離子氮化質量探討

陳增謀

（寧夏天地奔牛實業集團有限公司，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。

離子氮化具有清潔無公害、滲速快、節能省氣、畸變小、滲層組成可調等優點，現已被廣泛應用于汽車、機械、精密儀器、擠壓成型機、模具等許多領域，而且其應用范圍仍在日益擴大。但在企業能否應用成功，與設備的真空度自動化程度等因素密切相關。

某企業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，最新已發展到計算機控制，實現了真空度、流量、溫度自動控制），但由于多種原因，在生產實踐中，離子氮化后的工件存在下述質量問題：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，如表面發藍或呈紫藍色，這是由氧化造成的。

為提高離子氮化質量的穩定性，提高設備利用率，結合實際操作經驗，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確定之后，決定離子氮化質量有三個因素，即操作者、設備、工件。而在三個因素中，最不穩定和最關鍵的因素是操作者。

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，并及時調整流量、爐壓保證符合工藝要求，在設備控制沒有達到自動控制以前，操作者的責任心比技能更為重要。

2.2 設備

離子氮化設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，而如何保持爐內清潔則特別重要。離子氮化爐日常要加強維護和保養，一般來說有以下幾個方面：

1）在設備不使用時，爐體應保持在真空狀態，以減少銹蝕。為保持爐內清潔，應定期清洗陰極盤、不銹鋼隔熱屏、爐底盤等，檢查橡膠密封圈。電源柜應保持清潔，經常打掃內部灰塵，發生故障應請專業人員及時修理。

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，突然停電時應能保持爐內冷卻水的供給，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。“電壓給定”“、導通比給定”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、層深和設備的清潔尤為重要。清洗的質量直接關系到離子氮化的質量（包括工件外觀質量），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 外觀質量

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

3 結語

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

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