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等离子体渗氮

等离子体渗氮

在工业金属零件制造过程中,制造商经常寻求对钢工件的外部进行硬化,以提高其耐磨性。也称为“表面硬化”,这种表面硬化过程通常依赖于热化学过程来改变金属物体的外层。冶金学家依靠几种不同的可用技术来实现表面淬火,包括渗碳、感应淬火和氮化。

氮化过程

氮化是指氮在钢表面的扩散,以使金属工件的外层硬化。这一过程可能会产生脆性的外观,更有效地抵抗磨损。在高温下,氮会与黑色金属中的合金结合,形成硬化的氮化物。

制造商可以使用各种技术来完成常规的氮化。通常,他们依靠氨气为氮化过程提供氮气。在存在氨气的情况下,在950华氏度到1050华氏度的温度下持续加热一些合金,可以有效地硬化钢构件的外层。一种相对较新开发的替代传统工业氮化的方法是使用等离子体氮化,这种过程有时被称为“离子氮化”或“离子氮化”。

等离子体氮化的历史

等离子体氮化过程最初在20世纪20年代进行研究,在20世纪30年代末和40年代初获得了更大的认可。电弧焊作为一种技术在军事装备制造的密集时期广泛应用于工业制造环境。

今天,计算机化已经促成了许多自动化的制造过程,包括离子氮化。由于使用了计算机控制技术,曾经需要人直接监督的过程现在进行得更加准确和统一。在许多现代大批量金属零件的工业生产环境中,自动化允许使用离子氮化对工件进行具有成本效益的精加工。

等离子体氮化过程

在基本等离子体氮化过程中,制造商利用气体在金属工件周围建立真空,并在电荷的帮助下,将稳定的氮离子级联发送到金属部件的表面。这个过程必然在高温下发生。离子轰击有助于软化金属,创造出精细、坚硬的表面外层。

等离子体氮化后的表面硬化深度随金属工件中合金成分的不同而不同。在自动化离子氮化过程中,制造商通常依靠真空室和高度控制的时间和温度参数来实现均匀的表面抛光。

等离子体渗氮的应用程序

等离子体氮化在高科技工业元件制造环境中有着广泛的应用。有选择地、均匀地硬化金属表面的能力为许多行业的制造商提供了很大的用途。

例如,这项技术为工业制造商提供了很大的帮助。它允许生产许多用于其他制造过程的零件,如塑料工业。通过等离子体氮化进行表面硬化,可以使经常频繁使用的自动化塑料制造机械部件受益。例如,如果塑料制造机械制造商选择硬化件,注塑销、挤压模具、冲压件和其他生产所需的机械通常能更好地承受磨损。等离子体氮化有助于完成许多这些成分。

等离子体氮化还极大地帮助了交通运输行业的制造商。这种精加工工艺可使金属表面选择性硬化。它使齿轮、滚珠轴承、凸轮轴、气门、活塞和其他发动机部件能够在极具挑战性的机械环境中承受更长的时间。

氮化:等离子体与气体的对比

与传统的氨气氮化相比,等离子体氮化有许多优点。例如,虽然这两个过程都在高温下进行,但等离子体氮化不需要使用高炉。此外,零部件制造商可以非常精确地控制等离子体氮化处理的应用,这是使用气体很难实现的目标。

等离子体氮化所产生的表面表现出坚硬、均匀的光面,而没有通常与气体氮化技术相关的脆性。虽然使用气体(如氨气)进行常规氮化处理的零件通常需要额外的精加工操作,如研磨和抛光,但氮离子轰击表面可以产生精细、光滑的纹理。对这种技术的依赖可以消除额外的精加工作业的必要性。

最后,与传统的低技术氮化工艺相比,等离子体氮化工艺提供了一种更加环保的生产工艺。后者常常与涉及使用氰化物盐浴的表面制备技术结合使用。生产后的清理通常需要处理有毒(和潜在的危险)材料。在这方面,自动化等离子体氮化工艺更有效地利用组件,因此产生的废物更少。

等离子体氮化与镀铬

工业零件的制造有时依靠电镀铬的工艺来帮助完成金属工件。通常,他们依靠一系列的盐浴来准备表面,然后使用电的应用来帮助涂上坚硬的金属表面,如铬。电镀铬创造了一个有吸引力的,有光泽和反射的表面非常经济有效。

然而,在某些生产环境中,等离子氮化处理提供了一种优越的表面处理技术。它还能使金属工件的表面变硬。此外,由于等离子体氮化在表面扩散,这一过程消除了有时与镀铬有关的剥落问题或应用不均匀问题。

虽然在大量使用金属零件时,电镀铬表面最终会变得暗淡和磨损,但等离子氮化处理会在多年的过程中提供更好的整体耐磨性。在某些情况下,这些抛光表面还能更有效地承受腐蚀。


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