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アーク放電を利用したイオン窒化技術は、1970年代から広く利用されてきましたが、イオン窒化の過程でワークにアークが発生したり、ホローカソード効果が生じたりすることで窒化の品質が悪化し、処理対象のワーク表面が損傷してしまうという問題があり、これは解決すべき技術的課題です。イオン窒化のメカニズムに関する研究によると、N2の中性原子状態と振動する分子状態が、グロー放電窒化プロセスにおける主要な反応粒子であるとされている。これは、窒化処理時にワークを数百ボルトや数千ボルトもの陰極電位に置く必要がないことを意味している。これにより、活性スクリーン窒化技術の考え方が提案された。 アクティブスクリーンプラズマ窒化技術（Active Screen Plasma Nitriding、ASPN）は、近年ヨーロッパで登場した新しいタイプのイオン窒化技術です。この技術は、従来の直流イオン窒化技術が抱えていた、ワークにアークが発生する問題、中空陰極効果、温度測定の困難さ、大きさの異なるワークを一緒に処理できない点、そして操作員に高いスキルが求められるといった技術的課題を解決するだけでなく、直流イオン窒化と同等の優れた窒化効果も得ることができます。 アクティブスクリーン式イオン窒化処理では、直流の負の高電圧を鉄製のケージにかけ、処理対象の部品をケージの中に置き、電気的に浮遊させた状態、または負のバイアスを印加する。イオンの衝撃によりケージが加熱され、同時にスパッタリングされたナノ粒子がワークの表面に堆積し、窒化処理が行われる。したがって、活性スクリーンを用いたイオン窒化処理において、ケージはワークを加熱すると同時に窒化の媒体としても機能する。 装置の重要な部品は活性金属スクリーン、つまり先に述べたケージであり、パルスまたは直流電源の電流が直接この活性スクリーンに供給される。そこで発生する熱によって放射熱で窒化処理対象のワークが均一に加熱される。同時にノズルから噴出されるガスによってプラズマが生成され、窒化処理中は活性スクリーンがプラズマに囲まれる。プラズマは慎重に設計された流れ方で均一かつ穏やかに処理対象のワークに接触し、均一な窒化を実現する。メカニズムの研究により、活性スクリーンからスパッタリングされたナノ粒子がワーク表面へ輸送される過程で、粒子表面に大量の活性窒素原子が物理的に吸着することがわかった。これらの粒子が処理対象のワーク表面に堆積すると、物理的に吸着していた窒素が解離し、脱着した活性窒素原子が鋼の母材内部に拡散して窒化層を形成する。 窒化処理の主な手順は以下の通りです：(1) 汚れや錆を除去したワークをワーク支持台に取り付け、炉体を密閉する；(2) 真空ポンプを起動して炉内の圧力を20μbarまで下げる；(3) アクティブスクリーンに電流を供給する；(4) 炉内の温度を300～600℃に均一に保つ（特殊な合金の場合、窒化温度は800℃まで設定可能）；(5) ニトロゲンと中性ガスからなる混合気がノズルからアクティブスクリーンの周囲に流入し、高度にイオン化されたイオンや電子、その他の活性でエネルギーを持つ中性気相粒子を生成し、ワークに窒化処理を施す；(6) アクティブスクリーンから発生するプラズマの流れにより、処理対象のワークが絶えず活性な気相粒子の中に浸っている状態になる。 ヨーロッパでは、多くの大規模な熱処理工場がアクティブスクリーン式イオン窒化装置を導入しており、良好な効果が得られ、**経済的効率が向上している。日本では、この活性スクリーン窒化炉の直径は1000 mm、高さは1200 mmで、最大の処理負荷量は2000 kg（治具を含む）に達し、処理後には80 kPaの窒素ガスを導入して強制冷却を行う。一般的なイオン窒化雰囲気（30％N2＋70％H2）を用いると、γ’＋拡散層の基質組織が得られる。N2の量やメタンを増やすことでε相層が形成される。また、プロパン、水素の硫化物、炭素のフッ化物などを導入することで、窒素－炭化物、酸素窒素－炭化物、硫黄－窒素からなる硬化浸透層を作製することも可能である。現在、この新技術は我が国ではまだ未開拓の分野であり、急いで追い上げる必要がある。