Nitrurarea cu plasmă sau nitrurarea cu ioni este un fenomen fizic care constă în ionizarea azotului pentru a genera un "înveliș" pe suprafața pieselor, plasma. Această metodă de tratament termic este utilizată în principal pentru a crește rezistența pieselor la uzură, abraziune, oboseală și gripare, precum și pentru a le îmbunătăți duritatea. Nitrurarea ionică prezintă o serie de avantaje și este mult mai puțin consumatoare de energie decât alte tehnici, în special pentru că poate fi efectuată la temperaturi foarte scăzute. Prin urmare, este un proces economic și ecologic.
Ce este nitrurarea cu plasmă?
Cunoscută și sub denumirea de nitrurare cu ioni, nitrurarea cu plasmă este foarte eficientă în creșterea durității suprafeței componentelor din oțel, îmbunătățind în același timp rezistența acestora la uzură, frecare, oboseală, abraziune și gripare.
Acest proces fizico-chimic constă în ionizarea unui gaz, un fenomen destul de asemănător cu modul în care funcționează luminile de neon. Pentru a declanșa reacția necesară producerii luminii, gazul de neon trece între un anod și un catod, unde este ionizat și apoi suferă o descărcare electroluminescentă.
În nitrurarea cu plasmă, azotul este ionizat între un anod și un catod, adică trece de la forma unei singure molecule de N2 la cea a doi ioni încărcați pozitiv, N+, și doi electroni. Acest fenomen electromagnetic poate avea loc la temperatura camerei, deoarece azotul molecular începe să se descompună în plasmă la doar 20 de grade Celsius.
3 metode de nitrurare cu plasmă
De fapt, nitrurarea cu plasmă, așa cum este practicată de Grupul THERMILYON, acoperă trei procese diferite:
- plasmă directă
- tehnologie de încălzire suplimentară
-AS¨PN
Prima metodă este încă cea mai tradițională și implică aplicarea de plasmă pe suprafața piesei.
Această plasmă încălzește piesa și produce ioni de azot. Încălzireasuplimentară implică separarea bombardamentului de ioni pentru ionizarea azotului și încălzirea elementului care urmează să fie tratat. În acest context, piesa nu este încălzită de bombardamentul în sine, ci în mod independent.
În cele din urmă, ASPN, pentru Active Screen Plasma Nitriding, este un așa-numit sistem de post-depunere, în care plasma nu este aplicată direct pe material, ci pe un ecran. Această tehnică limitează riscurile asociate plasmei direct pe piesă, cum ar fi apariția arcurilor electrice sau diferențele de formă a piesei.
De ce nitrurarea ionică?
Nitrurarea cu plasmă are avantajul semnificativ de a avea loc la o temperatură foarte scăzută. Prin urmare, procesul consumă doar energie electrică, și mai puțină decât alte tratamente chimice. Mai mult, această tehnologie pare a fi perfect adaptată pieselor cu geometrii complexe și economiilor de tratament, deoarece sunt suficiente simple capace metalice pentru a împiedica tratarea anumitor zone speciale.
Tehnologie eficientă din punct de vedere energetic
Deoarece azotul poate începe să se descompună în plasmă încă de la 20 de grade Celsius, procesul de nitrurare ionică poate avea loc într-o atmosferă cu o temperatură mai scăzută decât alte tehnici. De exemplu, în timp ce nitrurarea cu gaz are loc în medii încălzite la peste 500 de grade, unele oțeluri pot fi nitrurate la aproximativ 400 de grade folosind nitrurarea cu plasmă.
Această metodă are loc într-o atmosferă de vid și, prin urmare, utilizează foarte puțin gaz de proces. În medie, se estimează că nitrurarea ionică consumă de aproximativ 10 ori mai puțin gaz de proces decât alte tratamente termice în atmosferă, ceea ce o face o soluție deosebit de economică, atât pentru portofel, cât și pentru mediu. Într-adevăr, a consuma mai puțin înseamnă și a emite mai puțin, astfel încât nitrurarea cu plasmă pare mai ecologică decât alte procese care necesită temperaturi foarte ridicate sau cantități mai mari de gaz de proces. De asemenea, nitrurarea cu ioni nu utilizează substanțe chimice.
O soluție ideală pentru piese cu geometrii complexe și economii
Pe lângă faptul că este o soluție mai eficientă din punct de vedere energetic, nitrurarea cu plasmă este ideală pentru piese cu o geometrie specifică. Deoarece este un fenomen electromagnetic, zonele care trebuie protejate de tratament pot fi pur și simplu acoperite cu capace metalice. De exemplu, în cazul unei găuri filetate pe o piesă care urmează să fie tratată, un șurub care astupă deschiderea împiedică nitrurarea interiorului în timpul procesului.
Această soluție pare mult mai simplu de pus în aplicare decât echivalentul său în contextul nitrurației cu gaz, unde zonele care trebuie conservate trebuie acoperite cu o vopsea specială, aplicată manual. Pe de altă parte, atunci când este vorba de tratarea unor piese de dimensiuni uneori impunătoare, sunt necesare cuptoare adecvate, motiv pentru care Thermi Lyon dispune de un cuptor cu o lungime de 6 metri la sediul său din Lyon, conceput pentru a primi piese de mari dimensiuni.
Nitrurarea cu plasmă are multe virtuți, îmbunătățind rezistența materialelor la uzură, oboseală, gripare și abraziune, crescând în același timp duritatea acestora. Consumă considerabil mai puțină energie decât majoritatea celorlalte tratamente termice, deci este mai economică, atât pentru bugete, cât și pentru planetă. În plus, facilitează tratarea pieselor cu geometrii complexe care nu necesită un tratament global. Această metodă este din ce în ce mai utilizată în industria aerospațială, în special, deoarece face posibilă nitrurarea aliajelor de oțel inoxidabil. De asemenea, este utilizată pe scară largă în utilajele de prelucrare a metalelor și a alimentelor, care lucrează în medii foarte abrazive.
