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渗氮气氛对离子渗氮的影响及其选择

时间:2017-03-14? 来源:青岛丰东热处理 ?编辑:青岛丰东热处理 点击: 次
        我国生产上应用最广泛的离子渗氮气源是液氨。一般把液氨气化后直接通入炉内。一部分是用热分解氨。氨气经过一个加热到800-900℃的含镍不锈钢容器中,或在容器中还放有镍基催化剂(采用铁基催化剂,如A6加热温度只需600℃),在高温和催化作用下,氨气分解成比例为1:3的氮氢混合气,再通入离子渗氮炉内。此外还有一些单位在氨气的基础上,加以少量酒精或丙酮进行离子氮碳共渗(软氮化),在实验室中还经常使用氮气、氢气、氩气、丙烷和液化石油气等作为氮、碳气源和稀释气氛。
        1、氨气,价格低廉,来源广泛,但有很多缺点,如渗氮层脆性较大(和热分解氨比)。氨在炉内的分解率随进气量温度和起辉面积而变,氮势不能控制,因此直接用氨气进行离子渗氮或氮碳共渗,都无法控制渗氮层组织。氨气在炉内各处的分解情况不同,靠近进气口处分解率最低,进入抽气口时分解率最高,因此炉内各处气体的成分是不同的,从而对辉光放电特性产生影响,造成零件表面电流密度不均匀。结果使零件温度不均匀。特别在井式炉或长管件内壁渗氮时这种影响更为严重。从真空泵排出的废气中,还含有相当数量未分解的氨气,对环境也造成一些污染。
采用热分解氨就能完全避免上述弊病.氨气热裂炉功率一般只需2-3KW,结构简单,花费不多,值得在生产中推广应用。
        国产液氨一般含水量较高,应经过干燥后使用。可选用干燥的红砖碎块、粉笔、硅胶或分子筛等作干燥剂。由于离子渗氮供气流量很小,所以干燥剂使用期限比气体渗氮长的多,可以定期取出干燥剂,经烘烤后再次使用或利用炉子的真空泵把干燥罐抽成负压,进行真空脱水,使干燥剂再生。
氨气减压阀与市场上出售的液化石油气减压阀较实用,这种阀的价格便宜,密封性好,流量及稳压效果都能满足离子渗氮的要求。但是阀内如有铜件,则需将它们改为钢件后使用,以以免铜件被氨腐蚀影响阀的性能。调节输出压力的弹簧需换成钢丝直径为2mm,尺寸大小相同的弹簧,可得到0-2kg/cm2的输出压力。
        2、氮气和氢气。离子渗氮时,氢作为稀释气体加入可调节渗氮气氛的氮势,能很容易的控制渗氮层的组织。氢气还起还原零件表面氧化物的作用,以获得所谓“活性”的表面,降低了对炉子漏气率的要求。氮气和氢气对环境没有污染。在离子渗氮的负压状态下,使用氢气是安全的,没有爆炸的危险。
        氮和氢的气源一般采用纯度为99.9%的工业纯的高压瓶装气。通过减压阀减压后即可应用。要求高时应先让气体通过硅胶或分子筛净化器,除去其中残存的水分后使用。有某些特殊要求时也采用氩,氪等气体作为氮的稀释气体,氩气加入有使辉光收缩的作用,容易使小孔内部渗氮,氪能强化阴极溅射,以抵消因氮的渗入而引起的体积膨胀。

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