离子氮化质量探讨

2014-04-16陈增谋

机械工程师 2014年12期

关键词：氮化操作者真空度

陈增谋

（宁夏天地奔牛实业集团有限公司，宁夏石嘴山753001）

1 离子氮化中存在的问题

离子氮化属于等离子热处理的范畴，也是渗氮化学热处理中的一种。它是利用稀薄气体辉光放电形成活性氮离子，在直流电场中对工件进行热处理的一种表面改性技术。

离子氮化具有清洁无公害、渗速快、节能省气、畸变小、渗层组成可调等优点，现已被广泛应用于汽车、机械、精密仪器、挤压成型机、模具等许多领域，而且其应用范围仍在日益扩大。但在企业能否应用成功，与设备的真空度自动化程度等因素密切相关。

某企业近年购置了一台半自动离子氮化炉（第一代为人工控制方式，第二代为半自动控制，最新已发展到计算机控制，实现了真空度、流量、温度自动控制），但由于多种原因，在生产实践中，离子氮化后的工件存在下述质量问题：1）硬度低。工件渗氮后其表面硬度有时达不到工艺规定的要求；2）硬度和渗层不均匀。同炉上下层的工件层深差异明显；3）外观质量差。离子渗氮后工件表面有明显的电弧烧伤和剥落等缺陷，如表面发蓝或呈紫蓝色，这是由氧化造成的。

为提高离子氮化质量的稳定性，提高设备利用率，结合实际操作经验，对存在的问题进行认真分析并提出了控制措施。

2 控制措施

在离子氮化工艺参数确定之后，决定离子氮化质量有三个因素，即操作者、设备、工件。而在三个因素中，最不稳定和最关键的因素是操作者。

2.1 操作者

在离子氮化过程中，操作者要加强巡检温度、流量、炉压等工艺参数，并及时调整流量、炉压保证符合工艺要求，在设备控制没有达到自动控制以前，操作者的责任心比技能更为重要。

2.2 设备

离子氮化设备不同于普通的热处理炉，它对炉体的真空度有特别高的要求，而如何保持炉内清洁则特别重要。离子氮化炉日常要加强维护和保养，一般来说有以下几个方面：

1）在设备不使用时，炉体应保持在真空状态，以减少锈蚀。为保持炉内清洁，应定期清洗阴极盘、不锈钢隔热屏、炉底盘等，检查橡胶密封圈。电源柜应保持清洁，经常打扫内部灰尘，发生故障应请专业人员及时修理。

2）装炉、出炉之前必须切断电源，以免阴板盘带电，造成触电事故。

3）炉体及真空泵在运行时冷却水不能断开，突然停电时应能保持炉内冷却水的供给，以免烧坏橡胶密封件。

4）装炉时严禁工件撞击阴板盘和热电偶套管，并防止与隔热屏相碰。“电压给定”“、导通比给定”在接通高压前必须在低位。

2.3 工件

离子氮化前的工件清洗对表面硬度、层深和设备的清洁尤为重要。清洗的质量直接关系到离子氮化的质量（包括工件外观质量），这一点不同于气体氮化或者气体渗碳等其它工艺。

1）清洗要求。工件在装炉之前必须认真地除锈、清洗除油、除毛刺，表面不能有油污、油漆等污染物。对于小孔、狭缝等部位要用工具深入清理黄油等污物，组合件的接合面不允许有油类易挥发物（打弧放电时会集中激烈放电，轻者造成工件表面有黑色斑点，严重时烧伤工件），不能用易起毛的布擦试工件表面。

2）装炉。工件的摆放方式和工件间距要根据在真空下工件温度均匀性确定。工件装炉前打开放气阀，恢复正常气压，然后吊开炉体钟罩，用粗砂纸打磨清理阴板盘表面溅射物等污物；打磨后将阴极盘表面清理干净。

装炉时要注意工件的放置位置，对于空心零件应尽量对称分布，以保证工件的散热条件尽量相同。对于局部防渗工件，防渗一般采用屏蔽法，常用螺钉、盖板、铁皮等作为屏蔽物。放上试样（一般放在工件上，能代表工件的实际温度的地方），用汽油布擦一下炉底密封圈和钟罩法兰，罩上炉盖，然后将放气阀旋紧，接上炉罩上的阳极块接头。