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离子氮化

离子氮化

今天,金属制造商有时会在加工过程中对工件的外观进行修改。表面处理可以改变金属表面的颜色,增加其光泽,增强其导电性,增强其耐腐蚀和磨损的能力,或产生其他所需的物理变化。例如,在某些工业环境中,专用涂料的应用已经成为一种常见的处理方式。

在许多情况下,制造商希望使金属外层变硬,同时保留较软、较脆的内层。“表面硬化”产生一个坚硬的表面外壳,使钢构件能够更有效地抵抗恶劣的环境条件。它通常需要使用更强的工具来穿透表面硬化的钢构件。

关于氮化

一个名为“氮化”的过程为制造商创建案例硬化产品提供了一种有用的方法。在该过程中,氮气在钢工件的外部扩散,然后进行表面加热。(术语“氮化物”是指氮离子。当然是用金属形成氮的二元化合物。氮化物的常见化学式是符号N,其载于3-)。

离子氮化过程

现代化的设施,通常采用允许它们控制此过程的特定参数的设备。通过投资这种类型的复杂的生产环境,制造商获得了更大的精度监测表面氮化物层的形成。在一些情况下,可以基本上自定义这种地壳,使得一些旨在用于涉及重型磨损或苛刻条件的设置的部分,以提供特别厚的外壳外层。

离子氮化通常在专用设备的辅助中出现,包括温度控制的真空室。制造商通常预热真空室内的金属表面,并在压力控制条件下注入气体以预处理工件的表面。该步骤有助于制备用于形成氮化物层的表面。

在氮化过程中,真空室充满经过仔细计算的氮、氢和含碳气体(如甲烷)的混合物。电荷的释放使金属工件和腔室的某些部件基本上像电池系统一样发挥作用。制造商依靠电荷来电离气体。

当氮在控制温度条件下扩散到受热的金属零件时,氮与工件内的表面金属形成二元化合物。它会在钢的外部形成一层厚度可变的氮化层。通过调节暴露时间、合金成分、压力和温度等参数,可以帮助控制薄的、发展的氮化外壳的厚度。该工艺生产均匀的氮化层状零件。

离子氮化:材料及应用

近年来,这项技术的流行程度增加。虽然它确实需要大量资本投资,但它提供了减少环境负担的优势。制造商可以使用离子氮化使用的高效生产机制。

材料

钢仍然是离子氮化最常用的金属。据报道,一些制造商也对包括铸铁在内的其他黑色金属零件进行这种加工。据报道,这项技术还将使一些铝合金和钛合金变硬。为了进行离子氮化,制造商通常投资于复杂的生产设备和工厂设施。

应用程序

目前,离子氮化在许多经济领域都有广泛的应用。从事工业工具和设备制造、交通运输、航空航天、建筑、医疗设备生产和能源的公司经常依赖这种表面硬化来获得更耐用的钢产品。在使用过程中,经过这一精加工步骤的金属表面通常会磨损得更好。离子氮化也会增加表面脆性,所以制造公司有选择地利用这一过程。

这种技术的一些流行应用出现在机械零件市场上。例如,许多发动机提供非常热的环境,对某些部件造成了严重的磨损。离子氮化有助于生产齿轮、凸轮轴和喷油器泵,这些部件比未处理过的部件通常能承受更恶劣的环境条件。这一过程也有助于工具的生产,如锤子、凿子和模具。它可以帮助加强金属栅栏、挂锁和各种建筑用品。

离子氮化的优点

离子氮化在制造过程中提供了几个重要的优势。

  1. 它通常有效地提供壳体硬化钢的好处,而不会产生大量有毒化学副产物,需要昂贵的处置。取决于液体浴的氮化可能会产生更多危险的废物处理问题;相比之下,这种制造技术完全发生在封闭的真空室内,便于更容易的浪费清理。
  2. 离子氮化提供了相当程度的灵活性。它很容易允许制造商重复使用相同的设备,以生成具有不同氮化层厚度水平的高度定制组件。根据个别客户的需求,制造商可能会为某些用于挑战性环境的钢铁部件创建一层厚厚的氮化层,而允许其他氮化层厚度较小的部件进入市场。
  3. 尽管生产设施的大量资本投资,但离子氮化可能在生产高质量,均匀的产品系列方面为制造商提供大量经济效益。与在非常低的技术环境中使用钢氮化的“击中或错过”方法不同,离子氮化允许均匀部件的批量生产,具有已知的和可测量的壳体硬化水平。这一事实有助于国际工业市场中一些成品钢结构的竞争力。

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