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研究生: 呂文豐
Wen-Feng Lu
論文名稱: 在空氣下利用高密度大氣電漿束快速氮化AISI316
Rapid nitriding of AISI 316 by high density plasma jet at atmospheric ambient condition
指導教授: 陳建瑞
Jiann-Ruey Chen
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 87
中文關鍵詞: 氮化不□鋼電漿
外文關鍵詞: plasma, nitriding
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  • 本實驗之目的在使用高密度大氣電漿束 (Atmospheric Pressure Plasma Jet)對不□鋼金屬做氮化處理。本實驗中用來產生電漿的氣體主要為N2,但是在空氣中O2會影響氮化作用,所以除了使用N2為氣源外還加入H2氣,H2的比例從0 ~ 5 at.%。除了產生電漿的氣體改變之外,本實驗還探討其他參數對氮化效果的影響,如改變不同之電源供應器(AC,DC power):以DC電源供應器處理之不□鋼其改變的參數有:產生氮氣電漿的氣體中氫氣的濃度(0~5, at.%);試片的溫度(400℃與25℃);與電漿處理時間(1min, 2 min )。以AC電源供應器處理之不□鋼, 改變的參數有:產生電漿之氣體流速 (1.4 m / s,5.8 m / s )與交流電之頻率為(15 KHZ , 20 KHZ)。經處理過的試片利用奈米壓痕儀去量測其硬度,利用ESCA去分析表面鍵結,以及利用XRD去分析試片處理前後的結晶性。
    實驗結果顯示在空氣氣氛下氫含量越高、氮化效果越明顯,原因為氫有阻止鐵原子被氧化的效果。且比較所有以電漿處理過的試片,得到在溫度400~500℃時為最佳氮化溫度。所以本實驗得到如果欲在一大氣壓空氣下達到更好電漿氮化效果,必須提高電漿密度、添加抗氧化劑且要維持在最佳氮化溫度下進行電漿處理。


    Chapter 1 簡介 1 1.1 大氣電漿簡介……………………………………1 1.2 不□鋼簡介………………………………………8 1.3 電漿對不□鋼氮化處理…………………………12 1.4 研究目的與方向…………………………………18 Chapter 2 實驗設備 20 2.1 大氣電漿束設備…………………………………20 2.2 試片製備設備……………………………………23 2.3 表面分析系統……………………………………26 2.3-1 奈米壓痕儀……………………………….26 2.3-2 ESCA表面分析量測設備………………..28 2.3-3 XRD 晶格量測設備……………………...29 Chapter 3 實驗技術與原理 31 3.1 電漿技術與原理………………………………….31 3.1-1 電漿基本特性……………………………..31 3.1-2 電漿能量分佈函數………………………..37 3.1-3 電漿的化學反應…………………………..41 3.2 薄膜材料分析原理……………………………….48 3.2-1 薄膜硬度分析原理………………………..48 3.2-2 薄膜微結構分析原理……………………..53 Chapter 4 實驗結果與分析 61 4.1 實驗設計與步驟………………………………….61 4.2 ESCA數據分析…………………………………..67 4.3 表面硬度數據分析……………………………….76 4.4 綜合分析與討論………………………………….79 Chapter 5 結論 83 Reference………………………………………………….84

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