Plasmanitrieren
Plasmanitrieren ist aufgrund der Tatsache, dass keine giftigen Gase verwendet werden, eine der umweltfreundlichsten Methoden zur Oberflächenhärtung.
Es entsteht nur ein Bruchteil der Abgase, die bei anderen Härteverfahren anfallen. Darüber hinaus eignet sich das thermochemische Verfahren nicht nur für alle Eisenwerkstoffe, sondern auch für Sinterstähle mit hoher Porosität, Gusseisen und hochlegierte Stähle.
Beim Plasmanitrieren von Edelstählen muss im ersten Prozessschritt die Oxidschicht des Bauteils aufgebrochen werden. Diesen Vorgang nennt man Sputtern. Anschließend wird im Stickstoff-Wasserstoff-Gasgemisch, das als Nitriermedium dient, eine Hochspannung zwischen Charge und Ofenwand angelegt. Das elektrisch leitfähige Gas nennt man Plasma. Positiv geladene Ionen treffen nun auf die Werkstücke, was zur Bildung stickstoffreicher Nitride führt, die bei ihrem Zerfall die Bauteiloberfläche mit Stickstoff anreichern. Da nahezu keine Maßänderungen auftreten, ist das Bauteil sofort einsatzfähig.
Aufgrund der hohen energetischen Wirkung des Plasmas, ist das Verfahren bereits bei geringen Arbeitstemperaturen von unter 500°C durchführbar, sodass es auch für verzugsempfindliche Werkstoffe geeignet ist.
Während die erzielbare Randhärte im Wesentlichen von der Stahlsorte abhängt, werden die Dicken der erzeugten Schichten zusätzlich durch die Behandlungstemperatur, die Behandlungsdauer und das Stickstoffangebot im Prozessgas beeinflusst. Plasmanitrieren kommt bevorzugt bei Bauteilen zur Anwendung, die sowohl nitrierte als auch nicht-nitrierte Bereiche aufweisen sollen, da metallisch abgedeckte Bereiche vor dem Härten geschützt werden können.
Kontakt- und Aufstandsflächen werden folglich nicht nitriert. Für Teile, die allseitig gehärtet werden sollen, müssen Löcher für eine hängende Chargierung vorgesehen werden. Ein entscheidender Faktor ist, dass im Plasma kein Schüttgut behandelt werden kann. Die Bauteile müssen somit einzeln chargiert werden, wobei zwischen ihnen ein Abstand gehalten wird.
KENNZAHLEN PLASMANITRIEREN
Temperatur:
bis 565°C
Ofengröße:
1000 x 1500 mm
Durchlaufzeit:
ab 24 h
Nitrierhärtetiefe:
bis 0,8 mm
Max. Beladegewicht*:
1.500 kg
*pro Charge bei Standardgrößen und -behandlungen
Vorteile PLASMANITRIEREN
Kein Verzug
Nitrieren ist das einzige Härteverfahren, bei dem es zu keinem prozessbedingten Verzug des Bauteils kommt.
Härten von Teilbereichen
Es können genau definierte Bereiche des Bauteils gehärtet werden, indem man die anderen Flächen mit einer Schutzpaste abdeckt.
Herausragende Bauteileigenschaften
Durch das Nitrieren entstehen Bauteile mit verbessertem Korrosionsschutz sowie hoher Verschleiß- und Schwingfestigkeit, die stärksten Belastungen standhalten.
Keine Nachbearbeitung
Da während dem Härteprozess kein Verzug ensteht, können Bauteile in der Regel auch erst nach ihrer Fertigstellung nitriert werden.
DIE FORTSCHRITTLICHE NITRIERTECHNOLOGIE
Plasmanitrieren ist unbestritten die fortschrittlichste Nitriertechnologie. Im Vergleich zum Gasnitrieren lassen sich die Prozessparameter noch genauer regeln. Dadurch kann die Bauteiloberfläche sehr exakt den angestrebten Eigenschaften entsprechend modifiziert werden.
