溶液中微弧快速滲氮技術(shù)是在開放環(huán)境下和特定的電解液中，處理幾十分鐘即可獲得高硬度、耐磨、耐蝕的滲透層，由于該技術(shù)具有處理時間短、工藝簡單、使用范圍廣、試樣的前處理簡單等優(yōu)點，是一種很有應(yīng)用前途的表面處理技術(shù)，在鋼鐵表面處理方面受到關(guān)注。該技術(shù)與溶液中微弧氧化技術(shù)的區(qū)別在于處理件前者在陰極，后者在陽極。兩者均屬于溶液中微弧處理(PES)技術(shù)。目前國內(nèi)外對此技術(shù)的研究主要集中在鈦合金，而有關(guān)鋼鐵表面的文獻(xiàn)并不是很多，有學(xué)者通過MM-200磨損測試儀對經(jīng)微弧滲碳處理過的20鋼試樣擴散層的耐磨性能進(jìn)行測試，得出處理過的工件耐磨性更好，并測得滲碳層硬度高達(dá)1200HV；在甲酰胺和尿素電解液體系下對Q235鋼進(jìn)行液相微弧快速碳氮共滲處理，得出滲層最大硬度達(dá)到770HV。關(guān)于溶液微弧滲透技術(shù)的研究還停留在對滲透結(jié)果的檢測上，很少涉及對原理機制的探究。
本文通過分析Q235鋼在溶液中快速微弧滲氮的過程及滲氮層的成分和組織變化，確定溶液快速微弧滲氮的機理及其模型的初步建立。對于滲透過程中產(chǎn)生的氣體及不同滲透階段的溶液成分變化將通過一系列其他方法進(jìn)行檢測，確定溶液微弧滲氮的滲透過程，為微弧滲透工藝的進(jìn)一步探究奠定基礎(chǔ)。
試驗裝置為等離子微弧脈沖電源、304不銹鋼電解池和冷卻槽。試樣Q235鋼尺寸為25mm×4mm×10mm，試樣成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：0.14~0.22C，0.30~0.65Mn，≤0.30Si，≤0.050S，≤0.045P。電解液為先在一定量的蒸餾水中溶解氯化銨和氯化鉀鹽，再加入甲酰胺試劑。試驗前對試樣進(jìn)行脫脂、除銹、砂紙打磨等預(yù)處理。以試樣為陰極，浸入含有電解質(zhì)溶液的陽極304不銹鋼電解槽中，與40kVA的脈沖電源相連。開始時不斷調(diào)節(jié)電流至試樣表面出現(xiàn)穩(wěn)定的微弧放電現(xiàn)象，記錄試樣表面從出現(xiàn)氣泡至穩(wěn)定產(chǎn)生微弧放電的各種試驗現(xiàn)象。試驗結(jié)束后取出試樣，清洗吹干。使用環(huán)氧樹脂對試樣進(jìn)行鑲嵌，并對表面打磨和拋光。
應(yīng)用溶液快速微弧滲氮處理技術(shù)，可在低碳鋼表面獲得較理想的滲氮層。經(jīng)溶液快速微弧滲氮處理后的試樣化合物層硬度明顯高于基體硬度。試驗結(jié)束時，試樣表面顏色發(fā)生改變，且有粒子轟擊過激留下的“斑點”。