沈仙雨，陈 浩，刘 彬

（贵州省六盘水师范学院化学与化学工程系，贵州六盘水 553004）

等离子表面冶金技术的现状与发展

沈仙雨，陈 浩，刘 彬

（贵州省六盘水师范学院化学与化学工程系，贵州六盘水 553004）

1930年，德国发明出离子氮化，在这之后，科学家通过离子研究开辟出新领域。而在后期的优化中离子氮化在工业生产中被应用。介绍了等离子表面冶金技术的现状及发展前景。

等离子；表面冶金技术；现状；发展

双层辉光离子渗金属技术随着当今时代经济技术的发展已经不断的进行突破。本文通过对等离子表面冶金技术的现状进行不断的研究而进行后期的冶金技术表面的进一步研讨。

1 等离子表面冶金技术

等离子表面冶金技术在发展的过程中经历了不同阶段的研究，就表面冶金属表面工程技术而言，在其范畴之内指的是对材料的表面成分在发生变化时进行的表面处理方法。而它主要的技术特征便是利用材料表面形成的合金层，随着需求表面深度的变化而不断的进行相应的变化。而随着工业进程与人类对科技的意识与依赖程度的增加，离子氮化在原有的基础上，更演化出离子渗碳、离子碳氮共渗等符合新时代工业技术要求的轰击化学热处理工艺。而在后期的发展中通过不断形成的等离子表面金技术。而逐渐使钢铁材料的表面通过不断的变化而形成现代工艺所要求的高速钢。之后又不断成为多弧离子渗金属技术。而随着经济技术的发展，离子渗金属技术也会因需求的增加而不断进行革新[1]。

2 双层辉光离子渗金属技术

2.1 基本原理

在离子氮化技术的研究与发展中，基于原有工作效应，形成双层辉光离子渗金属技术，并最终实现完成等离子表面的冶金技术。而在该过程中，主要原理在于利用双层辉光的放电作用，通过与离子氮化装置的设置反应而完成。在该设施中会设置由欲渗合金元素而形成源极。通过源极与阳极间的直流电源相互交流而产生辉光放电。通过不断轰击源极的材料继而不断使合金元素被不断的溅射出来。

在工件的表面进行具有特殊物理化学性能的合金层离子的形成，而这周再通过轰击最终使源极溅不断射出合金元素，工件在这个过程中会受到离子轰击而被不断加热直到所需求的高温。合金元素自身借助于沉积作用与扩散作用而不断的渗入到表面，最终变回形成含有欲渗金属元素的合金层表面。在合金元素含量上的比较时可发现，合金层与合金渗层厚度会在最大程度上完善工作气压，而气压稳定之后对源极电位的调整便可以顺利进行，只有完成阴极电位对温度与保温的控制，收集相关工艺参数，才能实现最终的合金表面层控制。因此对于离子渗金属处理来说，不断牢固化学成分可以进行基体连接。

2.2 独立放电

工件与源极二者在辉光不重叠时，必须在工件与源极之间，实现相对较大的距离差与工作气压条件。而其最重要的特征便是工件与源极之间的数据，而在数据的分析中包括放电参数的统计，对该参数进行分析可实现工件与源极形成相互独立、互不干扰的模式[3]。

2.3 空心阴极放电

在放电参数与相互影响的作用下而进行电流放电，在两者通过负辉区与前相互重叠之后会使得放电的电流倍增。而这些情况必须在工件与源极距离相对时，才能实现气压较低的状况，而不能独立进行变化。在对现有的空心阴极不断实验之后会产生相应的放电现象，而在该研究中会对工件自身与源极电位通过不相等的位置进行研究进而完成空心阴极放电。

2.4 工艺基础理论研究

近年来，我们开展了离子轰击条件下的扩散机制，在双层辉光放电现有技术的条件下若进行等离子体的特性的对比可以不断更新辉光放电工艺参数与等离子参数，进而最大程度完成对合金渗层的完善。且通过多元离子技术在不断共渗过程实现合金渗层成分技术的调整与控制，实现对工业基础的理论性研究。

2.5 双层辉光离子渗金属技术

在冶金技术中，对原料进行最大程度的节约与合金元素的最少提炼，是各大厂商所追求的目标。在降低成本的要求上，可以实现最大程度的无污染。合金渗层表面在实验中可发现当其90%作为合金元素时，可以实现对合金层成分的基本控制，即通过相应的工艺与设备可节省30%左右的资源。而为了进行最大程度的面积处理，会将钨、钼等金属作为用高熔点合金中的渗入元素进行生产，通过研究可发现最终可达到表面积为3m2的试验结果。但是随着研究的进一步研讨，对双层辉光离子渗金属技术在与多种高温热处理工艺进程中的试验会导致工件变形等目前不可解决的问题[4]。

2.6 后期发展

通过对双层辉光离子渗金属技术研发的深入，在现有技术的基础上，可以延伸出以下相关技术：多弧离子渗金属技术、加弧辉光离子渗金属技术、双层辉光膏剂渗金属技术、双辉钎焊技术、陶瓷材料表面金属化及异材焊接技术、双阴极辉光放电合成硬质薄膜技术、空心阴极放电烧结高熔点材料技术，空心阴极放电制备纳米粉技术等。而就双层辉光离子渗金属技术目前的发展，已经在国内外学术界引发重点关注，而各工业厂商也瞄准时机建立了相关了研究站，不仅在研究双层辉光离子渗金属技术时成立了小组，更建设了相应的合金工程研究中心。

3 结束语

在离子氮化技术的基础上，双层辉光离子技术在不断的与渗金属技术结合之后，可以最大程度实现合金化元素的材料科学结合。通过真空技术与科学研究实现气体的放电作用，最大程度上实现低温等离子传导，进而完成热传输，通过机械设计与相应的电器研究进行不断的调控，从而最大程度上完善微机控制系统在冶金技术中的应用，实现技术密集型的研讨技术。而对于目前所拥有的大多数技术而言，对低温等离子体的研究还停留在初步的基础研究阶段，其中具体的反应过程与机理试验，还需要通过进一步的研究做出相关解答。再对机理研究之后也需要对技术进行稳定性测量，而这些情况基于现状都需要进行进一步的解答与探讨。

[1] 徐重，王振民，古风英，等.双层辉光离子渗金属技术[J].金属热处理学报，1982，（01）：71-83.

[2] ZXu，FYGu，JDPang，et al.Plasma surface alloying[J].Surface Engineering，1986，2（02）：103-106.

[3] Chengji Li，Zhong Xu.Diffusion mechanism of ionbombardment[J]. Surface Engineering，1987，4（03）.

[4] Zhong Xu，Yongan Su，Chongzeng，et al.Xu-Techacksaw blades versus bimetal hacksaw blades[J].Jour-nal of Advanced Materials，1999，31（1）：3-6.

Present Status and Development of Plasma Surface Metallurgy Technology

Shen Xian-yu，Chen Hao，Liu Bin

In 1930，the German invent ion nitriding，after this，scientists can open a new field by ion.And later in the optimization of ion nitriding was applied in industrial production.

plasma；surface metallurgy technology；the status quo；the development of

TG174.4

：A

：1003–6490（2016）10–0037–02

2016–10–25

沈仙雨（1996—），男，贵州黔西人，本科在读，主要研究方向为冶金工程。