工业纯铁等离子体注入与氮化工艺及其性能研究

白彬¹，黄楠²，陈畅子²，朱生发¹，张鹏程¹，孙鸿²，冷永祥²

(1.表面物理与化学国家重点实验室,四川,江油,621700;
2.西南交通大学,材料先进技术教育部重点实验室,成都,610031;
3.西南交通大学,材料科学与工程学院,成都,610031)

摘要:采用低电压高频率脉冲等离子体浸没离子注入与氮化技术在工业纯铁上进行氮离子注入及氮化强化处理,研究了不同脉冲宽度下,工业纯铁等离子体浸没离子注入与氮化处理的结构及性能.通过X射线衍射谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度、销-盘磨损实验,研究了工业纯铁氮离子注入及氮化后的结构、断面组织、表面元素含量、显微硬度、摩擦磨损性能;通过电化学极化方法在0.9%NaCl溶液研究了改性层的耐腐蚀性.研究结果表明:氮等离子注入及氮化后能显著提高纯铁表面的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性能,且表面形成结构为Fe3N和Fe4N的针状组织,针状组织是提高纯铁性能的关键因素;高脉冲宽度下进行等离子注入及氮化有利于提高纯铁表面的机械性能和耐腐蚀性能.

关键词:工业纯铁; 等离子体浸没离子注入; 脉冲宽度; 摩擦磨损性能; 耐腐蚀性;

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