aaa
Nitrieren
Nitrierverfahren sind seit den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts industrielle Praxis.
Dabei wird der Oberfläche durch Einbringung von Stickstoff eine höhere Härte und damit Verschleißbeständigkeit verliehen.
Ein wesentlicher Vorteil des Nitrierens besteht häufig darin, dass die zur Enddiffusion notwendige Erwärmung unterhalb der Anlasstemperatur handels-üblicher Vergütungs- oder Warmarbeitsstähle erfolgen kann.
Somit können Gefügeumwandlungen und damit verbundener Verlust an Härte und Maßhaltigkeit vermieden werden. Zudem lassen sich Oberflächenhärten oberhalb 1000 HV einstellen (Härten bis 950 HV).
Nitrierverfahren können also größtenteils nach dem Vergüten und nach der mechanischen Bearbeitung erfolgen. Sie bieten einen verbesserten Schutz vor abrasivem Verschleiß.
Die Oberflächenhärte und Nitrierhärtetiefe ist durch die Behandlungstemperatur und Behandlungszeit sowie den Legierungsgehalt des Werkstoffs bestimmt.
Ein hoher Gehalt an Nitridbildnern (>12%) führt zu hohen Oberflächenhärten und geringen Nitriertiefen (rote Kurve). Mit fallendem Gehalt an Nitridbildnern (dunkelrote Kurve um 5%, schwarze Kurve um 1%) nimmt die Oberflächenhärte ab und die Nitriertiefe zu.
Ab einer Stickstoffkonzentration von 5,5% entstehen γ`-und oberhalb 7% ent-stehen ε-Nitride. Unterhalb dieser Verbindungsschichten werden die Korn-grenzen durch ausgeschiedene Nitride verbreitert. Man spricht von Diffusions-schichten.
Nitrierschichten bestehen in der Regel aus einer unterhalb 50 µm dicken Verbin-dungsschicht und einer darunter liegenden bis zu 0,7 mm dicken Diffusions-schicht. Das Wachstum der Verbindungsschichten kann durch Zugabe von Kohlenstoffhalten Gasen beeinflusst werden (Nitrocarburieren).
Durch die zusätzliche Aufahme von Stickstoff sind Nitrierschichten mit Druckeigenspannungen behaftet. Hierdurch wird die Ausbreitung von Oberflächenrissen behindert.
Die Nitrierverfahren werden nach ihrer Behandlungsumgebung unterteilt. Das Gasnitrieren erfolgt bei Normaldruck in Ammoniak. Das Plasmanitrieren wird zwischen 0,5 – 5 mbar in einer Glimmentladung durchgeführt.
Gasnitrieren
Das Gasnitrieren aus Ammoniak und Stickstoff erfolgt in abgeschlossenen Behältern bei 500-600°C. Wegen des geringen prozesstechnischen Aufwands kann das Gasnitrieren sehr wirtschaftlich durchgeführt werden. Da es sich um einen Diffusionsprozess im Gas handelt, können auch tiefe Bohrungen und Hinterschneidungen gut erreicht werden.
Beim Gasnitrieren mit Ammoniak wird ausgenutzt, dass die Zerlegung Stickstoff enthaltener Moleküle an Eisenoberflächen beschleinigt abläuft. Deshalb bilden sich besonders stickstoffreiche Verbindungsschichten, die wegen ihrer Sprödigkeit für spätere Beschichtungen ungeeignet sind. Zudem können schon geringe Mengen an Belägen den Prozess stören.
Insbesondere die sich bei hochlegierten Stählen ausbildenden natürlichen Oxide bilden eine Barriere für den Nitriervorgang.
Plasmanitrieren
Durch ständigen Beschuss im Stickstoff / Wasserstoffplasma werden natürliche Oxidfilme abgebaut. Da die Bereitstellung des atomaren Strickstoffs nicht alleine thermisch erfolgt, ist Plasmanitrieren ab 350°C möglich.
Das Gasnitrieren besticht durch Wirtschaftlichkeit und Zugänglichkeit der gesamten Oberfläche, während das Plasmanitrieren im Falle hochlegierter, temperaturkritischer Werkstoffe bevorzugt wird. Gasnitrierte Oberflächen können nur nach aufwendiger mechanischer Bearbeitung beschichtet werden.
aaa
Kalt-Nitrieren
Das Nitrieren von hochlegiertem Stahl war lange Zeit gleichbedeutend mit dem Verlust des Korrosionsschutzes. Durch den Einsatz Plasma gestützter Nitrierverfahren ist es uns gelungen, den Widerstand gegen abrasiven Verschleiß mit hervorragendem Korrosionsschutz zu verbinden.
Dabei können Nitrierhärtetiefen in Abhängigkeit von der Behandlungszeit von 30 – 80 µm eingestellt werden.
Die Behandlung ist verbunden mit einem moderaten Ausgleich des elektro-chemischen Potentials. Somit kann die Lochfraßempfindlichkeit pulverme-tallurgischer Stähle deutlich herabgesetzt werden.
Typische Anwendungsfelder sind Komponenten aus den Bereichen:
- Kunststoffverarbeitung
- chemischer Apparatebau
- Lebensmittelindustrie
- Armaturen
Durch die Behandlung verbessert sich der Widerstand gegen:
- abrasiven Verschleiß
- Adhäsion / Kaltaufschweißungen
- chemische Ablagerungen
- Lochfraß
Werkstoffe Die Behandlung richtet sich auf die Verbesserung der Eigenschaften von rost- und säurebeständigen Stählen wie 1.4301, 1.4571 oder 1.4122. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist das Kalt-Nitrieren hochlegierter Kunststoff-Formenstähle wie 1.2316.
Lokale Behandlung
Durch Maskieren lässt sich die Behandlung auf bestimmte Bereiche beschränken. Versprödungen an Kanten können durch die Auftragung spezieller Schutzpasten vermieden werden.
Bohrungen
Auf Basis unseres speziellen Pulververfahrens können Bohrungen mit einem Durchmesser von unter 3 mm mit einem Aspektverhältnis von 5 nitriert werden. Somit sind auch enge Einstiche, wie sie beim Aluminium-Strangpressen oder in der Extrusion von Kunststoffen auftreten, nitrierbar.
Behandlungsgröße Unsere Plasmaanlagen erlauben die Behandlung von Komponenten mit einem maximalen Durchmesser von 700 mm bei einer maximalen Länge von 1.250 mm.
Mechanische Bearbeitung Auf Wunsch führen wir im Vorfeld an den zu behandelnden Teilen auch Strahlbe-handlungen oder spezielle Polituren durch.
Kalt-Nitrieren und Beschichten Plasmanitrierte Oberflächen bieten eine gute Stützgrundlage für nachfolgende Beschichtungen. Letztere können ohne aufwendige mechanische Bearbeitung des nitrierten Werkstoffs durchgeführt werden.
Die Beschichtung mit Hartstoffen, wie TiN, CrN oder ChromOx-Beschichtungen führt zu einem weiter verbesserten Schutz vor abrasivem Verschleiß.
Durch die Abscheidung anwendungsbezogener Beschichtungen lassen sich Beläge vermeiden. Aufwendige Reinigungsgänge können eingespart oder in ihrem Umfang stark reduziert werden.
t rückwärts p nach oben vorwärts u
letzte Aktualisierung am 16.11.2009