Техника Нитридинга

Нитридинг је процес који третира топлоту који дифузира азот у површину метала како би се створила заштитна површина. Ови процеси најчешће се користе на ниско-угљеничним, нисколегираним челиком. Користе се и на средњим и висококвалитетним челицима, титанијуму, алуминијуму и молибдену. У 2015. години, нитрирање је коришћено за стварање јединствене микроструктуре дуплекса (Мартенсите-Аустените, Аустените-ферит), за коју се зна да је повезан са снажно побољшаним механичким својствима.

Уобичајене примене укључују зупчанике, радилице, брегасте осовине, пратеће елементе, дијелове вентила, вијке екструдера, алате за ливење, ковање, матрице за екструзију, компоненте ватреног оружја, ињекторе и алате од пластичних маса.

Процеси

Процеси се именују након медија који се користи за донирање. Три главне методе које се користе су: плин нитридинг, нитридинг соли и нитридинг у плазми.

Гасни нитрид

У азиду гасова донатор је гас богат азотом, обично амонијак (НХ3), због чега се понекад назива амонијум нитридинг. Када амонијак ступи у додир са загрејаним радним делом, она се раздваја у азот и водоник. Ниво азота се онда дифундира на површину материјала који ствара нитридни слој. Овај процес је постојао скоро столећи, иако је само у посљедњих неколико деценија дошло до концентрираних напора да се испита термодинамика и кинетика. Недавни развој догађаја довели су до процеса који се могу тачно контролисати. Дебљину и фазно конституисање насталих нитридних слојева може се одабрати и процес оптимизовати за одређене потребне особине.

Предности гасног нитрида у односу на друге варијанте су:

● Прецизна контрола хемијског потенцијала азота у атмосфери нитрирања контролисањем протоком гасова азота и кисеоника.

● Сви округласти азотни ефекти (у неким случајевима могу бити неповољни у поређењу са азидом у плазми).

● Велике величине серије - ограничавајући фактор величине пећи и протока гаса.

● Са савременом компјутерском контролом атмосфере, резултати нитрирања могу бити блиско контролисани.

● Релативно ниска цена опреме - нарочито у поређењу са плазмом.

Недостаци угљен-нитрида су:

● Кинетика реакције на коју је утицало стање површине - масна површина или једна загађена резним флуидима ће донети лоше резултате.

● Понекад је потребна активација површина за третирање челика са високим садржајем хрома - упоређивање распршивања током нитридања у плазми.

● Амонијак као нитридни медијум - иако није посебно токсичан, може бити штетан када се удише у великим количинама. Такодје, треба водити рачуна о загревању у присуству кисеоника како би се смањио ризик од експлозије.

Нитридинг соли

У соли за купање нитридингом медијум који доноси азот је сол која садржи азот као што је цијанидна со. Коришћене соли такође донирају угљеник површини обраде, што солно купатило чини нитрокарбуризујући процес. Температура која се користи је типична за све нитро-карбонске процесе: 550-570 ° Ц. Предности слатног нитридирања су то што постиже већу дифузију у истом временском периоду у поређењу са било којом другом методом.

Предности слатног нитрида су:

● Брзо време обраде - обично у реда од 4 сата или тако

● Једноставно руковање - грејање соли и предмета на температуру и потопити све док се трајање не појави.

Недостаци су:

● Коришћене соли су веома токсичне - одлагање соли контролише строгим законима о заштити животне средине у западним земљама и повећава трошкове у коришћењу солинских купатила. Ово је један од најзначајнијих разлога због којих је процес последњих деценија пропао.

● Само један могући процес са одређеним врстом соли - с обзиром на то да је потенцијал азота постављен сољем, могуће је само једна врста процеса.

Плазма нитридинг

Плазма нитридинг, познат и под називом јон нитридинг, нитридинг у плазми или нитрирање жарењам, је индустријски површински тврдо чишћење за металне материјале.

У плазма нитрију, реактивност нитридинг материјала није због температуре, већ до стања јонизованог гаса. У овој технику интензивна електрична поља се користе за стварање јонизованих молекула гаса око површине да буду нитридовани. Такав високо активни гас са јонизованим молекулима се назива плазма, називајући технику. Гас који се користи за плазма нитрирање је обично чисти азот, јер није потребно спонтано распадање (као што је случај са гасном нитрирањем са амонијаком). Постоје вруће плазме које се карактеришу плазма млазнице које се користе за сечење метала, заваривање, облоге или прскање. Постоје и хладне плазме, обично стваране унутар вакумских комора, у режимима ниског притиска.

Обично челици су корисно третирани плазматским нитрирањем. Овај поступак омогућава блиску контролу нитридоване микроструктуре, омогућавајући нитрирање са или без формирања слојевитог слоја. Не само да су побољшани перформанси металних делова, већ се повећавају и радни векови, као и граница напрезања и чврстоћа замора метала који се третира. На примјер, механичка својства аустенитног нерђајућег челика као што су отпорност на хабање може се знатно повећати и површинска тврдоћа челичних алата може се удвостручити.

Пластични нитридни део је обично спреман за употребу. Не захтева никакву машинску обраду, нити полирање или било које друге пост-нитридинг операције. Због тога је процес пријатан за корисника, штеди енергију, јер ради најбрже, и узрокује мало или никакво изобличење.

Плазма нитридинг је често у комбинацији са физичким поступком депонирања пара (ПВД) и обележеним Дуплек Треатмент-ом, уз побољшане предности. Многи корисници преферирају да се у последњој фази обраде комбинује степен оксидације плазме, како би се постигао гладак млазни слој оксида који је отпоран на хабање и корозију.

Будући да су јонови азота доступни јонизацијом, различито од плинског или солне купке, ефикасност плазма нитрирања не зависи од температуре. Плазма нитрид се тако може извести у широком температурном опсегу, од 260 ° Ц до више од 600 ° Ц. На пример, при умереним температурама (као 420 ° Ц), нерђајући челици могу бити нитрирани без стварања преципитата хром-нитрида и стога одржавајући својства отпорности на корозију.

У процесима нитридирања плазме, гас азота (Н2) је обично гас који носи азот. Такође се користе и други гасови попут водоника или Аргона. Заиста, Аргон и Х ₂ се могу користити прије процеса нитридирања током загревања делова за чишћење површина за нитрирање. Овај поступак чишћења ефикасно уклања оксидни слој са површина и може уклонити фине слојеве растварача који би могли остати. Ово такође помаже у термичкој стабилности постројења у плазми, пошто је топлота која је додала плазма већ присутна током загревања, а самим тим и када се достигне процесна температура стварни азот почиње са мањим променама грејања. За процес азотирања такође се додаје Х2 гас како би површина била очишћена од оксида. Овај ефекат се може посматрати анализирајући површину дела под нитридингом.