采用離子滲氮技術(shù)能進(jìn)一步提高汽車模具使用壽命，在模具表面形成一層比基體材料硬度和強(qiáng)韌性更高的耐疲勞滲氮提高模具抗熱變形和熱磨損的能力，使模具壽命大大延長(zhǎng)。
離子滲氮具有滲氮速度快，滲層性能好、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，能有效提高鋼鐵金屬零件的耐磨性、疲勞強(qiáng)度、抗蝕性及抗燒性等性能。在現(xiàn)代制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。
近年來(lái)出現(xiàn)了一些新的離子滲氮、等離子體源技術(shù)，如活性屏離子滲氮、等離子體源離子滲氮技術(shù)有著明顯的設(shè)備和工藝優(yōu)勢(shì)，可能成為離子滲氮技術(shù)的發(fā)展方向。
汽車模具的特點(diǎn)
汽車模具一般分為兩大類：一是冷作模具，如汽車覆蓋件類模具；二是熱作模具，如汽車的一些配件熱鍛模具。
1.冷作模具
汽車制造業(yè)中大型冷作模具主要是汽車覆蓋件類模具，其外型尺寸大，質(zhì)量大，主要為鑄鐵或鑄鋼制造。這些模具的使用壽命主要取決于模具材料、制造和裝配精度以及模具表面的耐磨性。在汽車工業(yè)中，轎車大型覆蓋件拉延成型模具常用灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵或鑄鋼制造，模具外形尺寸達(dá)5-6m，模具單件質(zhì)量達(dá)20-30t。并且由于現(xiàn)代轎車覆蓋件模具正向高效長(zhǎng)壽命和大型高精度方向發(fā)展，模具形狀愈來(lái)愈雜，對(duì)模具要求也越來(lái)越高。離子滲氮技術(shù)目前已經(jīng)成為大型鑄鐵新模具或維修舊模具延長(zhǎng)其使用壽命和改善模具沖壓件質(zhì)量的主要手段。生產(chǎn)實(shí)踐表明，影響鑄鐵模具離子滲氮質(zhì)量的主要因素為模具滲氮前表面凈化處理、滲氮后的表面加工、化合物層厚度和次表層硬化效果。
2.熱作模具
汽車熱作模具種類繁多，模具工作條件和失效形式復(fù)雜。此類熱鍛模具在熱態(tài)下工作時(shí)，模具工作表面要承受反復(fù)的加熱和冷卻，產(chǎn)生一定的熱應(yīng)力；同時(shí)還需反復(fù)承受不同程度的機(jī)械應(yīng)力，尤其要承受很大的動(dòng)載應(yīng)力，使模具材料內(nèi)部受到交變的拉壓應(yīng)力，從而使金屬組織內(nèi)產(chǎn)生晶格空位，逐步形成微細(xì)裂紋，造成型腔龜裂。另外，由于模具冷卻不佳，會(huì)發(fā)生粘模現(xiàn)象，使模具表面溫度升高，塑性增加，模腔在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力不斷的作用下，產(chǎn)生型腔變形。一般來(lái)說(shuō)，汽車熱作模具使用壽命都比較低。為了延長(zhǎng)模具使用壽命，必須正確選擇模具材料，改善原材料質(zhì)量和采用先進(jìn)的熱處理工藝，提高模具熱處理質(zhì)量，模具的正確裝配和操作也是重要因素。并非所有模具都需要或都適合表面強(qiáng)化處理，不正確的表面強(qiáng)化處理可能造成模具過(guò)早失效。
活性屏離子滲氮技術(shù)
1999年，盧森堡的Georges J發(fā)明了活性屏離子滲氮技術(shù)?；钚云岭x子滲氮設(shè)備的爐體為陽(yáng)極，金屬屏為陰極，接直流或脈沖電壓，而工件置于金屬屏內(nèi)部懸浮，金屬屏由不銹鋼絲結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其原理是將高壓電源的負(fù)極接在真空室內(nèi)金屬屏上，被處理的工件置于金屬屏內(nèi)，當(dāng)金屬屏接通高壓電源后，低壓反應(yīng)室內(nèi)的氣體被電離，在電場(chǎng)的作用下，被激活的氣體離子轟擊金屬屏使金屬屏升溫；同時(shí)，在離子轟擊下不斷有鐵或鐵的氮化物微粒被濺射出來(lái)，以微粒的形式沉積到工件表面，微粒中的氮向工件內(nèi)部擴(kuò)散，達(dá)到滲氮的目的。在活性屏離子滲氮過(guò)程中，金屬屏同時(shí)起到兩個(gè)作用：一是通過(guò)輻射將工件加熱到滲氮處理所需的溫度；二是向工件表面提供鐵或鐵的氮化物微粒。
活性屏離子滲氮技術(shù)的特點(diǎn)是：在滲氮過(guò)程中，工件處于懸浮狀態(tài)，離子轟擊金屬屏而不是工件本身。與常規(guī)離子滲氮相比，該技術(shù)可以處理不同形狀的工件，并能消除邊緣效應(yīng)以及空心陰極效應(yīng)，還能方便地測(cè)量工件的溫度等。
離子滲氮設(shè)備
離子滲氮設(shè)備一般由爐體、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、電源系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。
設(shè)備參數(shù)：離子滲氮設(shè)備的工作參數(shù)隨爐體的大小而有所不同。影響滲氮工藝的參數(shù)主要有電源總功率、直流輸出電壓、整流******輸出電流、脈沖輸出電壓、脈沖輸出******峰值電流、脈沖頻率等。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)工藝處理過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)完成，設(shè)備可靠、處理質(zhì)量穩(wěn)定。
離子滲氮設(shè)備節(jié)能改造：離子滲氮消耗的能量主要有電能和熱能，節(jié)能設(shè)備改造主要從降低電能和熱能的消耗角度考慮。
武漢熱處理研究所創(chuàng)建于1965年，是國(guó)內(nèi)最早從事熱處理工藝及設(shè)備研究的專業(yè)研究所之一，現(xiàn)有各類專業(yè)技術(shù)人員50余人，設(shè)置有應(yīng)用工藝開(kāi)發(fā)、工藝裝備研制、離子化學(xué)熱處理工藝及裝備、工藝實(shí)驗(yàn)、理化檢驗(yàn)、情報(bào)資料等研究室及熱處理車間。本所與武漢邁特?zé)崽幚碛邢薰?前身為武漢熱處理廠)融為一體，具有雄厚的科研開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)能力，現(xiàn)已成為武漢市熱處理生產(chǎn)及測(cè)試中心，也是武漢市熱處理協(xié)會(huì)的所在地。
采用離子滲氮技術(shù)能進(jìn)一步提高汽車模具使用壽命，在模具表面形成一層比基體材料硬度和強(qiáng)韌性更高的耐疲勞滲氮層，可以在保持模具表面減少熱疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展前提下，充分發(fā)揮離子滲氮提高模具抗熱變形和熱磨損的能力，使模具壽命大大延長(zhǎng)。