液相等离子体电解渗透是一门新兴的材料表面处理技术。使用该技术可对黑色金属及其合金表面进行较快速渗碳、渗氮、碳氮共渗等，从而提高材料的耐磨、耐腐蚀等性能。本课题是采用液相等离子体电解渗透技术对45~#钢进行表面改性处理。重点是实验优化部分研究。在该部分中主要研究了：氯化钠-甘油体系下的45~#钢液相等离子体电解渗透的电解液配方组成及脉冲数、电流占空比、电流频率对45~#钢表面制备表面改性层的影响。通过实验找到能制得性能优异的表面改性层的条件。在电解液配方、工艺参数确定的基础上，在氯化钠-甘油、氯化钠．甲酰胺两种电解液体系下，研究处理时间对表面改性层的影响。分析比较不同时间在同种电解液和相同时间在不同电解液中表面改性层的变化。并借助SEM、EPMA、XRD等现代检测分析手段，观察了表面改性层的形貌、结构、并测定了表面改性层的相组成及能谱分析等。研究表明，在氯化钠-甘油、氯化钠-甲酰胺电解液体系的实验初始阶段，电阻(被处理试样)电压-电流特性遵循欧姆定律，若极间电压继续增大，那么电流也较快地增大，此时，不再符合欧姆定律。电参数对表面改性层性能也有一定的影响，如脉冲占空比，脉冲宽度决定了电火花放电的持续时间和密度，脉冲宽度的增大，有利于提高表面改性层的硬度，但过高的脉冲宽度会使放电更加剧烈，从而增大试样表面的粗糙度。电解液组成对表面改性层有着深远的影响，不同的电解液，表面改性层的生长速率、结构、成分和元素分布皆有所不同。等离子体电解渗透过程中，温度对工艺影响较大，温度过高时，工作电压不能太高，若电压过高，电解液易飞溅，表面改性层也易被局部烧蚀或击穿。45~#钢液相等离子体电解渗透的表面改性层由膜层、渗透层、过渡层三部分组成。应用交流脉冲电源，在氯化钠-甘油、氯化钠-甲酰胺两种电解液体系下实现了渗碳、碳氮共渗处理。45~#钢在同种电解液中随处理时间的延长表面改性层厚度逐渐增加，随处理时间的延长，渗透速率减小，这是因开始阶段工件周围的等离子体区的浓度较大，致使工件表面与等离子体区产生浓度梯度差，此时活性原子开始渗入，由于活性原子渗入到工件表面，致使工件表面和内部又产生浓度梯度，所以活性原子由表面继续向内部扩散，处理时间达到一定值时，工件表面与内部的浓度梯度减小，此时活性原子渗入速度减慢，所以厚度在达到一定值时，增速变缓，使渗透速率减小。在不同电解液中处理相同时间时氯化钠-甲酰胺电解液体系的渗透效率相对较高，得到表面改性层质量相对较好。同种电解液中随处理时间的延长45~#钢表面孔洞增多，这些孔洞是局部膜被击穿、等离子体放电形成的通道。同种电解液体系下，处理不同时间时45~#钢的表面改性层的成分、相组成基本相同；不同电解液体系下，处理相同时间表面改性层的成分、相组成不同。本实验中表面改性层的主要成分为Fe、C、N，主要相是铁碳、铁氮的化合物，又因铁碳、铁氮都是强化相，从而可提高45~#钢的表面性能。通过对被处理试样进行维氏、布氏、显微硬度的分析知，被处理试样的硬度有较大提高。在氯化钠-甲酰胺体系中进行碳氮共渗处理时形成的改性层厚度及硬度较佳。通过电子探针和能谱分析进一步确定了实现渗碳、碳氮共渗的可能性，并且渗入元素分布较均匀。