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PlaTeG - PlaTeG GmbH
Das PulsPlasma® Nitrieren, insbesondere das Plasmanitrieren und Plasmanitrocarburieren von verschiedenen Stählen, wird zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken zum Verschleißschutz eingesetzt.      PulsPlasma® Nitrieren
Verfahrensbeschreibung

Das PulsPlasma® Nitrieren, insbesondere das Plasmanitrieren und Plasmanitrocarburieren von verschiedenen Stählen, wird zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken zum Verschleissschutz eingesetzt. Zur Behandlung im Plasma werden die Teile in eine Vakuum-Behandlungskammer, vom Gehäuse elektrisch isoliert, eingebracht. Bei einem Druck von 50 - 500 Pa wird eine pulsierende elektrische Gleichspannung von einigen hundert Volt zwischen Werkstück und Kammerwand angelegt, wobei das Werkstück kathodisch geschaltet ist. Durch Ionisierung des Prozeßgases in der Behandlungskammer entwickelt sich eine stromstarke Glimmentladung. Die elektrisch positiv geladenen Ionen werden zum Werkstück hinbeschleunigt und treffen mit hoher kinetischer Energie auf dieses auf. Dabei laufen im Bereich der Oberfläche die folgenden Prozesse ab:
 

    Abstäuben, Reinigen und Aktivieren der Oberfläche
    Erwärmung durch Absorption der kinetischen Ionenenergie
    Reaktion der hochaktiven Ionen mit dem Grundwerkstoff
    Diffusion der im Prozessgas befindlichen Elemente in das Werkstück hinein

In Abhängigkeit von der Art des Werkstoffes und dem gewünschten Behandlungsziel werden die Behandlungstemperatur und -zeit vorgewählt.


Als besondere Verfahrensvorteile der Diffusionsbehandlung mit Hilfe eines Plasmas können hervorgehoben werden:

    Keine Umwelt- und Sicherheitsprobleme, da weder schädliche umweltbelastende Nitriersubstanzen eingesetzt noch erzeugt werden
    Geringer Gasverbrauch, da durch die Ionisierung das eingesetzte Gas effektiv ausgenutzt werden kann
    Der Aufbau der Nitridschicht kann gezielt gesteuert werden
    Oberflächenteile, die nicht behandelt werden dürfen, können durch Abdeckung geschützt werden
    Stähle mit hohem Chromanteil lassen sich ohne vorhergehende Entpassivierung nitrieren
    Die Werkstücktemperatur kann bei Bedarf sehr niedrig gehalten werden, so daß es auch möglich ist, Kaltarbeitsstähle zu behandeln.


Die PulsPlasma® Technik hat gegenüber der herkömmlichen Gleichstrom-Plasma-Technik einige verfahrenstechnische Besonderheiten, welche unten gegenübergestellt sind. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die Möglichkeit, auf eine wassergekühlte Kammerwand zu verzichten und stattdessen eine Wärmedämmung und eine separate Heizung einzusetzen.

 

PULSSTROMTECHNIK
 
GLEICHSTROMTECHNIK
 
    nur die für den Prozeß erforderliche Energie wird dosiert zu geführt, d.h. bei Bedarf niedrige Behandlungstemperatur
    überschüssige Energie muß abgeführt werden (z.B. durch Kühlung der Kammerwand)
    kaum Energieverluste durch Kühlwasser, da Kammerwand gedämmt (Energieeinsparung um Faktor 3-5 gegenüber Kaltwandkammer)
    Energieverluste durch großflächige Kühlung der Kammerwand
    Temperaturverteilung in Charge gut, da Temperaturdifferenz zwischen Charge und Kammerwand gering
    große Temperaturdifferenz zwischen Charge und gekühlter Wand
    Vollständige Nutzung des Chargenraumes, da gute Temperaturgleichmäßigkeit
    Nutzung des Chargenraumes begrenzt, da Gefahr der Werkstücküberhitzung im Inneren der Charge
    Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit der Behandlungsergebnisse auch für unterschiedliche Chargen-größe gut, da die für das Ergebnis wichtigen Plasmaparameter unabhängig von Beladungsdichte
    Behandlungsergebnisse von der Beladung abhängig, da Plasmaparameter mit Temperaturregelung gekoppelt
    Entstehung von Lichtbögen nicht möglich, da durch ständige Unterbrechung des Stromes die Lichtbogenentwicklung verhindert wird. Selbst während des Pulses Abschaltung bei Störung in weniger als 1 Ás
    Lichtbogenentstehung ist möglich und muß durch Schnellabschaltung unterbrochen werden. Durch diese kurzzeitige Entstehung sind kleine Aufschmelzungen auf Oberfläche möglich
    Vollständige Oberflächenbehandlung, selbst bis in kleinste Bohrungen hinein.
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PVA Industrial Vacuum Systems GmbH

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