Technics van nitreren

Nitreren is een warmte behandeling proces dat diffundeert van stikstof in het oppervlak van een metaal om een geval-verhard oppervlak te maken. Deze processen worden meestal gebruikt op koolstofarme, laag-gelegeerd staal. Ze worden ook gebruikt op medium en high-carbon stalen, titanium, aluminium en molybdeen. In 2015, werd nitreren gebruikt voor het genereren van unieke duplex microstructuur (martensiet-austeniet, austeniet-ferriet), bekend geassocieerd te worden met sterk verbeterde mechanische eigenschappen.

Typische toepassingen omvatten versnellingen, zuigerstangen, nokkenassen, nokvolgers, ventiel onderdelen, extruder schroeven, spuitgieten tools, smeden sterft, sterft van de extrusie, vuurwapen onderdelen, injectoren en kunststof-schimmel tools.

Processen

De processen zijn vernoemd naar het medium gebruikt om te doneren. De drie belangrijkste methoden zijn: gas nitreren, zout bad nitreren en plasma nitreren.

Gas nitreren

In gas nitreren is de donor een rijke stikstofgas, meestal ammoniak (NH₃), dat is waarom het is soms bekend als ammoniak nitreren. Wanneer ammoniak in contact met de verwarmde werkstuk komt dissocieert het in stikstof en waterstof. De stikstof diffundeert dan op het oppervlak van het materiaal voor het maken van een laag van siliciumnitride. Dit proces bestaat al bijna een eeuw, hoewel slechts in de laatste decennia heeft er een geconcentreerde inspanning te onderzoeken van de thermodynamica en kinetiek betrokken. Recente ontwikkelingen hebben geleid tot een proces dat nauwkeurig kan worden gecontroleerd. De dikte en fase grondwet van de resulterende nitreren lagen kan worden geselecteerd en het proces geoptimaliseerd voor de specifieke eigenschappen vereist.

De voordelen van gas nitreren ten opzichte van de andere varianten zijn:

● Nauwkeurige controle van de chemische potentiaal van stikstof in de atmosfeer nitreren door controlerende gasstroom van stikstof en zuurstof.

● All round nitreren effect (kan een nadeel in sommige gevallen, in vergelijking met plasma nitreren).

● Grote batch maten mogelijk - de beperkende factor wordt oven grootte en gas-flow.

● Met moderne computer controle van de atmosfeer die de nitreren resultaten kunnen nauwlettend worden gecontroleerd.

● Relatief lage apparatuur kosten - vooral in vergelijking met plasma.

De nadelen van gas nitreren zijn:

● reactiekinetiek sterk beïnvloed door het oppervlak - een geoliede oppervlak of een besmet met snijden vloeistoffen zal slechte resultaten leveren.

● Oppervlakte activering moet soms behandelen staalsoorten met een hoog chroomgehalte - vergelijk sputteren tijdens plasma nitreren.

● Ammoniak als nitreren medium - hoewel niet bijzonder giftig het schadelijk bij inademing in grote hoeveelheden kan zijn. Ook moet worden gezorgd als verwarming in aanwezigheid van zuurstof om het risico van explosie.

Zout bad nitreren

In zout bad nitreren is de stikstof doneren medium een zout van stikstof bevattende zoals cyanide zout. De zouten die gebruikt ook doneren koolstof aan de oppervlakte van de werkstuk maken zout bad een nitrocarburizing proces. De temperatuur gebruikt is typerend voor alle processen van de nitrocarburizing: 550 – 570 ° C. De voordelen van zout nitreren is dat het hogere diffusie in dezelfde periode van tijd in vergelijking met een andere methode bereikt.

De voordelen van zout nitreren zijn:

● Snelle verwerkingstijd - meestal in de volgorde van 4 uur of zo te bereiken

● Eenvoudige bediening - Verwarm de zout en werkstukken tot temperatuur en dompelen totdat de duur is gebleken.

De nadelen zijn:

● De zouten die gebruikt zijn zeer giftig - verwijdering van zouten worden gecontroleerd door strenge milieuwetgeving in westerse landen en de kosten verbonden aan het gebruik van zout Baden is toegenomen. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom dat het proces is gedaald uit de gunst in de afgelopen decennia.