Durch eine Variation des Gasgemischs können unterschiedliche Nitrierschichtaufbauten und Härteprofile erzielt werden. Aufwachsfreies Nitrieren ist bei hohen Nitrierhärtetiefen möglich. Die Bauteiloberflächen sind sauber und weisen geringere Rauigkeiten auf als nach anderen Nitrierverfahren.
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WEITERE NITRIERVERFAHREN
Gasnitrieren
Beim Gasnitrieren wir aus Ammoniak Stickstoff abgespalten, der bei Temperaturen zwischen 500°C und 600°C in die Bauteiloberfläche eindringt und dort zur Bildung einer verschleißfesten Nitridschicht führt.
Salzbadnitrieren
Beim Salzbadnitrieren werden die zu behandelnden Teile in einem Nitrierbad zur Steigerung der Oberflächenhärte behandelt und anschließend in einem Abschreckbad oxidiert.
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Was ist Plasmanitrieren?
Plasmanitrieren ist ein modernes thermochemisches Härteverfahren, bei dem Stickstoff in einer ionisierten Gasatmosphäre (Plasma) in die Randschicht eines Bauteils eingebracht wird. Dabei entsteht eine saubere, stickstoffangereicherte Oberfläche mit hoher Abrieb- und Verschleißfestigkeit – ganz ohne prozessbedingten Verzug.
Warum ist Plasmanitrieren so besonders?
Plasmanitrieren gilt als die fortschrittlichste Form des Nitrierens. Die präzise Steuerbarkeit der Prozessparameter ermöglicht exakt definierte Härteverläufe und Schichtaufbauten. Es kommt zu keiner Maßänderung, die Oberfläche bleibt sauber und glatt. Zudem ist das Verfahren besonders umweltfreundlich, da es ohne giftige Gase auskommt und nur sehr geringe Emissionen erzeugt.
Welche Vorteile bietet das Verfahren?
Plasmanitrieren kombiniert zahlreiche technische und ökologische Vorteile:
– Kein Verzug: Ideal für maßhaltige oder empfindliche Bauteile
– Keine Nachbearbeitung: Fertigteile können direkt nitriert werden
– Umweltfreundlich: Kein Einsatz giftiger Gase, geringe Emissionen
– Exakte Härtung von Teilbereichen: Durch metallische oder pastöse Abdeckung gezielt steuerbar
– Saubere, glatte Oberflächen: Keine Rückstände oder Aufwüchse
– Verzugsarme Wärmebehandlung: Bereits bei Temperaturen unter 500 °C durchführbar
Für welche Werkstoffe eignet sich Plasmanitrieren?
Das Verfahren ist sehr vielseitig einsetzbar. Es eignet sich für:
– Alle Eisenwerkstoffe
– Hochlegierte Stähle
– Sinterstähle mit hoher Porosität
– Gusseisen
– Edelstähle (nach Sputterbehandlung)
Voraussetzung ist, dass die Oberfläche sauber, metallisch rein und frei von Fetten, Ölen oder Oxidation ist.
Wie funktioniert der Prozess?
Der Nitrierprozess erfolgt in mehreren Phasen:
-
Sputtern: Zuerst wird die Oxidschicht der Werkstückoberfläche abgetragen.
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Plasmaerzeugung: Durch Hochspannung entsteht ein ionisiertes Gas (Plasma) im Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch.
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Diffusion: Positiv geladene Ionen treffen auf die Oberfläche und reichern sie mit Stickstoff an.
-
Schichtbildung: Es bilden sich stickstoffreiche Nitride, die eine harte, verschleißfeste Randschicht ergeben.
Aufgrund der hohen Energie des Plasmas reicht eine moderate Behandlungstemperatur von unter 500 °C aus – ideal für verzugsempfindliche Werkstoffe.
Wo wird Plasmanitrieren bevorzugt eingesetzt?
Dieses Verfahren kommt besonders dort zum Einsatz, wo:
– Höchste Präzision gefordert ist
– Teilflächen gezielt gehärtet oder ausgespart werden sollen
– Bauteile keine Maßveränderung vertragen
– Hohe Korrosions- und Verschleißbeständigkeit erforderlich ist
Typische Anwendungen sind Werkzeuge, Maschinenbauteile, Komponenten in der Antriebstechnik und hochbeanspruchte Präzisionsteile.