離子滲氮法是在0.1~10Torr(1Torr=133.3Pa)的含氮?dú)夥罩?,以爐體為陽(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)方面已處于世界領(lǐng)先水平。
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??;氮化后工件變形?。还?jié)能、省氣;無(wú)毒、無(wú)公害。
離子氮化的效果,主要取決于材料及材料的前期預(yù)先熱處理,毛坯正火、調(diào)質(zhì)處理、時(shí)效處理等熱處理工序均是用以消除機(jī)加工產(chǎn)生的應(yīng)力,氮化時(shí)減小工件變形。其次,離子氮化前工件的清洗工序很關(guān)鍵,清洗干凈程度直接影響到打弧時(shí)間的長(zhǎng)短,如清洗不夠全面,最終會(huì)造成氮化后工件表面被損傷、燒熔、局部出現(xiàn)軟點(diǎn)等缺陷。清洗時(shí)要注意工件上的小孔、盲孔、窄縫中的油污、鐵屑、毛刺等,且清洗完畢后必須將工件吹干。
工件上的小通孔、深盲孔、凹槽和窄縫等部位,可能引起打弧和局部溫度過(guò)高,一定要進(jìn)行屏蔽處理(除非產(chǎn)品要求進(jìn)行氮化處理)。在進(jìn)行離子氮化時(shí),對(duì)工件的非氮化表面的防護(hù)要求十分嚴(yán)格,工件上的螺紋孔、銷孔一定要進(jìn)行屏蔽防護(hù)。以往我們的屏蔽措施一般采用石棉繩堵孔或用黃膠泥堵孔,在離子氮化過(guò)程中,石棉繩和黃膠泥容易松動(dòng)、干裂形成縫隙,導(dǎo)致出現(xiàn)打死弧現(xiàn)象,使設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行,更嚴(yán)重的會(huì)擊傷工件,其屏蔽效果不是很理想。在氣體氮化中,可采用涂防氮化涂料來(lái)對(duì)防氮化部位進(jìn)行防護(hù),但在離子氮化中,氮化爐視防氮化涂料為油污,在打弧過(guò)程中要被打掉,易出現(xiàn)打死弧現(xiàn)象,致使設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行。故在離子氮化中不能采用防氮化涂料來(lái)進(jìn)行防護(hù)。
經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的摸索研究,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)屏蔽工裝如圓柱銷或保護(hù)套等進(jìn)行屏蔽防護(hù)效果很好。所制作的屏蔽工裝,其外形幾何尺寸要依據(jù)氮化工件的要求來(lái)定。圓柱銷或保護(hù)套與工件之間的間隙大小直接影響到防護(hù)效果的好壞。
用工裝進(jìn)行屏蔽防護(hù)進(jìn)行離子氮化,必須注意的是:
(1)圓柱銷或保護(hù)套與工件之間的間隙保證在0.10~0.30mm。
(2)圓柱銷或保護(hù)套的關(guān)鍵部位不允許有倒角,這樣才能保證在進(jìn)行離子氮化時(shí)不會(huì)出現(xiàn)打死弧現(xiàn)象。
通過(guò)對(duì)工件非氮化表面屏蔽保護(hù)方法的改進(jìn),保證了進(jìn)行離子氮化時(shí)氮化爐的正常運(yùn)行,保證了離子氮化后工件表面無(wú)損傷、無(wú)燒結(jié)、局部無(wú)軟點(diǎn)等缺陷,保證了后序機(jī)加工的正常進(jìn)行,提高了生產(chǎn)效率。被廢棄的邊角材料被充分利用來(lái)做防氮化工裝,而且工裝可以重復(fù)利用,產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益。