氮化炉厂家:离子渗氮设备的工艺
2022年03月14日
氮化炉厂家:等离子氮化炉设备的工艺原理。
氮化炉厂家:等离子氮化炉设备的工艺原理。
普通的等离子渗氮工艺需要3~10mbar的气体压力才能保证等离子与基体完全接触,对于表面有小凹槽或螺纹等复杂形状的基片,复杂形状附近的等离子渗氮设备参数分布会有一定程度的不同,引起周围电场的变化,从而改变该区域的离子浓度和离子轰击能量,如果采用常规的等离子渗氮,离子碰撞更容易发生在等离子鞘层,导致离子能量降低,更难活化更多的氧化物金属表面,如不锈钢,这种复杂形状的基底条件也会导致该区域温度过热,并且渗氮特性不同于其它基底条件,但是,由于常规等离子氮化炉工艺产生的异常辉光放电,放电参数之间是相互联系、相互耦合的,不可能单独通过改变某一放电参数来控制渗氮过程。
为了解决这一问题,研究人员开发了低压等离子体,当气压低于10PA时,不会产生异常辉光放电,在射频的作用下,热丝会产生一系列低压等离子体,充满整个加工空间,含有大量活性原子,从而提高渗氮效率,在射频等离子体设备的氮化过程中,等离子体的产生与衬底偏压的控制是分开的,因此可以分别控制离子能量和衬底表面流量,由于较低的工作气压,气体消耗相应减少。
低能DC辉光放电用于产生氮化用的NH自由基,这些高活性自由基用于氮化,整个过程需要外接电源加热工件,过程类似气体渗氮,该工艺不仅可以控制表面拓扑结构,还可以选择是否形成复合层,在不改变表面结构特征的情况下,控制复合层的厚度和扩散层的深度,如果金属表面有狭窄的缝隙和孔洞,通过这种工艺可以很容易地实现渗氮。
传统的离子渗氮工艺采用DC或脉冲异常辉光放电,该技术对低合金钢和工具钢渗氮有效,但对不锈钢尤其是奥氏体不锈钢无效,渗氮工艺在高温下会析出CrN,所以金属表面非常坚硬耐磨,但缺点是容易腐蚀,该工艺制备的改性层中含有一层被称为膨胀奥氏体的富氮层,通过低温低压放电技术成功解决了这一问题。
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