Plasma-/ionnitriding
wat is plasma-nitreren?
Plasmatechnologie is in de eerste plaats bedoeld voor roestvrij staal en andere laaggelegeerde staalsoorten die niet geschikt zijn voor een “standaard” warmtebehandelingsproces. Bij het proces wordt gebruik gemaakt van een plasmaontlading van waterstof- en stikstofgassen om de staaloppervlakken te verhitten en stikstofionen te leveren voor nitrering. Plasma-nitreren is een bewezen en succesvol proces dat vooral van belang is voor precisiebewerkte onderdelen. Het is een warmtebehandelingsproces dat wordt gebruikt om de slijtvastheid, de hardheid van het oppervlak en de vermoeiingssterkte te verbeteren.
het proces
Het proces vindt plaats in een gasmengsel van stikstof en waterstof. Indien nodig kan ook een koolstof-afgevend gas worden gebruikt. De noodzakelijke temperatuur is betrekkelijk laag. Bovendien ontstaat er spanning tussen de wand van de oven en de ovenkamer. Dit leidt rechtstreeks tot het ontstaan van een geïoniseerde atmosfeer in de ovenkamer, het zogenaamde plasma. Daar slaan de ionen in op het oppervlak van het onderdeel en genereren stikstofrijke nitriden. Zodra deze uiteenvallen, wordt het oppervlak van het materiaal verrijkt met atomaire stikstof. Afhankelijk van de samenstelling van het gasmengsel kunnen verschillende oppervlakken en hardheidsgraden worden verkregen.
toepassingsgebieden
Plasma-nitreren is geschikt voor alle ferromaterialen, alsmede voor gesinterd staal, gietijzer en hooggelegeerd gereedschapsstaal. Deze methode wordt vooral gebruikt wanneer onderdelen zowel genitreerde en geharde delen alsook zachte delen moeten bevatten. Let op: Als het proces bij bijzonder lage temperaturen wordt uitgevoerd, verandert de corrosievastheid niet. Titaan- en nikkellegeringen worden ook Plasma-genitreerd. De harde laag die bij het nitreren van deze materialen wordt gevormd, is over het algemeen relatief dun (<20 micron), maar zeer hard en slijtvast.
Dit lage temperatuur- en vervormingsproces wordt op grote schaal gebruikt in de automobielindustrie, de lucht- en ruimtevaart en in de algemene machinebouw voor een grote verscheidenheid aan toepassingen. Commercieel gezien zijn de meest voorkomende onderdelen motornokkenassen, motorkrukassen en tandwielen.
Componenten of onderdelen worden gewoonlijk genitreerd om ze slijtvast te maken. De voordelen van plasmanitreren zijn onder meer:
- De witte verbindingslaag kan worden geminimaliseerd tot een voor de eisen van de klant geschikt niveau.
- Het wordt vaak gebruikt voor afgewerkte onderdelen – aangezien er meestal geen verdere bewerking nodig is.
- De diffuse laag wordt alleen op de blootgestelde delen (line of sight) van de component aangebracht – (gewoonlijk door mechanische maskering).
- De mogelijkheid om het maskeren d.m.v. pasta te elimineren door gebruik te maken van eenvoudige mechanische maskers.
- Mechanische maskering is de beste optie voor grote batch componenten.
- De slijtvastheid wordt gecreëerd door een diffuse harde laag.
- De mogelijkheid om dimensionale veranderingen te vermijden en een uniforme hardheid te leveren op complexe geometrieën.
- Verbeterde vermoeiingseigenschappen: het proces induceert drukspanning, wat de vermoeiingssterkte zal verbeteren.
- Geen vermindering van de kernhardheid van het basismetaal of de legering van het onderdeel.
- Behandeling op bijna afgewerkte onderdelen – d.w.z. dat er slechts zeer weinig (of geen) nabehandeling noodzakelijk in de vorm van leppen, polijsten of slijpen nodig is.
- De mogelijkheid om afkeur te reduceren door nauwkeurig reproduceerbare cycli.
- De mogelijkheid om milieuvervuiling te elimineren omdat er geen gebruik wordt gemaakt van giftig zout of giftige gassen.
