فرآیند: نیتراسیون پلاسما Plasma nitriding

فرآیند: نیتراسیون پلاسما  Plasma nitriding

فرآیند نیتراسیون پلاسما در 1930 توسط آلمان ابداع شد ولی این موضوع در 1970 تجاری شد.

پلاسما چیست؟

پلاسما یا گاز یونیزه شده به محیطی گفته می شود که در آن اتم ها یا مولکول های گاز به اجزای باردار تشکیل دهنده اتم الکترون و یون تجزیه شده و این ذرات باردار بر یکدیگر تأثیر می گذارند تکنیک پلاسما بوسیلۀ تخلیه ها در آن بر روی سطح مشخص می شود این هاله در فشارهای پایین هنگامی که این قطعه کار و دیوارهای کوره یک اختلاف ولتاژ برقرار شود بوجود می آید به نحوی (Sample) (قطعه کار) پتانسیل منفی (کاتد) و دیواره فلزی کوره پتانسیل مثبت (آند) دارد کوره در ابتدا توسط پمپ، خلاء می شود و پس از آن با یک مخلوط گاز به فشار 1 تا 10 Torr می رسد همچنین یک ولتاژ بین 200 تا 1000 ولت به کار برده می شود که درنتیجه آن گازها در بین قطعه و دیواره یونیزه می شوند اختلاف پتانسیل به کار برده شده باعث شتاب یون ها به طرف سطح قطعه کار می شود و سطح  قطعه بمباران یونی می شود که میتواند باعث تغییر ساختار و یا ترکیب شیمیایی سطح شود وقتی که یون ها شتاب می گیرند و به سطح اصابت می کنند مقدار زیادی از انرژی آنها به گرما تبدیل می شود و دمای قطعه افزایش می یابد.

مراحل کار با کوره: 

1- ابتدا درب کوره را باز کرده و تمام قسمت های کوره را سمباده زنی می کنیم و سپس شستشو با استون انجام می شود باید در نظر داشت که قطعه را باید با استون چربی زدایی کرد.

2- قطعات روی سطح روی کاتد قرار گرفته و درب کوره بسته می شود.

3- سیستم خلاء روشن می شود و اجازه می دهیم تا کوره به فشار حدود  تا  میلی بار برسد.

4- پس از رسیدن به خلاء موردنظر گاز آرگون با فلوی بالا وارد کوره می شود و به مدت 5 دقیقه اجازه می دهیم تا محفظ به طور کامل شستشو داده شود تا مطمئن شویم محفظه فقط حاوی گاز آرگون است.

5- منبع تغذیه روشن می شود تا توسط سیستم الکترونیکی بین آند و کاتد اختلاف ولتاژ ایجاد گردد این کار با ولتاژهای پایین شروع می شود از 100 تا 1000

6- با تنظیم ورودی و خروجی کوره اجازه می دهیم که فشار کوره به محدوده 10-1 میلی بار برسد و عمل پراکنش Sputtering برای تمیزی قطعه به مدت نیم ساعت انجام شود.

7- گاز آرگون را قطع کرده و در صورت نیاز  و در صورت نیاز  وارد کوره می کنیم پس از پایان سیکل موردنظر ولتاژ را قطع کرده اجازه می دهیم دمای کوره افت کند (زیر ) سپس خلاء را شکسته و درب کوره را باز می کنیم.

در پایان اگر اکسیژن وارد کنیم یک لایه مگنتیت روی سطح می نشیند برای زیبایی سطح اکسید میشود.

مزایای فرآیند پلاسما:

1- برای فولادهای زنگ نزن بسیار مناسب می باشد.

2- زمان عملیات کمتر است به خاطر نفوذ جهت دار (زوری نفوذ می دهیم)

3- قسمت عملیات کمتر است

4- آلودگی زیست محیطی کم

5- مصرف گاز کمتر (زمان عملیات کم و فشار هم پایین است)

6- نفوذ بهتر یا یکنواختی بهتر لایه (کنترل دقیق فازها)

7- ماسک راحت تر مثلاً یک قطعه روی قسمتی که نمی خواهیم نیتروره شود می گذاریم ورق مسی یا آلومنیومی

پدیده هالو کاتد (روی هم افتادن هاله ها که دما بالا می رود و سیستم قطع می شود وقتی که بین سطح ماسک و قطعه فاصله باشد).

عیب فرآیند: گران بودن تجهیزات اولیه