Tecniche di nitrurazione

Nitrurazione è un processo che diffonde azoto nella superficie di un metallo per creare una superficie cementato il trattamento termico. Questi processi sono più comunemente utilizzati su acciai a basso tenore di carbonio, bassolegato. Sono utilizzati anche su supporto e acciai a alto tenore di carbonio, titanio, alluminio e molibdeno. Nel 2015, nitrurazione è stato utilizzato per generare la microstruttura duplex unica (Martensite-Austenite, ferrite-Austenite), conosciuta per essere associato con fortemente migliorate proprietà meccaniche.

Le applicazioni tipiche comprendono ingranaggi, alberi motore, alberi a camme, seguicamma, parti di valvole, vite degli estrusori, utensili di pressofusione, stampi, matrici di estrusione, componenti di armi da fuoco, iniettori e plastica-stampi di forgiatura.

Processi

I processi sono denominati dopo il mezzo utilizzato per donare. I tre metodi principali utilizzati sono: nitrurazione, nitrurazione in bagno di sale e nitrurazione a gas.

Nitrurazione gassosa

A nitrurazione gassosa il donatore è un gas ricco di azoto, solitamente ammoniaca (NH₃), ed è per questo a volte è conosciuto come nitrurazione di ammoniaca. Quando ammoniaca entra in contatto con il pezzo da lavorare riscaldata dissocia in idrogeno e azoto. L'azoto, poi, si diffonde sulla superficie del materiale creando uno strato di nitruro. Questo processo è esistito per quasi un secolo, anche se solo negli ultimi decenni c'è stato uno sforzo concentrato per indagare la termodinamica e la cinetica coinvolti. Recenti sviluppi hanno portato a un processo che può essere controllato con precisione. La costituzione di fase e spessore degli strati nitrurazione risultante può essere selezionata e il processo ottimizzato per le particolari proprietà richiesta.

I vantaggi di nitrurazione gassosa sopra le altre varianti sono:

● controllo preciso del potenziale chimico di azoto nell'atmosfera nitrurazione di controllo portata di gas di azoto e ossigeno.

● tutto l'effetto di nitrurazione (può essere uno svantaggio in alcuni casi, confrontato con nitrurazione al plasma).

● batch di grandi dimensioni dimensioni possibile - il fattore limitante, essendo il flusso di gas e dimensione del forno.

● Con controllo di computer moderno dell'atmosfera che i risultati di nitrurazione possono essere controllati molto attentamente.

● basso relativamente attrezzature costo - soprattutto rispetto al plasma.

Gli svantaggi di nitrurazione gassosa sono:

Cinetica di reazione ● fortemente influenzato dalla condizione di superficie - una superficie oleosa o uno contaminato con fluidi da taglio consegnerà scarsi risultati.

● attivazione superficiale è a volte necessaria per trattare gli acciai con un contenuto alto bicromato di potassio - confronta sputtering durante la nitrurazione al plasma.

● Ammoniaca come mezzo di nitrurazione - anche se non particolarmente tossico può essere nocivo se inalato in grandi quantità. Inoltre, deve prestare attenzione quando si riscalda in presenza di ossigeno per ridurre il rischio di esplosione.

Nitrurazione in bagno di sale

Nella nitrurazione in bagno di sale l'azoto donando medio è un sale contenenti azoto come il sale di cianuro. I sali utilizzati anche donano carbonio alla superficie del pezzo in bagno di sale un processo nitrocarburazione decisionale. La temperatura utilizzata è tipica di tutti i processi di nitrocarburazione: 550 – 570 ° C. I vantaggi di nitrurazione Salina è che raggiunge maggiore diffusione nello stesso periodo di tempo rispetto a qualsiasi altro metodo.

I vantaggi della nitrurazione Salina sono:

Rapido tempo di elaborazione ● - di solito nell'ordine di 4 ore o in modo da raggiungere

● funzionamento semplice - il sale e i pezzi alla temperatura di calore e immergere fino a quando la durata è emerso.

