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等離子體在滲氮工藝上的運用

發布日期:2020-08-12 00:00 來源: 點擊:

等離子體在滲氮工藝上的運用
  一般等離子體滲氮工藝要求氣壓在3~10mbar,這就保證了等離子體與基底之間的接觸很充沛。關於形狀雜亂的基底,如外表有效小溝槽或螺紋等,在雜亂形狀鄰近的等離子體參數散布會有所差別,這將會導致其周圍電場的改動,進而改動這個區域的離子濃度和離子轟擊的能量。假如選用慣例等離子體滲氮,則鞘層內的離子碰撞會更加頻繁,就會導致離子的能量下降,因而也就難以激活氧化物較多的金屬外表,如不鏽鋼等。這種雜亂形狀基底情況還會導致區域溫度過熱,滲氮特性也會與其他基底不同。而對用慣例等離子體滲氮工藝所發生的這種反常輝光放電,放電參數互相相關耦合,因而不可能單獨改動其間某一個放電參數來操控滲氮進程。

  為了戰勝上訴的缺陷,研究人員開發了低壓等離子體,當氣壓低於10PA時,就不會發生反常輝光放電了。經過射頻激起微波,或從熱絲上釋放出的高能電子衝擊電離等方法都能夠發生等離子體,這些低壓等離子體充滿整個處理空間,其間包含了很多的活性原子,如此會提高滲氮功率。在射頻等離子體滲氮中,等離子體的發生和基底偏壓是分隔操控的,因而能夠分別操控離子能量和基底外表的通量。由於作業氣壓比較低,耗費的氣量也相應下降。

  在原子團滲氮工藝中,低能量的直流輝光放電能夠發生NH原子團,能夠利用這些高活性的原子團來滲氮,整個工藝需求一個外加電源來加熱工件,這與氣體滲氮進程相仿。這種工業不隻能夠精確地操控外表拓撲,並且還能夠挑選是否形成化合物層,也能夠在外表結構特性不改動的前提下,操控化合物層的厚度和擴散層的深度。若金屬外表有窄縫和孔,用這種工藝也能夠很容易地實現滲氮。

  傳統等離子體滲氮工藝選用的是直流或脈衝反常輝光放電。這種工藝在低合金鋼和工具鋼的滲氮處理體現尚可,但對不鏽鋼,特別是有奧氏體結構的鋼來說,就體現欠佳。高溫滲氮工藝進程中會析出CrN,所以金屬外表很硬並且耐磨,但缺陷是易被腐蝕。低溫和低壓放電技術已成功地解決了這個問題,用這種工藝生產出的改性層包含一個稱為擴展奧氏體的富氮層。
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