密度的大小。空气压力大且电流密度大,并且电流密度影响加热速率和保持温度。在实际操作中,气压应在133 Pa至1066 Pa之间,通常为266 Pa至800 Pa。炉内气体的压力对氮化层的组织有一定影响。化合物层中的ε相的含量在高压下增加,并且在低压下容易获得γ′相。压力为40〜2660Pa时,复合层不易出现。气压还决定了发光层的厚度。气压越大,dk越小,辉光层越薄,温度上升越有利。 03.电压离子氮化所需的电压与诸如炉气压力,电流密度,工件温度以及阳极与阴极之间的距离等因素有关。当其他因素不变时,电压增加,电流密度增加,当气压上升时,电压下降。在实际操作中,通过调节电压和气压来控制电流,以达到加热和保温的目的。保温阶段的电压一般为500〜700V。 04.电流密度电流密度直接影响提供给工件的热量,并且主要根据氮化温度的要求进行选择。在加热阶段,需要更多的热量,电流密度也很大;在保温阶段,需要的热量更少,电流密度也很小。电流密度通常在0.5至20 mA / cm2之间,通常为0.5〜3 mA / cm2。 05.气源离子渗氮一般以氨气为气源,直接进入炉内进行渗氮,操作简单,使用方便。氨还可以在660-670°C的温度下分解为氮气和氢气,然后引入氮化炉中,氮气和氢气的混合气体也可以用作气体源。与直接使用氨水相比,后两种来源提供更均匀的温度分布和氮化层。通过调节氮与氢的比例,也可以获得期望的氮化层结构和ε相层的厚度。氮与氢的体积比可以在1:9至9:1之间变化,并且氢的比例越大,氮化层中的ε相层越薄。