离子渗氮、气体渗氮和液体渗氮的比较

济南学大

目前工业生产中使用的氮化方法有三种，即液体氮化、气体氮化和离子氮化，三种氮化方法之间具有互补性。 　　随着人们环保意识的加强，一系列环保法律法规相继出台，液体氮化和气体氮化因污染问题已不为都市工业所接受，相继从都市工业中退出。如上海市除真空热处理、感应热处理和离子渗氮工艺可继续留在市内从事生产外，其他热处理工艺生产都已搬出市区，另求生存之道。 　　除上述突出弊端外，液体氮化因受设备容量限制，对大型零件的氮化也显得无能为力，而且零件经液体氮化后，表面疏松较严重，更限制了其应用范围。但客观地将，液体氮化对某些材质的小工件氮化仍具有其独到之处。 　　气体氮化因工艺周期长（如氮化层深度要求为0.6mm时，其保温时间可长达90小时）、氨气消耗量大、能源消耗多、生产成本高，废气、废水难以处理，其应用范围也正在逐步缩小。 9 s8 D9 q  d1 u( e* @- |/ D, \　　与上述两种氮化方法相比，离子氮化法具有以下一些优点： & ?6 W9 Z% d% W2 C, E; B) p　　①由于离子氮化法不是依靠化学反应作用，而是利用离子化了的含氮气体进行氮化处理，所以工作环境十分清洁而无需防止公害的特别设备。 　　②由于离子氮化法利用了离子化了的气体的溅射作用，因而与以往的氮化处理相比可显著的缩短处理时间（离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3—1/5）。 ) z. z8 b' r% m* w　　③由于离子氮化法利用辉光放电直接进行加热，也无需特别的加热和保温设备，且可以获得均匀的温度分布，与间接加热方式相比加热效率可提高2倍以上，达到节能效果（能源消耗仅为气体渗氮的40—70％）。 　　④由于离子氮化是在真空中进行，因而可获得无氧化的加工表面也不损害被处理工件的表面光洁度。而且由于是在低温下进行处理，被处理工件的变形量极小，处理后无需再行加工，极适合于成品的处理。 　　⑤通过调节N、H和其他组份等气体的比例，可自由地调节化合物层的相组成，从而获得预期的机械性能。 9 D5 B, f# M. w* D/ M+ c; T　　⑥离子氮化从380℃起即可进行氮化处理，此外，对钛等特殊材料也可在850℃的高温下进行氮化处理，因而适应范围十分广泛。 　　⑦由于离子氮化是在低气压下以离子注入的方式进行，因而耗气量极少（仅为气体渗氮的百分之几），可大大降低处理成本。 　　正式基于以上诸多优势，离子氮化正逐步取代气体氮化和液体氮化，成为二十一世纪中国热协大力推广的“绿色”氮化方法 　　气体氮化、液体氮化和离子氮化的比较 　　比较内容　　　　　　气体氮化　　　　　　液体氮化　　　　　　离子氮化 ' v* D7 V$ q" Q2 D　　1、对环境的污染较　　　　　　重　　　　　　　　 重　　　　　　　　 无 　　2、是否需添置环保设施　　 需要　　　　　　　　需要　　　　　　 不需要 # N$ Q$ l) q: H/ b3 A　　3、可否为都市工业接受　　 不能　　　　　　　　不能　　　　　　　　 能 　　4、生产周期　　　　　　　　 长　　　　　　　　 短　　　　　　　　 短 　　5、氨气消耗量　　　　　　　　大　　　　　　　　———　　　　　　 极少 1 m/ |. d' ?7 N: }8 D8 A! Y　　6、能耗　　　　　　　　　　 大　　　　　　　　 小　　　　　　　　 小 　　7、生产成本　　　　　　　　 高　　　　　　　　 较高　　　　　　　　 低 % ~% X  D# S" [　　8、设备投资　　　　　　　　 较低　　　　　　　　较低　　　　　　　　较高 　　9、设备复杂性　　　　　　　　 简单　　　　　　　　简单　　　　　　 较复杂 6 G( C0 W3 {7 A- o　　10、工艺重现性　　　　　　　　 好　　　　　　　　 好　　　　　　　　 好 　　11、氮化层组织可否控制　　　　不能　　　　　　　　不能　　　　　　　　 能 　　12、强化效果　　　　　　　　 良　　　　　　　　 良　　　　　　　　 优良 　　13、能氮化的材料　　　　　　 较多　　　　　　　　较多　　　　　　　　 多 " C7 E' t  G8 o　　14、对不锈钢的氮化效果　　 很难操作　　　　　　 较好　　　　 容易操作、效果好 　　15、工件的变形　　　　　　　　较大　　　　　　　　较大　　　　　　　　 小 + _" d4 v2 F, @5 k! u! O　　16、非氮化面的防护　　　　　　繁琐　　　　　　　　繁琐　　　　　　　　容易 4 \1 E' p  l! I　　17、要求工件清洗干净程度　　 较高　　　　　　　　较高　　　　　　　　 高 　　18、对操作者的要求　　　　　　较高　　　　　　　　较高　　　　　　　　较高 　　19、现场操作环境　　　　　　 较差　　　　　　　　 差　　　　　　　　 好 　　20、操作者的劳动强度　　　　 较大　　　　　　　　较大　　　　　　　　较小