Plasmanitreren

Door plasma ondersteund thermochemische oppervlaktebehandeling dat wordt gebruikt om slijtvastheid, oppervlaktehardheid en vermoeiingssterkte te verhogen door het genereren van een harde laag waarin een hoge inwendige drukspanning heerst.

Voordelen

De voordelen van gasnitreerprocessen kunnen worden overtroffen door plasmanitreren. Vooral wanneer dit wordt toegepast op hoger gelegeerd staal zorgt plasmanitreren voor een hoge oppervlaktehardheid die een hoge weerstand tegen abrasieve slijtage, vreten en koudlassen verhoogd bevordert. Het ontstaan van hoge inwendige drukspanningen in de oppervlakte verhoogt de vermoeiingssterkte.. Plasmanitreren is een goede keuze wanneer onderdelen nodig zijn met zowel genitreerde als zachte gebieden. Door de mogelijkheid van het genereren van een diffusielaag zonder verbindingszone wordt vaak plasmagenitreerd vóór PVD- of CVD-coatings. Plasmanitreerlagen kunnen op qua structuur en laagdikte, op maat worden gerealiseerd.

Applicaties en materialen

Veel gebruikte toepassingen zijn onder meer tandwielen, krukassen, nokkenassen, nokvolgers, kleponderdelen, extruderschroeven, gereedschappen voor druk- en spuitgieten, smeedmatrijzen, gereedschappen voor koudvervormen, injectors en andere spuitgietmatrijzen voor kunststof, lange assen en stangen, koppeling- en motoronderdelen. Indien maskering nodig is worden plasmanitreren en plasmanitrocarboneren vaak verkozen in plaats van de overeenkomstige gasprocessen.

Plasmanitreren is geschikt voor alle ferro-metalen, zelfs gesinterd staal met een hogere porositeit, gietijzer en hooggelegeerd gereedschapsstaal, zelfs met een hoger chroomgehalte dan 12%. Roestvast staal en nikkellegeringen kunnen met plasma worden genitreerd en behouden daarbij het grootste gedeelte van hun corrosieweerstand mits lage temperaturen worden toegepast. Speciale toepassingen zijn plasmanitreren van titaan en aluminiumlegeringen. Voor zware lasten op grote machineonderdelen, zoals assen en spindels, geeft het gebruik van speciale chroom en aluminium gelegeerde nitreerstaalsoorten een enorm voordeel, aangezien plasmanitreren een oppervlaktehardheid van meer dan 1000 HV genereert.

Procesdetails

Plasmanitreren/nitrocarboneren is een moderne thermochemische behandeling die wordt uitgevoerd in een mengsel van stikstof, waterstof en een optioneel koolstof afgevend gas. In dit proces onder lage druk wordt een spanning toegepast tussen de charge en de ovenwand. Een glimontlading met een hoog ionisatieniveau (plasma) wordt gegenereerd rond de onderdelen. Op het oppervlaktegebied, dat direct wordt geladen door de ionen, worden stikstofrijke nitriden gevormd. Deze worden vervolgens weer ten dele afgebroken, waarbij actieve stikstof wordt vrijgegeven in het oppervlak. Als gevolg van dit mechanisme is afscherming eenvoudig door het bedekken van de betreffende gebieden met een metalen deken. Met plasmanitreren is modificatie van het oppervlak tot de gewenste eigenschappen mogelijk. Door aanpassing van het gasmengsel kunnen op klantspecificatie gemaakte lagen en hardheidsprofielen worden gerealiseerd: van een oppervlak zonder verbindingslaag met een laag stikstofgehalte van tot 20 micron dik, tot een verbindingslaag met een hoog stikstofgehalte, eventueel met uitbreiding van koolstof (plasma nitro-carboneren). Het breed toepasbare temperatuurbereik maakt een veelvoud aan toepassingen mogelijk, die veel verder gaan dan de mogelijkheden van gas- of zoutbadprocessen.