Gli svantaggi sono:

● i sali utilizzati sono altamente tossici - smaltimento dei sali sono controllati da rigorose leggi ambientali nei paesi occidentali e ha aumentato i costi coinvolti nell'utilizzo di bagni di sale. Questo è uno dei motivi più importanti per che il processo è caduto in disgrazia negli ultimi decenni.

● un solo processo possibile con un particolare tipo di sale - poiché l'azoto potenziale è impostata per il sale, un solo tipo di processo è possibile.

Nitrurazione al plasma

Nitrurazione al plasma, noto anche come nitrurazione ionica, nitrurazione ionica o nitrurazione effluvio, è una superficie industriale di trattamento per materiali metallici di indurimento.

Nella nitrurazione al plasma, la reattività dei media nitrurazione non è a causa della temperatura ma per il gas ionizzato stato. In questa tecnica intensi campi elettrici vengono utilizzati per generare molecole ionizzate del gas intorno alla superficie per essere nitrurato. Tali gas altamente attiva con molecole ionizzate è chiamato plasma, la tecnica di denominazione. Il gas utilizzato per nitrurazione al plasma è solitamente puro azoto, poiché nessuna decomposizione spontanea è necessario (come è il caso di nitrurazione gassosa con ammoniaca). Ci sono caldi plasmi caratterizzati da getti di plasma utilizzati per taglio dei metalli, saldatura, rivestimento o spruzzatura. Ci sono anche i plasmi freddi, solitamente generati all'interno di camere a vuoto, a regimi di bassa pressione.

Acciai di solito favorevolmente sono trattati con nitrurazione al plasma. Questo processo permette il controllo stretto della microstruttura nitrurato, permettendo la nitrurazione con o senza formazione di strato di composto. Non solo sono di aumentare le prestazioni delle parti metalliche, ma aumentano anche le durate della vita di lavoro e quindi fare il limite di deformazione e la resistenza a fatica dei metalli trattati. Per esempio, le proprietà meccaniche degli acciai inossidabili austenitici come resistenza all'usura possono essere significativamente aumentate e la durezza superficiale di acciai da utensili può essere raddoppiata.

Una parte di nitrurato al plasma è di solito pronta per l'uso. Chiama per nessuna lavorazione, lucidatura o qualsiasi altra operazione di post-nitrurazione. Così il processo è facile da usare, consente di risparmiare energia poiché funziona più veloce e provoca una distorsione poco o nessun.

Nitrurazione al plasma è spesso accoppiato con processo di physical vapour deposition (PVD) ed etichettati trattamento Duplex, con prestazioni migliorate. Molti utenti preferiscono avere un passaggio di ossidazione del plasma combinato presso l'ultima fase di lavorazione per produrre uno strato liscio jetblack di ossidi che è resistente all'usura e alla corrosione.

Poiché gli ioni di azoto sono messi a disposizione dalla ionizzazione, diversamente da gas o bagno di sale, l'efficienza di nitrurazione al plasma non dipendono dalla temperatura. Nitrurazione al plasma così può essere eseguita in un ampio intervallo di temperature, da 260 ° C per più di 600 ° C. Per esempio, a temperature moderate (come 420 ° C), gli acciai inossidabili può essere nitrurati senza la formazione di precipitati di nitruro di cromo e quindi il mantenimento di loro proprietà di resistenza alla corrosione.

Nei processi di nitrurazione al plasma gas azoto (N₂) è di solito l'azoto gas trasportante. Vengono utilizzati anche altri gas come idrogeno o Argon. Infatti, Argon e H₂può essere utilizzato prima del processo di nitrurazione durante il riscaldamento delle parti per pulire le superfici per essere nitrurato. Questa procedura di pulizia efficacemente rimuove lo strato di ossido da superfici e può rimuovere sottili strati di solventi che potrebbero rimanere. Questo aiuta anche la stabilità termica dell'impianto al plasma, poiché il calore aggiunto dal plasma è già presente durante il warm up e quindi una volta raggiunta la temperatura di processo la nitrurazione reale comincia con i cambiamenti di minore riscaldamento. Per il processo di nitrurazione gas H2 viene aggiunto anche a mantenere la superficie libera da ossidi. Questo effetto può essere osservato analizzando la superficie della parte sotto nitrurazione.