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双层辉光离子渗金属技术

更新时间：2015.11.20 新闻来源：

通过等离子表面合金化工艺，可以在可导电材料表面形成具有特殊物理化学性能的合金层，如在普通碳钢表面形成高速钢、不锈钢和镍基合金等；在钛及钛合金表面形成各种耐磨、耐蚀、抗高温氧化的合金层；以及在金属材料表面形成高硬耐磨的金属陶瓷复合层等。
等离子表面合金化的一种典型技术就是双层辉光渗金属技术。双层辉光离子渗金属技术是利用真空条件下双层辉光放电所产生的低温等离子体所进行的一种表面冶金方法。抽真空至1 Pa 左右后，充 Ar 气至 30～50 Pa，工件充当阴极，置400～500 V 负偏压，欲渗金属充当源极，置 800～1000 V 负偏压。在偏压的作用下，气体被点燃，产生强烈的辉光放电，在阴极和源极之间产生不等电位空心阴极效应，使得工件迅速加热到高温，同时使欲渗金属的原子溅射出来，沉积到工件表面。在工件表面沉积原子浓度梯度的作用下，原子通过扩散进入工件表层，形成表面合金层。实验表明，利用双层辉光离子渗金属技术在普通碳钢表面获得渗铬层，可以获得优良的耐蚀性。利用双层辉光渗金属技术处理的高速钢锯条，具有国外双金属锯条相近的性能，而成本仅为其一半。
利用双层辉光离子渗金属技术，在金属材料表面可渗入特定的合金元素，包括几乎所有的高熔点金属，如 W、Mo、Cr、Ni 等，从而大幅度提高材料表面的耐磨、耐腐蚀性能; 强化材料表面，提高抗疲劳性能; 提高材料的抗高温氧化性能; 同时也可生成具有特殊功能的合金层。用石墨作源极，可在钛合金表面实现无氢渗碳，提高钛合金的耐磨性。双层辉光离子渗金属技术具有节约贵金属，节省能源、无公害，并可大面积处理及表面合金成份可控等显著优点，已成功应用于手用锯条，机用锯条，大型钢板，化工用阀门及液体泵，钢窗附件以及汽车排气阀等，是一项有广阔应用前景的表面工程技术。
在双层辉光离子渗金属装置中，引入冷阴极电弧源，把辉光放电和弧光放电有机的结合起来，即可构成加弧辉光离子渗金属技术。加弧辉光离子渗金属技术在被处理工件周围设置辅助阴极，利用辉光放电空心阴极效应使工件迅速升温；同时在真空容器壁上设置一个金属阴极电弧靶源，利用真空电弧放电引燃电弧源，不断地发射出高能量、高密度、高离化率的欲渗金属离子流，在工件负偏压的作用下加速到达工件表面，依靠扩散和离子轰击作用快速渗入工件表面，在工件表面形成渗层、镀层、渗镀结合层。与双辉渗金属技术相比，加弧辉光离子渗金属技术具有如下特点:(1) 渗速极快，平均值为 300 ～700 μm/h; (2) 工件形状不受限制，可以在炉内任意放置; (3) 工件可以转动，能实现均匀渗镀; (4) 不仅可以渗镀高熔点的金属和合金如 Ti、Mo、Cr、Ni、Cr-Ni、W-Mo 等，还可以渗镀低熔点的金属和 Al、Zn、Pb、Al 合金等

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