離子氮化機(jī)理有幾種模型,現(xiàn)以陰極濺射模型為例說明其過程:將離子氮化爐抽真空(0. 667Pa);在爐內(nèi)陽、陰極(工件)間充入低壓氣體(如N
2、NH
3,壓力一般小于1.3310³Pa);在兩極間加直流電壓(400~800V),產(chǎn)生輝光放電;NH
3電離形成N
+、H
+、e;N
+、H
+在電場加速下轟擊工件表面,一部分離子直接滲入工件,另一部分通過
離子氮化機(jī)理有幾種模型,現(xiàn)以陰極濺射模型為例說明其過程:將離子氮化爐抽真空(0. 667Pa);在爐內(nèi)陽、陰極(工件)間充入低壓氣體(如N
2、NH
3,壓力一般小于1.33×10³Pa);在兩極間加直流電壓(400~800V),產(chǎn)生輝光放電;NH3電離形成N
+、H
+、e;N
+、H
+在電場加速下轟擊工件表面,一部分離子直接滲入工件,另一部分通過陰極濺射。
從工件表面轟擊出電子及鐵、氧原子元素。濺射出的鐵原子在等離子區(qū)與活性氮原子結(jié)合,形成FeN,被工件表面吸收。FeN受到高溫作用和離子的轟擊,按FeN→Fe
2N→Fe
3N→Fe
4N順序分解為低價(jià)氮化鐵,同時(shí)析出原子氮。一部分氮原子向工件內(nèi)部滲入,另一部分飛散到等離子區(qū)中,重新與濺射出的鐵原子結(jié)合。上述過程反復(fù)進(jìn)行,即可實(shí)現(xiàn)氮化。
離子氮化比普通氮化滲速快得多,其原因是:工件表面受N
+離子轟擊,表層晶格嚴(yán)重畸變,位錯(cuò)密度大大增加,生成晶格缺陷,促進(jìn)氮的擴(kuò)散;工件表面(陰極)被濺射而凈化和活化;離子轟擊工件表面加熱工件,電離提供較高濃度氮勢,使工件(固相)氣相(等離子區(qū))界面有很高N濃度梯度,從而加速N的擴(kuò)散。