Nitrotec®

Was ist Nitrotec®?

Nitrotec® (nitriding-oxidising-protection) ist ein patentiertes thermochemisches Diffusionsverfahren, bei dem die Oberfläche von Stählen nitrocarburiert und anschließend oxidiert, abgekühlt und – falls gewünscht – versiegelt wird. Nitrotec® verbindet die nützlichen Eigenschaften der Nitrocarburierung (verbesserte Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit, erhöhte Dauerfestigkeit, kein Verzug) mit der hohen Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion, erhöhter Streckgrenze und einer attraktiven schwarzen Oberfläche.

Das Verfahren

Nitrotec® -Schichten werden in Stickstoff und Kohlenstoff abgebenden Gasatmosphären bei Temperaturen zwischen 540-740⁰C erzeugt. Die Behandlung schafft Verbundschichten, unterstützt durch stickstoffreiche Diffusionszonen im Grundmaterial. Die Wahl der Prozesstemperatur, der Zeit und des Stickstoffpotentials der Atmosphäre in Abhängigkeit von der Stahlsorte steuert die Struktur, die Zusammensetzung und die Härte der Verbindungsschicht und der darunter liegenden Diffusionszone. Die innovative Oxidationstechnik und die speziellen wasserbasierten Abschreckmittel, sowie die organische Versiegelung richten sich nach den technischen Anforderungen der Anwendung.

An der Oberfläche wird eine Eisenoxidschicht (Fe₃O₄) zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des Materials gebildet. Unter der Oxidschicht ist eine Verbindungsschicht vorhanden, die aus Eisennitriden, Eisenkarbiden und Nitriden bzw. Carbonitriden der Legierungselemente besteht. Bei Prozesstemperaturen über 590⁰C bildet sich zwischen Verbindungsschicht und Diffusionszone eine stickstoffreiche Austenitschicht. Den Übergang zum Kern stellt die Diffusionszone, die aus einer mit Stickstoff übersättigten Eisen(ferrit)matrix und eventuell ausgeschiedenen Nitriden besteht.

Wie bei anderen Niedertemperatur-Oberflächenbehandlungen führt Nitrotec® zu keinem Verzug im Bauteil, d.h. die Bauteile können direkt nach der Behandlung verwendet und eingebaut werden.

Das herkömmliche Nitrotec® hat ein attraktives schwarzes Aussehen und eine weitaus bessere Korrosionsbeständigkeit als eine Verzinkung. Diese Niedertemperatur-Diffusionsbehandlungen machen niedriglegierte und unlegierte Stähle bis zu viermal fester, erzeugen eine Verschleißfestigkeit, die einer Hartverchromung gleichkommt, und führen zu einer schwarzen Oberfläche, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufweist.

Ein wichtiges Mitglied der Familie der Nitrotec®-Behandlungen ist NITROTEC®-S, ein mehrstufiges Verfahren, bei dem die Teile zunächst auf eine endgültige Oberflächengüte bearbeitet, mit Nitrotec® behandelt, kontrolliert oberflächenpoliert und anschließend einer Nachoxidationsbehandlung unterzogen werden. Dieses Finish führt zu einer drastischen Verbesserung der Reibungseigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit, die einer Verwendung von Hartverchromungstechniken überlegen ist.

Vorteile von Nitrotec®

Verschleißfestigkeit, verbesserte Ermüdungsleistung und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gehören zu den Eigenschaften, die diese moderne Oberflächenbehandlungstechnologie verleiht. Solche Leistungsverbesserungen können die Herstellungs- und Materialkosten von Bauteilen erheblich reduzieren, was die Automobilindustrie an gepressten Teilen wiederholt bewiesen hat.

Abriebfestigkeit
Korrosionsbeständigkeit
Erhöhte Streckgrenze
Widerstandsfähigkeit gegen Eindrücken
Lagereigenschaften
Gewichtseinsparung
Reduzierte Materialkosten

Höchste Verschleißfestigkeit

Die hohe Oberflächenhärte in Kombination mit der Zusammensetzung der Verbindungsschicht und die Anwesenheit von Mikroporen, welche eigenschmierende Eigenschaften generieren können, resultieren in einer exzellenten Verschleißfestigkeit.

Oberflächenhärte

Die Oberflächenhärte sowie die spezifischen Härteprofile zeigen die Fähigkeit von mit Nitrotec® behandelten Bauteilen, Eindrücken aus punktuellen Oberflächenbelastungen zu widerstehen.

Verfestigung

Bei schneller Abkühlung nach der Nitrotec®-Behandlung kommt es zu einer signifikanten Verfestigung von dünnen Abschnitten, wie z.B. Blechen. Dies führt zu einer Erhöhung sowohl der Streckgrenze des Grundmaterials als auch seiner Dauerfestigkeit.

Lagertechnische (tribologische) Eigenschaften

Nitrotec® in Kombination mit einer organischen Versiegelung, die in der mikroporösen Schicht verbleibt, verleiht eine Korrosionsbeständigkeit, die der von galvanisch beschichteten Bauteilen überlegen und mit der von mittleren Edelstahlsorten vergleichbar ist. Eine Kombination von Nitrotec®-Oberflächen mit einer Reihe von organischen Dichtungsmitteln ergibt eine Salzkorrosionsbeständigkeit mit einem Minimum von 240 Stunden.

Oberflächenbehandlung

Die umweltfreundlichen und sauberen Nitrotec®-Behandlungen stellen sicher, dass eine gute Oberflächenbeschaffenheit beibehalten werden kann.

Ästhetische Oberfläche

Die Nitrotec®-Behandlung erzeugt ein ästhetisch ansprechendes schwarz/anthrazitfarbenes Oberflächenfinish.

Maßhaltigkeit

Herkömmliche Härteverfahren können zu Verzug führen, da es beim schnellen Abschrecken von hohen Behandlungstemperaturen zu metallurgischen Phasenänderungen kommt. Bei der Nitrotec®-Behandlung treten diese Veränderungen nicht auf, sodass die Behandlung von Präzisionsteilen mit engen Toleranzen, insbesondere von dünnen Bauteilen, möglich ist.

Schicht

Die Schicht, die sich bei der Nitrotec-Behandlung bildet, besteht aus einer Verbindungszone, die von einer Stickstoff-Austenit-Schicht getragen wird. Das Oxid, das sogenannte Magnetit, hat eine Dicke von etwa 1 μm und kann bei Bedarf auf bis zu 4 μm erhöht werden. Auch die Dicke der Verbindungsschicht ist variabel, je nach Material und Anwendung. Unterhalb des Stickstoff-Austenits entsteht die sogenannte Diffusionszone.

Wie bei anderen Niedertemperatur-Oberflächenbehandlungen führt Nitrotec® zu keinem Verzug im Bauteil, d.h. die Bauteile können direkt nach der Behandlung verwendet und eingebaut werden.

Anwendungsgebiete

Bauteile, die mit Nitrotec® behandelt werden, sind z.B. Kolben, Kugelzapfen und andere Komponenten aus Weichstahl.

Nitrotec® ist ein Ersatz für das Verchromen. Es ist umweltfreundlicher und ermöglicht sehr gute Wärmebehandlungsergebnisse von Stählen und Legierungen.

Leistungsverbesserungen können die Herstellungs- und Materialkosten von Bauteilen deutlich senken, was die Automobilindustrie durch den Einsatz behandelter Pressteile immer wieder schätzt.