不锈钢以其优良的耐腐蚀性能广泛的应用于化工、船舶、医疗等领域,但其表面硬度低、耐磨性差的特点使其应用也受到一定限制。等离子体渗氮可以在不锈钢表面形成氮化物,使其硬度、耐磨性显著提高,是一种应用较为广泛的金属表面改性技术。传统离子渗氮过程中,工件为阴极,炉体为阳极,高电压作用下含氮气体被电离,产生大量高能含氮离子,通过渗透扩散获得一定厚度的改性层。由于离子的轰击与溅射作用,样品表面会存在打弧、边缘效应等缺陷。此外,在不锈钢离子渗氮过程中,为了避免CrN的析出,通常选择渗氮温度低于450℃,温度低,氮原子的扩散速率较慢,因而存在渗氮处理时间较长的问题。针对目前离子渗氮技术和理论中存在的问题,采用空心阴极放电高温快速离子渗氮表面改性处理技术。在一定间隙且带有小孔的双层钢筒组成空心阴极,利用空心阴极放电使双层阴极圆筒温度快速上升对样品进行辐射加热,加上等离子体放电产生高活性的氮离子的离子轰击双重作用,可以使样品快速(30℃/min)升温到渗氮温度。实验选择SS2205双相不锈钢材料作为研究对象,通过改变离子渗氮过程中温度,时间以及碳势等影响因素来探究渗氮过程的动力学与热力学问题。利用金相显微镜(OM)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微分析(CLSM)等测试仪器,测定渗层厚度、相结构及显微硬度,对耐腐蚀性、耐磨性等性能进行综合评价分析。结果表明,SS2205双相不锈钢高温快速离子渗氮及氮碳共渗表面改性处理可以在短时间内获得一定厚度的渗层,样品表面组织均匀,在不降低耐腐蚀性的前提下,提高了双相不锈钢的表面硬度和耐腐蚀磨损性能,有效地提高了离子渗氮效率。