Plazma nitrasyon

Plazma destekli termokimyasal yüzey sertleştirme işlemi, basma gerilimlerini de içeren sert bir katman sayesinde, yüzey sertliğini, aşınma ve yorulma dayancını arttırır.

Faydalar

Plazma nitrasyon, gaz nitrasyon işleminin sağladığı avantajların hepsini daha gelişmiş bir şekilde sağlar. Yöntem, özellikle yüksek alaşımlı çeliklere uygulandığında, yüksek yüzey sertliği sağlayarak sürtünmeli aşındırma, aşınma, sarma sonucu meydana gelen hasarların önüne geçilir. Yüzey basma gerilimlerinin geliştirilmesi ile yorulma dayancı artırılır. Parçalar üzerinde hem yumuşak alanlar hem de nitrasyonlu alanlar istendiğinde plazma nitrasyon ideal bir seçenektir. PVD veya CVD kaplama öncesi yapılan plazma nitrasyonda, difüzyon katmanı olmadan bileşik katman yaratma olasılığı sıklıkla kullanılır. Özel isteklere uygun katmanlar ve sertlik profilleri elde edilebilir.

Uygulamalar ve malzemeler

Genel uygulamalar, dişliler, krank milleri, kam mili, kam izleyicileri, vana parçaları, sıkma vidaları, basınçlı döküm kalıpları, dövme kalıpları, soğuk şekillendirme kalıpları, enjektörler ve plastik enjeksiyon  kalıpları, uzun miller, akslar, debriyaj ve motor parçalarını içermektedir. Yüzeyde maskeleme istenen durumlarda, plazma nitrasyon ve plazma nitrokarburizasyon, diğer gaz proseslerinin yerine sıklıkla tercih edilir.

Plazma nitrasyon, demir bazlı malzemelerin tümüne, hatta yüksek gözenekli sinterlenmiş çeliklere, dökme demirlere ve krom içeriği %12’yi geçen yüksek alaşımlı takım çeliklerine bile uygulanabilir. Paslanmaz çelikler ve nikel bazlı alaşımlar plazma nitrasyon işleminden geçirilebilir ve düşük sıcaklık uygulamalarında korozyon dirençlerinin çoğunu korurlar. Titanyum ve alüminyum alaşımlarının plazma nitrasyonu özel uygulamalardır. Şaft ve dingiller gibi büyük makine parçaları üzerindeki ağır yükler için, özel krom ve alüminyum alaşımlı nitrasyon çelikleri, 1000 HV’nin üstünde yüzey sertliğine sahip oldukları için, plazma nitrasyon kadar büyük fayda sağlarlar.

Proses detayları

Plazma nitrasyon/nitrokarburizasyonu azot, hidrojen ve tercihe bağlı olarak karbon içerikli gazların kullanıldığı modern bir termokimyasal işlemdir. Bu düşük basınçlı proseste, fırın içindeki şarj ile fırın duvarı arasında gerilim uygulanır. Parçaların etrafında yüksek iyonizasyon seviyeli (plazma) ışıltılı bir boşalım olur. Doğrudan iyon yüklenen yüzeyde azotça zengin nitrürler oluşup tekrar parçalanarak yüzeye aktif azot verirler. Bu mekanizma sayesinde, ilgili bölümler metal örtü ile kolaylıkla korunur. Plazma nitrasyon, istenilen özelliklere göre yüzey üzerinde değişiklik yapma imkanı verir. Gaz karışımları uyumlu hale getirilerek müşteriye has özel katmanlar ve sertlik profilleri elde edilebilir öyleki düşük azot içerikli, 20 mikrona varan kalınlığa sahip, bileşik katmanı olmayan sadece difüzyon katmanı olan tabakadan, yüksek azot içerikli ve karbonik gaz eklenmiş bileşik katmanlıya (plazma nitrokarbonlama) kadar istenen türde katman elde edilebilir. Geniş uygulanabilir sıcaklık aralığı, gaz ve tuz banyolu işlemlerin sağladığı olanakların çok ötesinde, çok fazla uygulama çeşitliliği sağlar.