CHƢƠNG 3: THẤM NITƠ VÀ PHỦ PVD – TiN 3.1 Thấm Nitơ
3.1.6.3. Thấm plasma Nitơ 1 Khỏi niệm
3.1.6.3.1. Khỏi niệm
Xử lý bề mặt plasma trong ỏp suất riờng của Nitơ gọi là thấm plasma Nitơ.
Cú bốn phản ứng hoỏ học quan trọng xảy ra trờn bề mặt chi tiết khi plasma được sử dụng làm nguồn cỏc nguyờn tử Nitơ.
Sản phẩm của cỏc nguyờn tử Nitơ trung hoà và ion hoỏ bởi cỏc electron bắn phỏ; e- + N2 = N + N + 2e-
Fe và cỏc tạp chất bị bắn ra từ bề mặt chi tiết do sự va chạm của cỏc nguyờn tử Nitơ ion bị hủy. Tạp chất bị rỳt ra khỏi bỡnh chõn khụng bằng hệ thống bơm.
Hỡnh thành cỏc ion Nitrides do cỏc nguyờn tử Fe bắn ra và nguyờn tử N trung tớnh. Mặc dự cơ chế chớnh của plasma nitriding là phản ứng của nguyờn tử Fe với
nguyờn tử N ở thể khớ gần bề mặt chi tiết thấm và sau đú đọng trờn bề mặt chi tiết dưới dạng hợp chất. Phản ứng này cũng xảy ra thậm trớ khi plasma khụng đủ để tạo nờn sputtering.
Sputtered Fe + N = FeN
Đọng và FeN bị phõn tớch trờn bề mặt chi tiết. Vỡ FeN khụng ổn định nờn dưới tỏc dụng của quỏ trỡnh bắn phỏ từ plasma nú bị phõn tớch thành epsilon pha Fe2-3N và gama prime phase Fe4N tạo nờn một vựng hợp chất Fe/N. Tại mỗi giai đoạn phõn tớch, nguyờn tử phúng vào plasma hoặc bề mặt chi tiết và thấm sõu vào trong cũng như tạo thành một vựng thấm hợp kim nitride.
FeN Fe2N + N Fe2N Fe3N + N Fe3N Fe4N + N Fe4N Fe + N
Mặc dự Nitơ là một khớ trung tớnh trong khớ quyển, sự phõn tớch của nú tạo cho nú cú hoạt tớnh cao và cú khả năng tham gia vào xử lý bề mặt để tạo ra cỏc tớnh chất như độ cứng cao, chống mũn, ăn mũn.