- Ý nghĩa thực tiễn
T W nhiệt độ thành buồng làm việc tại các vị trí (1 6)
2.6.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ khí nitơ/hydro
Nói chung, các hỗn hợp khí được sử dụng trong thấm nitơ plasma gồm N2 và H2 ở nồng độ khác nhau. Sự có mặt của H2 trong hỗn hợp khí N2 + H2 ngồi việc dẫn xuất trong việc giảm các tạp chất trên bề mặt mẫu, nó cịn ảnh hưởng
lxxii
đến sự hình thành của lớp nitrit. Nồng độ cao của H2 trong các lớp hỗn hợp thấm nitơ khuếch tán với chiều dày của các lớp ở trên được hình thành chỉ với N2 tinh khiết. Mặt khác, việc sử dụng N2 tinh khiết, sẽ hình thành một lớp dày hơn của các hợp chất do áp suất riêng phần nitơ cao hơn. Do đó, bằng sự lựa chọn thích hợp của hỗn hợp khí, có thể xác định được sự tạo thành các pha trong lớp thấm. Việc bổ sung một lượng khí H2 dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ (tăng tốc độ phun) và năng lượng động trong plasma (Baranowska J., 2008) [27], (Brinke T., 2008) [31], (Figueroa C. A., 2005) [48], (Balles A. C., 2004) [125].
Trong quá trình thấm nitơ plasma, q trình phân ly của nitơ và hydro khơng có sự xúc tác vào nhau tạo ra amoniac như thấm nitơ thể khí. Phân tử nitơ được chuyển đổi trong đường biên ánh sáng trực tiếp thành “nitơ phản ứng” là cho nitơ hoạt tính và đi vào trong chi tiết thấm. Hoạt động đó được kiểm sốt bởi cấu tạo trạng thái khí (mối quan hệ giữa nitơ và hydro).
Tương quan giữa tỷ lệ các chất khí và cấu trúc lớp thấm nitơ plasma được thể hiện trong bảng 2.3. Khi nồng độ nitơ cao, ảnh hưởng trực tiếp đến nguyên tử nitơ trong lớp thấm.
Do hàm lượng hydro cao hơn nhiều so với hàm lượng nitơ nên khơng thể hình thành các lớp hợp chất (Huchel U., 2005) [65], (Balles A. C., 2004) [125].
Bảng 2.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ khí H2 và N2 đến sự hình thành các pha
Dạng hợp chất Tỷ lệ của hydro và nitơ
Fe2-3N (pha ) (yêu cầu làm lạnh nhanh)
H2 < N2 (1 : 3 hoặc 1 : 4)
CH4 (không phụ thuộc hàm lượng cacbon)
Fe4N (pha ’) H2 > N2 (3 : 1)
(không phụ thuộc vào hàm lượng cacbon) Vùng khuếch tán (pha ) H2 >> N2 (8 : 1)
Khí thấm nitơ plasma bao gồm nitơ, hydro và một lượng nhỏ (khoảng 1 5%) khí metan, cacbonic hay argon. Tỷ lệ khí được xác định một cách
lxxiii
hữu ích trong biểu đồ nhiệt động học và tập trung nhiệt (Fraczek T., 2009) [49], (Huchel U., 2003) [64], (Huchel U., 2005) [65].