离子渗氮与气体渗氮及液体渗氮的比较

离子渗氮、气体渗氮和液体渗氮的比较

目前工业生产中使用的氮化方法有三种，即液体氮化、气体氮化和离子氮化，三种氮化方法之间具有互补性。

随着人们环保意识的加强，一系列环保法律法规相继出台，液体氮化和气体氮化因污染问题已不为都市工业所接受，相继从都市工业中退出。如上海市除真空热处理、感应热处理和离子渗氮工艺可继续留在市内从事生产外，其他热处理工艺生产都已搬出市区，另求生存之道。

除上述突出弊端外，液体氮化因受设备容量限制，对大型零件的氮化也显得无能为力，而且零件经液体氮化后，表面疏松较严重，更限制了其应用范围。但客观地将，液体氮化对某些材质的小工件氮化仍具有其独到之处。

气体氮化因工艺周期长（如氮化层深度要求为0.6mm时，其保温时间可长达90小时）、氨气消耗量大、能源消耗多、生产成本高，废气、废水难以处理，其应用范围也正在逐步缩小。

与上述两种氮化方法相比，离子氮化法具有以下一些优点：

①由于离子氮化法不是依靠化学反应作用，而是利用离子化了的含氮气体进行氮化处理，所以工作环境十分清洁而无需防止公害的特别设备。

②由于离子氮化法利用了离子化了的气体的溅射作用，因而与以往的氮化处理相比可显著的缩短处理时间（离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮时间的1/3—1/5）。

③由于离子氮化法利用辉光放电直接进行加热，也无需特别的加热和保温设备，且可以获得均匀的温度分布，与间接加热方式相比加热效率可提高2倍以上，达到节能效果（能源消耗仅为气体渗氮的40—70％）。

④由于离子氮化是在真空中进行，因而可获得无氧化的加工表面也不损害被处理工件的表面光洁度。而且由于是在低温下进行处理，被处理工件的变形量极小，处理后无需再行加工，极适合于成品的处理。

⑤通过调节N、H和其他组份等气体的比例，可自由地调节化合物层的相组成，从而获得预期的机械性能。

⑥离子氮化从380℃起即可进行氮化处理，此外，对钛等特殊材料也可在850℃的高温下进行氮化处理，因而适应范围十分广泛。

⑦由于离子氮化是在低气压下以离子注入的方式进行，因而耗气量极少（仅为气体渗氮的百分之几），可大大降低处理成本。

正式基于以上诸多优势，离子氮化正逐步取代气体氮化和液体氮化，成为二十一世纪中国热协大力推广的“绿色”氮化方法

气体氮化、液体氮化和离子氮化的比较

比较内容气体氮化液体氮化离子氮化

1、对环境的污染较重重无

2、是否需添置环保设施需要需要不需要

3、可否为都市工业接受不能不能能

4、生产周期长短短

5、氨气消耗量大———极少

6、能耗大小小

7、生产成本高较高低

8、设备投资较低较低较高

9、设备复杂性简单简单较复杂

10、工艺重现性好好好

11、氮化层组织可否控制不能不能能

12、强化效果良良优良

13、能氮化的材料较多较多多

14、对不锈钢的氮化效果很难操作较好容易操作、效果好

15、工件的变形较大较大小

16、非氮化面的防护繁琐繁琐容易

17、要求工件清洗干净程度较高较高高

18、对操作者的要求较高较高较高

19、现场操作环境较差差好

20、操作者的劳动强度较大较大较小