Plasmanitrering øger hårdheden og slidstyrken på værktøjer og komponenter af stål

Plasmanitrering er en behandling, der øger overfladehårdheden på stål ved hjælp af et plasma, som dannes i vakuum ved hjælp af elektriske felter. Behandlingen, som Teknologisk Institut tilbyder, giver en markant forøgelse af hårdheden og slidstyrken på stålkomponenter.

Tandhjul, pressestempler og andre maskinkomponenter samt visse produktionsværktøjer kan opnå forøget holdbarhed ved plasmanitrering. Den stærkt forøgede overfladehårdhed giver både større trykstyrke og meget bedre slidstyrke, hvilket har en afgørende betydning for delenes holdbarhed.

Hårdhed øges og slid mindskes

Afhængigt af hvilken stållegering, der er tale om, kan behandlingen øge hårdheden af stålets overflade 2 til 8 gange. Jo højere stålet er legeret, des større hårdhedsforøgelse kan man opnå. Afhængigt af ståltypen sker behandlingen ved en temperatur på 480 °C til 580 °C.

Man kan f.eks. vælge materiale til en komponent med fokus på egenskaber som styrke, bearbejdelighed, pris og lignende - og derefter give overfladen den fornødne slidstyrke og hårdhed ved hjælp af plasmanitrering

- Henrik Horup Reitz, Teknologisk Institut

Formstabilitet og lokal behandling  

Ved hjælp af vakuum og elektriske felter aktiverer plasmanitrering en gasblanding, der bl.a. indeholder kvælstof og brint. I plasmaet bringes kvælstoffet på en form, hvor det trænger ind i ståloverfladen og øger hårdheden – helt konkret forøges materialets hårdhed i de yderste op til 0,7 mm, afhængig af stållegering samt behandlingstid og -temperatur.

En speciel mulighed ved plasmanitrering er, at behandlingen også kan nitrere rustfrit stål, hvilket ikke umiddelbart er muligt ved mere traditionelle processer.

Ved plasmanitrering reduceres korrosionsbestandigheden lidt, mens hårdheden i overfladen øges markant på grund af de korrosionsfaste ståltypers høje indhold af krom. På dette område adskiller plasmanitrering sig fra den traditionelle gasnitreringsproces.

Gasnitrering udføres som regel ved omkring 520 °C, og behandlingen sker på hele emnets overflade. Det kan resultere i deformationer og i utilsigtet sprødhed for nogle emner.  På kritiske dele sker plasmanitrering ved kun 480 °C, hvilket mindsker risikoen for deformation. Herudover er det relativt let at afmaske områder, som man ikke ønsker behandlede. Det kan fx være pasninger, som ikke må ændre mål, eller gevind der ikke må blive sprødt.

Uhærdede stål, sejhærdede stål og stål, som er anløbet ved temperaturer, som er mindst 20 °C højere end plasmanitreringstemperaturen, kan plasmanitreres uden at kernehårdheden påvirkes.

Hurtig og effektiv behandling

Plasmanitrering er en overfladebehandling, som kan være forholdsvis billig og samtidig hurtig og effektiv. Den kræver som regel ingen efterbehandling. Derfor er der ofte mange fordele ved at benytte denne behandling for virksomheder i industrien.