離子氮化在以含氮?dú)怏w的低真空爐體內(nèi)的條件下,氣源通常采用純氨,也可采用分解氨。把金屬工件作為陰極爐體為陽(yáng)極,在陰極(工件)與陽(yáng)極(爐體)之間加上高壓(300~900V)直流電源后,稀薄氣體被電離并產(chǎn)生輝光放電,形成氮、氫陽(yáng)離子,在陰陽(yáng)極之間形成等離子區(qū)。在等離子區(qū)強(qiáng)電場(chǎng)作用下,氮和氫的正離子以高速向工件表面轟擊。離子的高動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,加熱工件表面至所需溫度。氮、氫等正離子在電場(chǎng)的加速下轟擊零件表面,產(chǎn)生很大熱量以加熱零件,同時(shí)使部分鐵原子濺射出來(lái)與氮結(jié)合生成FeN由于離子的轟擊,工件表面產(chǎn)生原子濺射,因而得到凈化,同時(shí)由于吸附和擴(kuò)散作用,繼而分解出活性氮原子向工件內(nèi)部擴(kuò)散而形成氮化層。其在工件表面形成滲氮層,主要有能量轉(zhuǎn)換、陰極濺射、凝附等具體過(guò)程的發(fā)生。 離子氮化與QPQ工藝的比較。高速鋼離子氮化處理
離子氮化保護(hù)非氮化表面的屏蔽方法,離子滲氮法是在~10Torr(1Torr=)的含氮?dú)夥罩校誀t體為陽(yáng)極,被處理工件為陰極,在陰陽(yáng)極間加上數(shù)百伏的直流電壓,由于輝光放電現(xiàn)象便會(huì)產(chǎn)生像霓虹燈一樣的柔光覆蓋在被處理工件的表面。此時(shí),已離子化了的氣體成分被電場(chǎng)加速,撞擊被處理工件表面而使其加熱,同時(shí)依靠濺射及離子化作用等進(jìn)行氮化處理。作為一種全新的氮化方法,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)床、航天、塑料機(jī)械、紡織機(jī)械、精密儀器、模具、量韌具等許多領(lǐng)域,而且其應(yīng)用范圍仍在日益擴(kuò)大。目前,我國(guó)在離子氮化的某些理論和技術(shù)方面已處于水平。與氣體滲氮相比,離子滲氮具有許多優(yōu)點(diǎn),主要表現(xiàn)在:滲層組織易于控制、脆性?。坏蠊ぜ冃涡?;節(jié)能、省氣;無(wú)毒。 高速鋼離子氮化處理離子氮化硬度和深度時(shí)間關(guān)系。
離子氮化工藝技術(shù)的發(fā)展方向:首先是脈沖離子滲氮工藝技術(shù),工藝參數(shù)單獨(dú)可調(diào),脈沖電源的優(yōu)點(diǎn)之一是工藝參數(shù)與物理參數(shù)單獨(dú)可調(diào)。這是因?yàn)樵谥绷麟娫礂l件下,既要滿足零件表面的電流密度要求,又要滿足零件保溫電流密度的要求,兩者相互影響。而在脈沖電源條件下,電流密度由峰值電流滿足,保溫電流由平均電流滿足,可由兩個(gè)單獨(dú)參數(shù)分別調(diào)節(jié)。因此,工藝參數(shù)可在較大范圍內(nèi)變動(dòng)。打弧速度快,脈沖電源的輸出特性,自身就有抑制電弧迅速發(fā)展的特點(diǎn),由于IGBT開(kāi)關(guān)響應(yīng)速度極快,這更利于我們一旦發(fā)現(xiàn)弧光放電就立即關(guān)斷電源,然后重新點(diǎn)燃電源,這些工作均在幾十微秒內(nèi)完成。
離子氮化脈沖電源的其他的優(yōu)點(diǎn):處理質(zhì)量好、變形小,利于提高層深,由于脈沖電源對(duì)弧光發(fā)電的抑制作用,弧光在零件表面作用的時(shí)間極知,可獲得高質(zhì)量的表面,絕無(wú)灼傷。并目提高了工件溫度的均勻性,零件變形小。由于其改善了工藝條件,在相同的時(shí)間內(nèi)或者不利于氮化的條件下,能提高層深。能提高設(shè)備的利用率,在直流電源的條件下,由于工藝參數(shù)和物理參數(shù)的相互影響,在保溫時(shí)電壓的調(diào)節(jié)范圍通常在650V左右,而采用脈沖電源,電壓調(diào)節(jié)范圍將提高,例如在處理狹縫時(shí)可將電壓提高到900V,增加了電源的有效輸出。有利干深千、窄縫、微孔的滲氮,由干脈沖電源對(duì)空心陰極效應(yīng)的抑制作用,可在深升、窄縫、微孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)氮化。例如可在型腔(Ф32x1030)的深孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)氮化。7、節(jié)能,由干脈沖電源可有效地抑制空心陰極效應(yīng)的產(chǎn)生,避免小孔、窄縫處打死弧,取消了堵孔笙工序,省去了不必要的輔助工時(shí),縮短了工藝周期,節(jié)省了大量的人力物力,提高了設(shè)備的綜合使用效率。此外脈沖電源中限流電阻的減小,也可節(jié)省部分能量,因此脈沖電源較直流電源更加節(jié)能。離子氮化是一種全新的氮化工藝,具有高效,節(jié)能,環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn),是氮化的發(fā)展方向.
