Nitruration ionique

Le plasma supporte le processus de traitement thermochimique utilisé pour augmenter la résistance à l’usure, la dureté de la surface et la fatigue grâce à la mise en contrainte de compression de la couche durcie.

Avantages

Les avantages des processus de nitruration gazeuse peuvent être améliorés par la nitruration ionique (plasma). Particulièrement lorsqu’elle est appliquée aux aciers plus fortement alliés, la nitruration  ionique (plasma) permet d’obtenir une dureté élevée de la surface favorisant une haute résistance à l’usure, au frottement, à l’abrasion et au grippage. La résistance à la fatigue est augmentée principalement par le développement des contraintes compressives de surface. La nitruration ionique (plasma) est un choix intelligent lorsque les pièces doivent avoir des zones nitrurées et douces. La possibilité de produire une couche de diffusion sans couche de combinaison est souvent utilisée dans la nitruration  ionique (plasma) avant un revêtement PVD ou CVD. Des couches et des courbes de dureté sur mesure peuvent être obtenues.

Applications

Les applications concernées sont les engrenages, les vilebrequins, les arbres à cames, les poussoirs de cames, les pièces de soupape, les vis de plastification, les outils de moulage sous pression, les matrices de forge, les outils de formage à froid, les injecteurs et les outils d’injection plastique, les arbres longs, les axes, les embrayages et les pièces de moteur. La nitruration et la nitrocarburation ionique (plasma) sont souvent préférées aux processus de gaz correspondants si un masquage est nécessaire.

La nitruration ionique (plasma) est adaptée pour tous les matériaux ferreux, ainsi que les aciers frittés (grande porosité), les fers coulés et les aciers d’outillage fortement alliés, même avec des teneurs en chrome supérieures à 12 %. Les aciers inoxydables et les alliages à base de nickel peuvent être nitrurés par bombardement ionique et conserver presque toute leur résistance à la corrosion si des températures basses sont appliquées. Les applications spéciales sont la nitruration ionique (plasma) des alliages de titane et d’aluminium. Pour les charges lourdes sur des pièces de machine de grande taille, tel que les arbres et les broches, l’utilisation d’aciers spéciaux de nitruration avec alliage ‘aluminium et chrome est très efficace, car la nitruration ionique (plasma) produit une dureté de surface de plus de 1000 HV.

Processus

La nitruration / nitrocarburation  ionique (plasma) est un traitement thermochimique moderne qui est réalisé dans un mélange d’azote, d’hydrogène et, en option, d’un gaz carboné. Dans ce processus sous pression réduite, une difference de potentiel est appliquée entre les pièces et la paroi du four. Une décharge luminescente avec un niveau d’ionisation (plasma) élevé est générée autour des pièces. Sur la zone de la surface qui est directement chargée par les ions, des nitrures riches en azote sont formés et se décomposent, libérant l’azote actif dans la surface. En raison de ce mécanisme, la protection est facilement réalisable en recouvrant les zones concernées avec un masque métallique. La nitruration  ionique (plasma) permet la modification de la surface en fonction des propriétés souhaitées. Des couches et des courbes de dureté sur mesure peuvent être obtenues en adaptant le mélange de gaz : à partir d’une surface sans couche de combinaison avec de faibles teneurs en azote allant jusqu’à une couche de combinaison de 20 microns grâce à des teneurs en azote élevées et un ajout de gaz carboné (nitrocarburation  ionique (plasma)). La vaste plage de températures applicables permet une multitude d’applications, au-delà des possibilités des processus au gaz ou au bain de sel.