● Slechts een proces mogelijk met een bepaald type van zout -, aangezien de potentiële stikstof is ingesteld door het zout, slechts één soort proces is mogelijk.

Plasma nitreren

Plasma nitreren, ook bekend als ion nitreren, plasma ion nitreren of gloed-kwijting nitreren, is een industriële oppervlak verharding behandeling van metalen voorwerpen.

In plasma nitreren, de reactiviteit van het nitreren-media is niet te wijten aan de temperatuur maar aan het gas geïoniseerd staat. Bij deze techniek worden intens elektrische velden gebruikt voor het genereren van geïoniseerde moleculen van het gas rond het oppervlak als genitreerd. Dit zeer actieve gas met geïoniseerde moleculen heet plasma, naamgeving van de techniek. Het gas gebruikt voor plasma nitreren is meestal zuivere stikstof, aangezien geen spontane ontbinding nodig is (zoals het geval van gas nitreren met ammoniak). Er zijn hete plasma's gekenmerkt door plasma jets gebruikt voor metalen snijden, lassen, gevelbekleding of spuiten. Er zijn ook koude plasma's, meestal gegenereerd binnen vacuümkamers, op lage druk regimes.

Meestal worden staalsoorten met plasma nitreren beneficiair behandeld. Dit proces maakt het nauwe toezicht op de genitreerd microstructuur, waardoor nitreren met of zonder vorming van samengestelde laag. Niet alleen is verbeterd de prestaties van de metalen onderdelen, maar ook het verhogen van levensduur van de werken, en doe de limiet van de spanning en de sterkte van de vermoeidheid van de metalen wordt behandeld. Bijvoorbeeld, mechanische eigenschappen van austenitisch roestvast staal zoals slijtvastheid aanzienlijk kunnen worden opgedreven en de oppervlaktehardheid van gereedschap stalen kan worden verdubbeld.

Een plasma genitreerd deel is meestal klaar voor gebruik. Het verlangt geen machinale bewerking, of polijsten of eventuele andere post-nitreren-operaties. Dus het proces is gebruiksvriendelijk, bespaart energie omdat het snelst werkt, en weinig of geen vervorming veroorzaakt.

Plasma nitreren is vaak gekoppeld aan fysieke vapor deposition (PVD) proces en Duplex behandeling, gemarkeerd met verbeterde voordelen. Veel gebruikers liever een plasma oxidatie stap gecombineerd in de laatste fase van de verwerking voor de productie van een vloeiende jetblack laag van stikstofoxiden die resistent is tegen slijtage en corrosie.

Omdat stikstof ionen beschikbaar door ionisatie, anders dan gas of zout bad gemaakt worden, is plasma nitreren efficiëntie niet afhankelijk van de temperatuur. Plasma nitreren kan dus worden uitgevoerd in een breed temperatuurbereik, van 260 ° C tot ruim 600 ° C. Bijvoorbeeld, bij gematigde temperaturen (zoals 420 ° C), kan roestvast staal worden genitreerd zonder de vorming van chroom siliciumnitride precipitaten en vandaar het onderhouden van hun corrosie weerstand eigenschappen.

In het plasma nitreren processen, stikstofgas (N₂) is meestal de stikstof gas uitvoering. Andere gassen zoals waterstof of Argon worden ook gebruikt. Inderdaad, Argon en H₂kan worden gebruikt voordat het proces nitreren tijdens de verwarming van de onderdelen te reinigen oppervlakken te genitreerd. Deze schoonmaak procedure effectief verwijdert de oxide laag van oppervlakken en dunne laagjes van oplosmiddelen die kunnen blijven mag verwijderen. Dit helpt ook de thermische stabiliteit van de plasma-plant, omdat de warmte toegevoegd door de plasma al aanwezig tijdens de warming-up is en vandaar zodra het proces temperatuur is bereikt, wordt de werkelijke nitreren met kleine verwarming wijzigingen begint. Voor het nitreren proces wordt H2 gas ook toegevoegd aan het houden van de oppervlakte duidelijk van stikstofoxiden. Dit effect kan worden waargenomen door de analyse van het oppervlak van het deel onder nitreren.