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通過等離子表面合金化工藝，可以在可導(dǎo)電材料表面形成具有特殊物理化學(xué)性能的合金層，如在普通碳鋼表面形成高速鋼、不銹鋼和鎳基合金等;在鈦及鈦合金表面形成各種耐磨、耐蝕、抗高溫氧化的合金層;以及在金屬材料表面形成高硬耐磨的金屬陶瓷復(fù)合層等。
等離子表面合金化的一種典型技術(shù)就是雙層輝光滲金屬技術(shù)。雙層輝光離子滲金屬技術(shù)是利用真空條件下雙層輝光放電所產(chǎn)生的低溫等離子體所進(jìn)行的一種表面冶金方法。抽真空至1 Pa 左右后，充 Ar 氣至 30～50 Pa，工件充當(dāng)陰極，置400～500 V 負(fù)偏壓，欲滲金屬充當(dāng)源極，置 800～1000 V 負(fù)偏壓。在偏壓的作用下，氣體被點(diǎn)燃，產(chǎn)生強(qiáng)烈的輝光放電，在陰極和源極之間產(chǎn)生不等電位空心陰極效應(yīng)，使得工件迅速加熱到高溫，同時(shí)使欲滲金屬的原子濺射出來，沉積到工件表面。在工件表面沉積原子濃度梯度的作用下，原子通過擴(kuò)散進(jìn)入工件表層，形成表面合金層。實(shí)驗(yàn)表明，利用雙層輝光離子滲金屬技術(shù)在普通碳鋼表面獲得滲鉻層，可以獲得優(yōu)良的耐蝕性。利用雙層輝光滲金屬技術(shù)處理的高速鋼鋸條，具有國外雙金屬鋸條相近的性能，而成本僅為其一半。
利用雙層輝光離子滲金屬技術(shù)，在金屬材料表面可滲入特定的合金元素，包括幾乎所有的高熔點(diǎn)金屬，如 W、Mo、Cr、Ni 等，從而大幅度提高材料表面的耐磨、耐腐蝕性能; 強(qiáng)化材料表面，提高抗疲勞性能; 提高材料的抗高溫氧化性能; 同時(shí)也可生成具有特殊功能的合金層。用石墨作源極，可在鈦合金表面實(shí)現(xiàn)無氫滲碳，提高鈦合金的耐磨性。雙層輝光離子滲金屬技術(shù)具有節(jié)約貴金屬，節(jié)省能源、無公害，并可大面積處理及表面合金成份可控等顯著優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于手用鋸條，機(jī)用鋸條，大型鋼板，化工用閥門及液體泵，鋼窗附件以及汽車排氣閥等，是一項(xiàng)有廣闊應(yīng)用前景的表面工程技術(shù)。
在雙層輝光離子滲金屬裝置中，引入冷陰極電弧源，把輝光放電和弧光放電有機(jī)的結(jié)合起來，即可構(gòu)成加弧輝光離子滲金屬技術(shù)。加弧輝光離子滲金屬技術(shù)在被處理工件周圍設(shè)置輔助陰極，利用輝光放電空心陰極效應(yīng)使工件迅速升溫;同時(shí)在真空容器壁上設(shè)置一個(gè)金屬陰極電弧靶源，利用真空電弧放電引燃電弧源，不斷地發(fā)射出高能量、高密度、高離化率的欲滲金屬離子流，在工件負(fù)偏壓的作用下加速到達(dá)工件表面，依靠擴(kuò)散和離子轟擊作用快速滲入工件表面，在工件表面形成滲層、鍍層、滲鍍結(jié)合層。與雙輝滲金屬技術(shù)相比，加弧輝光離子滲金屬技術(shù)具有如下特點(diǎn):(1) 滲速極快，平均值為 300 ～700 μm/h; (2) 工件形狀不受限制，可以在爐內(nèi)任意放置; (3) 工件可以轉(zhuǎn)動，能實(shí)現(xiàn)均勻滲鍍; (4) 不僅可以滲鍍高熔點(diǎn)的金屬和合金如 Ti、Mo、Cr、Ni、Cr-Ni、W-Mo 等，還可以滲鍍低熔點(diǎn)的金屬和 Al、Zn、Pb、Al 合金等。
