離子氮化質(zhì)量探討

陳增謀

（寧夏天地奔牛實業(yè)集團有限公司，寧夏石嘴山753001）

1 離子氮化中存在的問題

離子氮化屬于等離子熱處理的范疇，也是滲氮化學(xué)熱處理中的一種。它是利用稀薄氣體輝光放電形成活性氮離子，在直流電場中對工件進行熱處理的一種表面改性技術(shù)。

離子氮化具有清潔無公害、滲速快、節(jié)能省氣、畸變小、滲層組成可調(diào)等優(yōu)點，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于汽車、機械、精密儀器、擠壓成型機、模具等許多領(lǐng)域，而且其應(yīng)用范圍仍在日益擴大。但在企業(yè)能否應(yīng)用成功，與設(shè)備的真空度自動化程度等因素密切相關(guān)。

某企業(yè)近年購置了一臺半自動離子氮化爐（第一代為人工控制方式，第二代為半自動控制，最新已發(fā)展到計算機控制，實現(xiàn)了真空度、流量、溫度自動控制），但由于多種原因，在生產(chǎn)實踐中，離子氮化后的工件存在下述質(zhì)量問題：1）硬度低。工件滲氮后其表面硬度有時達不到工藝規(guī)定的要求；2）硬度和滲層不均勻。同爐上下層的工件層深差異明顯；3）外觀質(zhì)量差。離子滲氮后工件表面有明顯的電弧燒傷和剝落等缺陷，如表面發(fā)藍或呈紫藍色，這是由氧化造成的。

為提高離子氮化質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高設(shè)備利用率，結(jié)合實際操作經(jīng)驗，對存在的問題進行認真分析并提出了控制措施。

2 控制措施

在離子氮化工藝參數(shù)確定之后，決定離子氮化質(zhì)量有三個因素，即操作者、設(shè)備、工件。而在三個因素中，最不穩(wěn)定和最關(guān)鍵的因素是操作者。

2.1 操作者

在離子氮化過程中，操作者要加強巡檢溫度、流量、爐壓等工藝參數(shù)，并及時調(diào)整流量、爐壓保證符合工藝要求，在設(shè)備控制沒有達到自動控制以前，操作者的責(zé)任心比技能更為重要。

2.2 設(shè)備

離子氮化設(shè)備不同于普通的熱處理爐，它對爐體的真空度有特別高的要求，而如何保持爐內(nèi)清潔則特別重要。離子氮化爐日常要加強維護和保養(yǎng)，一般來說有以下幾個方面：

1）在設(shè)備不使用時，爐體應(yīng)保持在真空狀態(tài)，以減少銹蝕。為保持爐內(nèi)清潔，應(yīng)定期清洗陰極盤、不銹鋼隔熱屏、爐底盤等，檢查橡膠密封圈。電源柜應(yīng)保持清潔，經(jīng)常打掃內(nèi)部灰塵，發(fā)生故障應(yīng)請專業(yè)人員及時修理。

2）裝爐、出爐之前必須切斷電源，以免陰板盤帶電，造成觸電事故。

3）爐體及真空泵在運行時冷卻水不能斷開，突然停電時應(yīng)能保持爐內(nèi)冷卻水的供給，以免燒壞橡膠密封件。

4）裝爐時嚴禁工件撞擊陰板盤和熱電偶套管，并防止與隔熱屏相碰?！半妷航o定”“、導(dǎo)通比給定”在接通高壓前必須在低位。

2.3 工件

離子氮化前的工件清洗對表面硬度、層深和設(shè)備的清潔尤為重要。清洗的質(zhì)量直接關(guān)系到離子氮化的質(zhì)量（包括工件外觀質(zhì)量），這一點不同于氣體氮化或者氣體滲碳等其它工藝。

1）清洗要求。工件在裝爐之前必須認真地除銹、清洗除油、除毛刺，表面不能有油污、油漆等污染物。對于小孔、狹縫等部位要用工具深入清理黃油等污物，組合件的接合面不允許有油類易揮發(fā)物（打弧放電時會集中激烈放電，輕者造成工件表面有黑色斑點，嚴重時燒傷工件），不能用易起毛的布擦試工件表面。

2）裝爐。工件的擺放方式和工件間距要根據(jù)在真空下工件溫度均勻性確定。工件裝爐前打開放氣閥，恢復(fù)正常氣壓，然后吊開爐體鐘罩，用粗砂紙打磨清理陰板盤表面濺射物等污物；打磨后將陰極盤表面清理干凈。

裝爐時要注意工件的放置位置，對于空心零件應(yīng)盡量對稱分布，以保證工件的散熱條件盡量相同。對于局部防滲工件，防滲一般采用屏蔽法，常用螺釘、蓋板、鐵皮等作為屏蔽物。放上試樣（一般放在工件上，能代表工件的實際溫度的地方），用汽油布擦一下爐底密封圈和鐘罩法蘭，罩上爐蓋，然后將放氣閥旋緊，接上爐罩上的陽極塊接頭。

2.4 外觀質(zhì)量

外觀質(zhì)量差的多數(shù)原因是爐子漏氣真空度不好，氣氛中含水及含氧量過多。出爐后工件表面發(fā)藍或呈紫藍色，這是氧化造成的。

3 結(jié)語

離子氮化是一種新的熱處理工藝，本文結(jié)合設(shè)備現(xiàn)狀，對離子氮化質(zhì)量的控制進行探討。離子氮化工藝本身對設(shè)備真空度、人員素質(zhì)要求很高。而對于離子氮化過程中出現(xiàn)的各種質(zhì)量問題，只要認真分析其原因，找出解決的方法，就能提高氮化質(zhì)量，達到提高設(shè)備利用率和節(jié)能降耗的預(yù)期目的。

［1］ 中國機械工程學(xué)會熱處理專業(yè)分會.熱處理手冊：第1卷［M］.3版.北京：機械工業(yè)出版社，2001.