Plazmová / iónová nitridácia

Plazmová nitridácia (iónová nitridácia) je plazmaticky podporované termochemické cementovanie ocele, ktoré slúži na zvýšenie odolnosti voči opotrebovaniu, tvrdosti povrchu a únavovej odolnosti materiálu vďaka vytvoreniu tvrdej vrstvy vrátane tlakových pnutí.

Výhody

Výhody procesov plynnej nitridácie je možné prekonať plazmovou nitridáciou. Plazmová nitridácia – najmä pri aplikácii na viac legované ocele – vytvára komponenty s vysokou tvrdosťou povrchu, ktoré sú mimoriadne odolné voči opotrebovaniu, odieraniu a zadretiu. Únavová životnosť sa zdokonaľuje hlavne kvôli vytvoreniu povrchových tlakových pnutí. Plazmová nitridácia predstavuje preferovanú voľbu vždy, keď sa požadujú komponenty s nitridovanými aj mäkkými oblasťami. Pri plazmovej nitridácii sa často využíva možnosť vytvorenia kompozitnej vrstvy bez difúznej vrstvy ešte pred vytvorením vrstvy PVD alebo CVD. Možno vytvoriť vrstvy a profily tvrdosti šité na mieru.

Aplikácie a materiály

K typickým aplikáciám patria ozubené kolesá, kľukové hriadele, vačkové hriadele, vačky, zdvíhadlá ventilov, komponenty ventilov, vytlačovacie skrutky, nástroje na tlakové liatie, kovacie matrice, nástroje na tvárnenie za studena, vstrekovače a nástroje na lisovanie plastov, dlhé hriadele, diely pre osi, spojky a motory. Ak sa požaduje maskovanie, plazmová nitridácia a plazmová nitrokarbonizácia sú často preferovanou voľbou pred príslušnými plynovými procesmi.

Plazmová nitridácia je vhodná pre všetky železné materiály, dokonca aj pre spekané ocele s vyššou pórovitosťou, liatinu a vysokolegované nástrojové ocele, dokonca s obsahom chrómu vyšším ako 12 %. Nehrdzavejúce ocele a zliatiny na báze niklu môžu prejsť procesom plazmovej nitridácie a pri použití nízkych teplôt si zachovajú väčšinu parametrov odolnosti voči korózii. Medzi špeciálne aplikácie patrí plazmová nitridácia titánu a zliatin hliníka. Pre mimoriadne zaťažené veľké komponenty strojov, napríklad hriadele a osi, sa s výhodou používajú špeciálne nitridované chrómové a hliníkové ocele, pretože pri plazmovej nitridácii sa vytvára tvrdosť povrchu viac ako 1 000 HV.

Detaily procesu

Plazmová nitridácia/nitrokarbonizácia je moderné termochemické spracovanie, ktoré sa vykonáva v zmesi dusíka, vodíka, a prípadne plynu uvoľňujúcom uhlík. Pri tomto nízkotlakovom procese sa medzi dávku a stenu pece privedie napätie. Okolo komponentov sa generuje tlejivý výboj s vysokou úrovňou ionizácie (plazma). Na povrchu, ktorý je priamo nabitý iónmi, sa tvoria a rozkladajú nitridy bohaté na dusík, ktoré do povrchu uvoľňujú aktívny dusík. Vďaka tomuto mechanizmu možno ľahko vytvoriť ochranný štít – zakrytím príslušných oblastí kovovou clonou. Plazmová nitridácia umožňuje úpravu povrchu podľa požadovaných vlastností. Úpravou plynnej zmesi možno vytvoriť vrstvy a profily tvrdosti šité na mieru: od povrchu bez kompozitných vrstiev s nízkym obsahom dusíka s hrúbkou až do 20 mikrónov až po kompozitnú vrstvu s vysokým obsahom dusíka či pridaním plynu uvoľňujúcim uhlík (plazmová nitrokarburizácia). Široký rozsah použiteľných teplôt umožňuje množstvo aplikácií, ktoré presahujú možnosti plynných procesov alebo procesov v soľnom kúpeli.