離子氮化作為七十年代興起的一種新型滲氮方法與一般的氣體滲氮相比,離子滲氮的特點(diǎn)是:滲氮速度較快,可適當(dāng)縮短滲氮周期,離子氮化時(shí)間短,能縮短到氣體氮化時(shí)間的1/3~2/3。。滲氮層脆性小,離子氮化表面形成的白層很薄,甚至沒(méi)有,另外引起的變形小,特別適宜于形狀復(fù)雜的精密零件??晒?jié)約能源和氨的消耗量,電能消耗為氣體氮化的1/2~1/5,氨氣消耗為氣體氮化的1/5~1/20。易于實(shí)現(xiàn)局部氮化,只要設(shè)法使不欲氮化的部分不產(chǎn)生輝光即可,非滲氮部位便于保護(hù),采用機(jī)械屏蔽、用鐵板隔斷輝光,即可保護(hù)。離子轟擊有凈化表面作用,自動(dòng)去除鈍化膜,不銹鋼、耐熱鋼材料無(wú)需預(yù)先去除鈍化膜,可使不銹鋼、耐熱鋼工件直接滲氮?;衔飳咏Y(jié)構(gòu)、滲層厚度和組織可以控制。處理溫度范圍較寬,即使在350℃以下也能獲得一定厚度的滲氮層。勞動(dòng)條件有所改善,、離子滲氮處理在很低的壓力下進(jìn)行,排出的廢氣極少。氣源為氮?dú)?、氫氣和氨氣,基本上無(wú)有害物質(zhì)產(chǎn)生??梢赃m用于各種材料,包括要求氮化溫度高的不銹鋼、耐熱鋼,以及氮化溫度較低的工模具(工具鋼)和精密零件,而低溫氮化對(duì)氣體氮化來(lái)說(shuō)是相當(dāng)困難的。 本公司由廣東高校的科研團(tuán)隊(duì)組建,有40多年的離子氮化加工經(jīng)驗(yàn).陽(yáng)江模具鋼離子氮化工藝流程
離子氮化處理工藝介紹。高速鋼離子氮化處理
離子氮化,它早在1931年就已在實(shí)驗(yàn)室里取得成功并獲。其所運(yùn)用的輝光放電,是氣體放電的一種重要形式。低氣壓輝光放電的擊穿機(jī)制是,從陰極發(fā)射電子,在放電空間引形成相應(yīng)離子,由此產(chǎn)生的正離子再轟擊陰極使其發(fā)射出更多的電子。按其狀態(tài),輝光放電又可分為前期輝光、正常輝光和異常輝光三個(gè)不同階段。而大電流的穩(wěn)定輝光放電設(shè)備在制造技術(shù)在當(dāng)時(shí)有較大的困難;一直延遲到20世紀(jì)60年代初,人們?cè)谡莆蛰x光放電技術(shù)后,離子氮化才在少數(shù)國(guó)家生產(chǎn)中得到應(yīng)用。目前世界各國(guó)包括我國(guó)在內(nèi),離子氮化生產(chǎn)已獲得迅猛發(fā)展。離子滲氮作為強(qiáng)化金屬表面的一種利用輝光放電現(xiàn)象,將含氮?dú)怏w電離后產(chǎn)生的氮離子轟擊零件表面加熱并進(jìn)行氮化,獲得表面滲氮層的離子化學(xué)熱處理工藝,適用于鑄鐵、碳鋼、合金鋼、不銹鋼及鈦合金等。零件經(jīng)離子滲氮處理后,可顯著提高材料表面的硬度,使其具有高的耐磨性、疲勞強(qiáng)度,抗蝕能力及抗燒傷性等。 高速鋼離子氮化處理
廣東衡創(chuàng)金屬制品有限公司前身為廣州市衡創(chuàng)表面熱處理有限公司,成立于2016年, 舊廠址位于廣州市天河區(qū)。后因發(fā)展需要,工廠于2020年整體搬遷至佛山市南海區(qū),并重新注冊(cè)公司為“廣東衡創(chuàng)金屬制品有限公司”。為了進(jìn)一步發(fā)展,2021年在東莞市設(shè)立“東莞市衡創(chuàng)金屬制品有限公司”作為分公司,同步開(kāi)展真空熱處理業(yè)務(wù)。目前佛山廠房和東莞廠房面積各1000平方米。公司目前擁有包括離子氮化爐、氣體氮化爐、蒸氣氧化爐、真空油淬爐和真空氣淬爐等熱處理生產(chǎn)設(shè)備。團(tuán)隊(duì)骨干成員來(lái)自于華南理工大學(xué),并依托華南理工大學(xué)30多年的離子滲氮處理加工經(jīng)驗(yàn)、雄厚的科研和檢測(cè)實(shí)力,以努力打造華南地區(qū)具有影響力的專業(yè)離子滲氮企業(yè)為已任,同時(shí)為滿足各客戶需要,開(kāi)展各種熱處理加工業(yè)務(wù)。