La nitruration au plasma est un procédé de durcissement thermochimique assisté par plasma utilisé pour améliorer la résistance à l'usure, la dureté de la surface du métal et la résistance à la fatigue en formant une couche dure contenant des contraintes de compression.
Avantages de la nitruration au plasma
Les avantages de la nitruration gazeuse peuvent être surpassés par la nitruration plasma. En particulier dans le cas des alliages fortement alliés, la nitruration au plasma permet d'obtenir une dureté de surface élevée, améliorant ainsi la résistance à l'usure, à l'abrasion, à l'éraillement et au grippage. L'augmentation de la résistance est principalement due à la génération de contraintes de compression en surface. La nitruration de l'acier inoxydable est un bon choix lorsqu'une pièce doit présenter à la fois des zones nitrurées et des zones adoucies. La capacité à former une couche composite sans diffusion est souvent utilisée dans la nitruration au plasma avant l'application de revêtements PVD ou CVD. En effet, il est possible d'obtenir des couches et des profils de dureté personnalisés au cours d'un traitement thermique approprié.
Nitruration au plasma - applications
Les applications typiques de cette technique pour les surfaces métalliques sont les suivantes : engrenages, vilebrequins, arbres à cames, poussoirs à cames, pièces de soupapes, vis d'extrudeuses, outils de moulage sous pression, matrices de forgeage, outils de formage à froid, injecteurs et outils de formage du plastique, arbres longs, essieux, accouplements et pièces de moteur. La nitruration au plasma est généralement supérieure aux procédés au gaz correspondants, qui nécessitent un masquage. La nitruration plasma convient à tous les matériaux ferreux, mais aussi aux aciers frittés, aux fontes et aux aciers à outils fortement alliés présentant une porosité élevée, même avec des teneurs en chrome supérieures à 12 %. Les aciers inoxydables et les alliages à base de nickel peuvent être nitrurés au plasma et conserver la majeure partie de leur résistance à la corrosion à basse température. La nitruration par plasma des alliages de titane et d'aluminium est une application particulière. Pour les charges lourdes sur les grandes pièces de machines, telles que les arbres et les broches, la nitruration avec des aciers spéciaux au chrome et à l'aluminium est très avantageuse, car la nitruration au plasma produit des duretés de surface supérieures à 1000 HV.
Détails du procédé de nitruration au plasma
La nitruration au plasma est un procédé thermochimique de pointe qui se déroule dans un mélange de gaz libérant de l'azote, de l'hydrogène et (éventuellement) du carbone. Au cours de ce processus à basse pression, une contrainte est appliquée entre la pièce et les parois du four. Une décharge lumineuse à haute ionisation (plasma) est générée autour de la pièce. Sur les surfaces où les ions sont directement chargés, des nitrures riches en azote se forment et se décomposent, libérant de l'azote réactif à la surface. Grâce à ce mécanisme, le blindage peut être facilement réalisé en recouvrant la zone concernée d'une couverture métallique. La nitruration au plasma permet de modifier la surface en fonction des propriétés souhaitées. En ajustant le mélange de gaz, il est possible d'obtenir des couches et des distributions de dureté personnalisées : des surfaces sans couches composites à faible teneur en azote allant jusqu'à 20 microns aux couches composites carbone-gaz à forte teneur en azote (nitruration au plasma). La large gamme de températures utilisées signifie que de nombreuses applications dépassent les capacités des procédés à gaz ou à bain de sel. L'un des principaux avantages du traitement thermique par plasma par rapport au traitement thermique par four à atmosphère contrôlée est son faible impact sur l'environnement. Par exemple, l'ammoniac est couramment utilisé pour la nitruration dans les fours à atmosphère contrôlée. Dans la nitruration au plasma, en revanche, l'acier peut être nitruré avec de l'azote et de l'hydrogène. En outre, la nitruration au plasma ne chauffe que la pièce et ne nécessite pas de chauffer tout l'intérieur du four, comme c'est le cas dans les fours à atmosphère contrôlée, et la distribution des molécules d'azote chauffées favorise encore le processus de nitruration.
L'avantage du nitriseur plasma
1. La nitruration au plasma est beaucoup plus rapide que les autres techniques de nitruration conventionnelles.
2. Un bon contrôle de la température, de la composition atmosphérique et des paramètres de décharge peut aboutir à une excellente microstructure et à un meilleur contrôle de la composition de surface, de la structure et des propriétés du produit final.
