Duradzhy等人較早地研究了等離子體電解熱處理過(guò)程中的熱擴(kuò)散效應(yīng)，在研究中他們發(fā)現(xiàn)，在等離子體電解中溶液中的元素可通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入電極表面。20世紀(jì)80年代后，這種擴(kuò)散效應(yīng)被用來(lái)對(duì)整體材料進(jìn)行多種元素的表面滲透處理，因此產(chǎn)生了一種新的表面處理方法——等離子體電解溶滲透(Plasma electrolytic saturation)，但作為液相等離子體電解溶滲技術(shù)而言，還是一種新興的表面處理技術(shù)，已開(kāi)展的研究主要集中在等離子體電解滲氮、滲碳和碳氮共滲技術(shù)上，研究工作還很少。
一、等離子體電解溶滲的基本原理
等離子體滲氮、滲碳、碳氮共滲處理的機(jī)理同樣遵循擴(kuò)散過(guò)程的菲克方程式。由于弧光放電，氣體被擊穿產(chǎn)生大量的處于等離子體態(tài)的活性原子，這些活性原子在電場(chǎng)的作用下轟擊試樣表面，離子注入到處理材料中，產(chǎn)生空位和位錯(cuò)，將導(dǎo)致兩個(gè)方面的影響：一方面，使工件表面的活性原子的濃度提高；另一方面，強(qiáng)化沿晶內(nèi)擴(kuò)散，即位錯(cuò)沿著與轟擊表面垂直的滑移面移動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的方向與飽和元素(C，N)擴(kuò)散流的方向重合，從而大幅度提高材料內(nèi)C、N原子的擴(kuò)散遷移速度。離子轟擊導(dǎo)致濃度梯度提高和擴(kuò)散系數(shù)的增大，使得非金屬擴(kuò)散系數(shù)可提高2~3倍，從而使C和N原子的擴(kuò)散過(guò)程得以強(qiáng)化；在等離子電解滲透技術(shù)中等離子體是通過(guò)弧光放電產(chǎn)生的，具有比較大的電流密度(1 A/cm2左右)，所以離子的轟擊非常強(qiáng)烈，致使?jié)B透的速度加快，最終實(shí)現(xiàn)材料表面快速固溶和化合物強(qiáng)化處理。液相常壓等離子電解碳氮共滲是區(qū)別于以往傳統(tǒng)的碳氮共滲方法的。傳統(tǒng)的氣體碳氮共滲技術(shù)應(yīng)用比較廣泛，在上世紀(jì)60年代中期離子碳氮共滲技術(shù)開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，經(jīng)歷了40多年的時(shí)間它已經(jīng)成為離子熱處理技術(shù)中成熟、普及的工藝。但是傳統(tǒng)的碳氮共滲技術(shù)面臨的問(wèn)題是：處理溫度高、共滲時(shí)間太長(zhǎng)、工件容易變形、生產(chǎn)效率低、反應(yīng)需要在低真空的條件下進(jìn)行。液相等離子體電解碳氮共滲技術(shù)解決了這些難題，液相等離子體電解碳氮共滲技術(shù)屬于等離子體電解沉積的范疇。它在一個(gè)開(kāi)放的環(huán)境下、特定的電解液中，在幾十秒到幾分鐘的時(shí)間內(nèi)即可獲得高硬、耐磨、耐蝕的滲透層，試樣的前處理工作也非常簡(jiǎn)單，因此是一個(gè)很有應(yīng)用前途的表面處理技術(shù)。
二、等離子體電解溶滲的工藝特點(diǎn)
電解液體系的選擇對(duì)于液相等離子體電解滲碳/氮技術(shù)來(lái)說(shuō)，電解液的選擇比較簡(jiǎn)單，通常由三部分組成：(1)有機(jī)化合物(提供C、N源)(2)易溶鹽(3)水。常用的有機(jī)化合物有：甲酰胺、尿素、乙醇胺等，由于有機(jī)化合物的導(dǎo)電能力比較差，因此常加入一些易溶的鹽(如氯化鈉或氯化鉀等)和水來(lái)提高溶液的導(dǎo)電性，以便形成穩(wěn)定的放電電弧。此時(shí)形成的溶液是一種雙重電解質(zhì)溶液，既先配制好易溶鹽的水溶液，然后在將水溶液加入到有機(jī)溶液中，直接將易溶鹽加入到有機(jī)電解液中是不會(huì)溶解的。在此試驗(yàn)中，水的含量對(duì)電參數(shù)有較大的影響，常控制加入的鹽和水的量占總含量的5%-10%之間，若含量少于5%的時(shí)候，會(huì)使臨界擊穿電壓升高，若多于10%會(huì)導(dǎo)致電壓－溫度曲線斜率迅速升高。試驗(yàn)裝置圖1-4為等離子體電解溶滲裝置示意圖。該裝置由直流脈沖電源、共滲槽、電解液循環(huán)冷卻系統(tǒng)組成。由于在試驗(yàn)中工件作為電極，加載電壓相當(dāng)于對(duì)工件加熱，為了避免工件過(guò)熱而造成工件周圍的電解液沸騰，因此要對(duì)電解液進(jìn)行循環(huán)冷卻，使電解液溫度保持在45℃以下。



 
 
工藝流程液相等離子體電解溶滲層的制備過(guò)程非常簡(jiǎn)單，先將試樣用金相砂紙逐級(jí)打磨，一直打磨到粒度為1000＃的砂紙，具體工藝流程如下：試樣打磨→丙酮擦洗→等離子體滲透處理→水洗→酒精擦洗→自然干燥。http://m.czksngs.com