冶金涂層方法用于各種工程產(chǎn)品中，以提高它們的抗蝕性，耐磨性，疲勞強(qiáng)度和表面硬度。涂覆的方法有二種，一種是在工件表面上附著一層物質(zhì)；另一種是從工件表面向里形成一層不同物質(zhì)的擴(kuò)散層，該層具有可以測(cè)定的濃度梯度，而且和工件的近表面成為一體。


這兩種涂層也可以同時(shí)存在。例如，目前對(duì)高載工件一般是先形成硬的氮化物擴(kuò)散層，用它來可靠地支持更硬的TiN附著層。許多這樣的冶金涂層正在用物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)方法生產(chǎn)出來。
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PVD涂層系統(tǒng)是通過氣化或?yàn)R射的方法將固體涂層材料凝固沉積到比較冷的工件表面上。工件的溫度一般以不降低材料的內(nèi)部性能為原則。然而，在PVD涂層和即使清理得很好的表面之間的附著力仍不大，所以應(yīng)用經(jīng)常受到限制。
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CVD涂層系統(tǒng)是利用液體的或氣體的涂層物質(zhì)，在溫度相對(duì)較高的工件表面上造成化學(xué)反應(yīng)的結(jié)合。然高溫的工件表面雖然足以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的結(jié)合，但也足以使工件內(nèi)部的原有性能發(fā)生不需要的變化。為了恢復(fù)材料內(nèi)部的性能，需要進(jìn)行后續(xù)工序——熱處理。
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采用氮?dú)獾入x子表面處理方法，把兩個(gè)電極置于適當(dāng)分壓的混合氣體中，并在其間施加電壓，使其產(chǎn)生用于等離子氮化的輝光放電。一個(gè)電極即陽極是接地的真空罩。另一個(gè)為陰極。是要進(jìn)行離子氮化的工件。相對(duì)于接地真空罩來說，工件氮化時(shí)為負(fù)電位。把這個(gè)二極管電路和一個(gè)變壓電源連接。電流限制電阻器可以改變外電路中的電阻，因此，可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)在任何電壓水平下的電流。
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目前使用的電源可以獨(dú)立地選定和控制電壓的波幅、持續(xù)時(shí)間和周期，從而可以使等離子區(qū)中的負(fù)氮離子在工件表面上均勻地覆蓋，而不致產(chǎn)生嚴(yán)重的發(fā)熱。過程的控制器能獨(dú)立調(diào)節(jié)工件表面的氮離子濃度和溫度。
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氮?dú)獾入x子表面處理是一種正常的有限擴(kuò)散過程。當(dāng)有了氮原子以后，靠近工件表面和深入工件內(nèi)部的冶金過程，主要決定于氮元素的濃度梯度，周圍的等離子參數(shù)的影響次之。
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氮?dú)獾入x子表面處理不同于其它氦化技術(shù)，在工藝過程中，它是用輝光放電現(xiàn)象來激化氮?dú)?。用這種方法激發(fā)氮?dú)庥卸喾N十分重要的結(jié)果：
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(1)等離子氮化能較好地控制成品表面的成份、組織和性能。氨化結(jié)果不會(huì)生成逎常是脆性的混合相(化合物區(qū))。對(duì)于有色金屬材料、鑄鐵和合金鋼來說，這是一種有效的表面處理方法。
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(2)等離子氮化可在低于常規(guī)氮化的溫度下進(jìn)行，從而得以保持心部的高性能。低溫濺射可除去工件表面的臟物，并可在此低溫下的較短時(shí)間完成氮化。
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(3)等離子氮化能解決環(huán)境問題，因?yàn)閺碾x子氨化爐中排放出的氣體無毒也不爆炸，且能直接排出戶外，這樣便環(huán)需昂貴的后續(xù)清理工作，并按EPA批準(zhǔn)的方式后處理清理落劑。