3. Le nitreur plasma est utilisé pour le milieu.
4. Contrairement à la méthode de nitruration conventionnelle, votre procédé peut être réalisé à des températures allant jusqu'à 350°C. Le nitruration à basse température permet d'obtenir une dureté de surface élevée tout en conservant la résistance élevée du noyau de l'acier trempé à basse température. De plus, le traitement minimise la déformation à des températures aussi basses.
Il y a un inconvénient majeur du processus de nitration par plasma:
– la propreté de la surface du composant est d'une importance cruciale pour éviter la formation de livres instables lors des cycles de chauffage,
– les pièces doivent être réparées pour éviter toute surchauffe,
– en raison du rapport entre la puissance et la surface, les composants constitués de différents alliages de fer de taille comparable ne peuvent pas être générés en un seul lot avec du plasma,
– coût initial élevé du plasma.
Le nitrateur plasma: procédé
Le nitruration par plasma (également connu sous le nom de nitruration par plasma pulsé et nitruration à froid ou torche à plasma) est un procédé de traitement thermique thermochimique utilisé pour améliorer la fiabilité et la résistance à l'usure des pièces métalliques sollicitées mécaniquement. Le traitement de surface améliore la résistance à la fatigue et protège le matériau contre la corrosion. Sous l'influence de la chaleur, le nitrureur plasma provoque une transformation chimique des couches superficielles par diffusion d'azote, de sorte que le nitrure se forme avec le matériau de la pièce. Il en résulte une augmentation de la dureté de surface et une amélioration significative de la résistance à l'usure. Par rapport au processus de durcissement conventionnel, la pièce à usiner a une température beaucoup plus basse, ce qui garantit un haut degré de précision dans ce traitement thermique. De ce fait, le post-traitement coûteux des pièces carbonisées n'est plus nécessaire ou peut être réduit au minimum, ce qui signifie que le nitruration au plasma peut nettoyer davantage la chaîne de processus. Les produits Grondstoffen sont en parfait état jusqu'à la finale, mais ils sont difficiles à utiliser avec du plasma chaud ou des produits chimiques. De plus, les aciers traités thermiquement avec des températures de décharge très basses peuvent être traités sans perte de résistance du noyau. En principe, différents processus peuvent être appliqués avant la nitration. Outre le nitruration par plasma, le nitruration par bain et le nitruration par gaz sont généralement connus. Lors du processus de durcissement, le nitruration plasma occupe une place particulière en raison de sa répétabilité, de son respect de l'environnement et de son efficacité énergétique.
Le principe physique du nitriseur plasma
La nitruration par plasma est un procédé assisté par le vide. La pièce à usiner formait la cathode et la paroi supérieure formait l'anode. La trémie de chargement est généralement reliée à un angle électrique entre le chargement et le passage aérien. Le gaz de procédé fourni est craqué et ionisé dans un champ électrique. Gaz conducteur créé - plasma. Lorsque le courant circule lorsque les cathodes circulent, l'ion azote dans les cathodes est accéléré et la surface de la pièce est ratissée avec une grande énergie. Les effets du processus ci-dessus sont les suivants:
– la surface de l'atome est soigneusement nettoyée,
– la couche de passivation (bijvoorbeeld op inox ou inox en titane) est desserrée,
– la surface est activée,
– la charge du nitreur est réchauffée,
– l'azote se diffuse à la surface de la pièce, de sorte que l'absorption de l'azote résultant est différente.
Lorsque la température de traitement est atteinte, la période de stockage commence. Cela dépend du type de matériau et de la profondeur de dureté de nitruration requise. Dans le cas du nitreur plasma, cette durée est généralement de 12 à 50 heures. Vergeleken met gasnitreren vergt plasmanitreren slechts überde de helft van de houdtijd. Après une période de traitement appropriée, la pression est égalisée en le remplissant de gaz. Ensuite, la charge est contrôlée et refroidie, et la pièce finie peut être retirée à basse température.
Échantillonnage
Le processus de nitruration est destiné à la surface de l’acier, où des pressions et des changements physiques plus importants ne peuvent pas se produire. Votre processus garantit un bon contrôle de la température, de la microstructure et un meilleur contrôle de la composition de la surface, même sur des types d'acier spéciaux. Il est très chaud lors de la manipulation de la machine. Nous ne voulons pas vérifier que l'ammoniac est utilisé également avec le processus de nitration.