Plazmová nitridace

Chemickotepelné zpracování s využitím plazmatu se používá ke zvýšení odolnosti vůči opotřebení, zvýšení tvrdosti povrchu a odolnost proti únavě s využitím tlakových pnutí v tvrdé vrstvě.

Výhody

Nevýhody nitridace v plynu lze překonat výhodami plazmové nitridace. Obzvláště při zpracování vysocelegovaných ocelí zajišťuje plazmová nitridace vysokou tvrdost povrchu, která přispívá k vysoké odolnosti vůči opotřebení, odírání, oděru a zadírání. Mez únavy je zvýšena vznikem tlakových pnutí působících na povrch. Plazmová nitridace je správnou volbou, kdykoli potřebujete nitridované díly, které mají být nitridované a zároveň na některých místech měkké. Možnost vytvoření sloučeninové vrstvy bez difúzní vrstvy se často využívá u plazmové nitridace před povlakováním PVD či CVD. Lze tak vytvářet kombinace vrstev a profilů tvrdosti podle konkrétních požadavků.

Aplikace a materiály

Typicky se tento proces využívá pro převodová kola, klikové hřídele, vačkové hřídele, zdvihátka ventilů, díly ventilů, protlačovací trny, formy a nástroje pro tlakové lití, kovací zápustky, nástroje pro tváření za studena, vstřikovače a nástroje pro formování plastů, dlouhé hřídele, osy, součásti spojky a motoru. Plazmová nitridace a plazmová karbonitridace jsou často preferovány před odpovídajícími postupy zpracování plynem, pokud je během procesu vyžadováno chránění (maskování) proti nitridaci.

Plazmová nitridace je vhodná pro všechny materiály na bázi železa, a to i pro spékané součásti s vysokou porézitou, litiny a vysokolegované nástrojové oceli i s obsahem chromu nad 12 %. Nerezové oceli a slitiny na bázi niklu lze rovněž zpracovat plazmovou nitridací a při využití nízkých teplot z velké části zachovat jejich odolnost vůči korozi. Zvláštní použití plazmové nitridace nacházíme u slitin titanu a hliníku. Při vysokém zatížení dílů velkých strojů, například hřídelí či vřeten, poskytuje použití speciálních nitridových legovaných ocelí s chromem a hliníkem velkou výhodu, jelikož plazmová nitridace vytváří povrch s tvrdostí vyšší než 1000 HV.

Technologie

Plazmová nitridace/karbonitridace je moderní metoda chemickotepelného zpracování, která se provádí ve směsi dusíku, vodíku a volitelném plynu uvolňujícího uhlík. Při tomto nízkotlakém procesu působí mezi vsázkou a stěnou pece elektrické napětí. Okolo dílů vsázky se vytvoří doutnavý výboj s vysokou úrovní ionizace (plazma). Na povrchu, který je přímo bombardován ionty, se tvoří částice plasmatu, které umožňují uvolněni atomárního  dusíku nutného pro difuzi  do povrchu vsázky. Díky tomuto procesu lze jednoduše provést odstínění zakrytím daných oblastí kovovou clonou. Plazmová nitridace umožňuje úpravu povrchu podle požadovaných vlastností. Úpravou plynné směsi lze dosahovat konkrétně zhotovených vrstev a profilů tvrdosti: od povrchu zcela prostého sloučeninové vrstvy s nízkým obsahem dusíku až po sloučeninovou vrstvu do tloušťky 20 mikronů s vysokým obsahem dusíku a či přidáním plynu uvolňujícího uhlík (plazmová karbonitridace). Široký rozsah použitelných teplot umožňuje celou řadu využití, která překračují možnosti zpracování v plynu či v solné lázni.