Der Hauptunterschied zwischen dem Plasmanitrieren und dem konventionellen Nitrieren liegt in der Art und Weise, wie der Stickstoff in den Werkstoff eingebracht wird, und in den daraus resultierenden Eigenschaften der behandelten Oberfläche.
Das Plasmanitrieren ist ein modernes Niederdruckverfahren, bei dem eine Glimmentladung mit hoher Ionisierung (Plasma) verwendet wird, um Stickstoff in das Material einzubringen.
Herkömmliche Nitrierverfahren, wie das Gasnitrieren und das Badnitrieren, verwenden unterschiedliche Gasgemische oder Salzbäder, um den gleichen Effekt zu erzielen.
1. Plasma-Nitrierverfahren
Das Plasmanitrieren ist ein thermochemischer Prozess, der in einem Gasgemisch aus Stickstoff, Wasserstoff und gegebenenfalls Kohlenstoff stattfindet.
Der Prozess findet bei niedrigem Druck statt, und um das Bauteil herum wird eine Glimmentladung mit hoher Ionisierung (Plasma) erzeugt.
Dieses Plasma ermöglicht die direkte Ladung von Ionen auf der Oberfläche, was zur Bildung von stickstoffreichen Nitriden führt.
Der aus diesen Nitriden freigesetzte reaktive Stickstoff verbessert die Oberflächeneigenschaften des Materials.
Dieses Verfahren ist in hohem Maße anpassbar, da das Gasgemisch so eingestellt werden kann, dass verschiedene Schichtdicken und Härteverteilungen erreicht werden.
2. Konventionelle Nitrierverfahren
Im Gegensatz dazu wird beim Gasnitrieren Ammoniakgas verwendet, um Stickstoff in den Werkstoff einzubringen.
Beim Badnitrieren wird ein Salzbad mit cyanidischen Salzen verwendet.
Diese Verfahren erfordern in der Regel höhere Temperaturen und längere Behandlungszeiten als das Plasmanitrieren.
Außerdem sind sie in Bezug auf die Bandbreite der zu behandelnden Werkstoffe und die Kontrolle der endgültigen Oberflächeneigenschaften eingeschränkt.
3. Vorteile des Plasmanitrierens
3.1 Schnelligkeit
Das Plasmanitrieren ist schneller als herkömmliche Nitrierverfahren und verkürzt die Bearbeitungszeit.
3.2 Kontrolle
Es bietet eine bessere Kontrolle über die Oberflächenbeschaffenheit, die Struktur und die Eigenschaften des Endprodukts durch eine präzise Steuerung der Temperatur und der Zusammensetzung der Atmosphäre.
3.3 Umweltverträglichkeit
Das Verfahren ist umweltfreundlicher, da es keine schädlichen Chemikalien wie Ammoniak oder Cyanidsalze benötigt.
3.4 Temperaturbereich
Das Plasmanitrieren kann bei niedrigeren Temperaturen (bis zu 350 °C) durchgeführt werden, wodurch der Verzug minimiert und die Kernfestigkeit des Materials erhalten bleibt.
4. Nachteile des Plasmanitrierens
4.1 Sauberkeit der Oberfläche
Das Verfahren erfordert sehr saubere Oberflächen, um instabile Lichtbögen während der Erwärmung zu vermeiden.
4.2 Reparatur von Bauteilen
Teile müssen möglicherweise repariert werden, um Überhitzung zu vermeiden.
4.3 Chargenbeschränkungen
Bauteile ähnlicher Größe können aufgrund des Verhältnisses zwischen Leistung und Fläche nicht in der gleichen Charge behandelt werden.
4.4 Anfangskosten
Die Anschaffungskosten für Plasmanitrieranlagen sind hoch.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Plasmanitrieren eine bessere Kontrolle über den Behandlungsprozess und die Ergebnisse, kürzere Bearbeitungszeiten und einen umweltfreundlicheren Ansatz im Vergleich zu herkömmlichen Nitrierverfahren bietet. Es erfordert jedoch ein sorgfältiges Management der Oberflächenreinheit und der Bauteilgröße und ist mit einer höheren Anfangsinvestition verbunden.
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