目前工業生產中使用的氮化方法有三種,即液體氮化、氣體氮化和離子氮化,三種氮化方法之間具有互補性。
隨著人們環保意識的加強,一系列環保法律法規相繼出臺,液體氮化和氣體氮化因污染問題已不為都市工業所接受,相繼從都市工業中退出。如上海市除真空熱處理、感應熱處理和離子滲氮工藝可繼續留在市內從事生產外,其他熱處理工藝生產都已搬出市區,另求生存之道。
除上述突出弊端外,液體氮化因受設備容量限制,對大型零件的氮化也顯得無能為力,而且零件經液體氮化后,表面疏松較嚴重,更限制了其應用范圍。但客觀地將,液體氮化對某些材質的小工件氮化仍具有其獨到之處。
氣體氮化因工藝周期長(如氮化層深度要求為0.6mm時,其保溫時間可長達90小時)、氨氣消耗量大、能源消耗多、生產成本高,廢氣、廢水難以處理,其應用范圍也正在逐步縮小。與上述兩種氮化方法相比,離子氮化法具有以下一些優點:
①由于離子氮化法不是依靠化學反應作用,而是利用離子化了的含氮氣體進行氮化處理,所以工作環境十分清潔而無需防止公害的特別設備。
②由于離子氮化法利用了離子化了的氣體的濺射作用,因而與以往的氮化處理相比可顯著的縮短處理時間(離子滲氮的時間僅為普通氣體滲氮時間的1/3—1/5)。
③由于離子氮化法利用輝光放電直接進行加熱,也無需特別的加熱和保溫設備,且可以獲得均勻的溫度分布,與間接加熱方式相比加熱效率可提高2倍以上,達到節能效果(能源消耗僅為氣體滲氮的40—70%)。
④由于離子氮化是在真空中進行,因而可獲得無氧化的加工表面也不損害被處理工件的表面光潔度。而且由于是在低溫下進行處理,被處理工件的變形量極小,處理后無需再行加工,極適合于成品的處理。
⑤通過調節N、H和其他組份等氣體的比例,可自由地調節化合物層的相組成,從而獲得預期的機械性能。
⑥離子氮化從380℃起即可進行氮化處理,此外,對鈦等特殊材料也可在850℃的高溫下進行氮化處理,因而適應范圍十分廣泛。
⑦由于離子氮化是在低氣壓下以離子注入的方式進行,因而耗氣量極少(僅為氣體滲氮的百分之幾),可大大降低處理成本。