Фирма Plateg GmbH является разработчиком и производителем установок для упрочнения поверхностных слоев деталей методами ионного химико-термического насыщения стали (обработка в плазме).
Методы плазменного азотирования и плазменной нитроцементации PulsPlasma® применяются для обработки поверхностей различных элементов из стали с целью улучшения износостойкости поверхности. Для обработки в плазме детали загружаются в вакуумную камеру нагрева, при этом создается электрическая изоляция от стен камеры (стенами, имеющими электроизоляцию). При рабочем давлении в пределах от 100 до 1000 Па возникает пульсирующее постоянное напряжение в несколько сот вольт между садкой и стенами резервуара, при этом садка является катодом. С помощью ионизации технологических газов в камере нагрева создается мощный тлеющий разряд. Положительно заряженные ионы ускоряются к поверхности деталей и бомбардируют ее с высокой кинетической энергией. При этом в области поверхности происходят следующие процессы:
-Очищение и активация поверхности
-Нагрев вследствие абсорбции кинетической энергии ионов
-Реакция высокоактивных ионов с основным материалом
-Диффузия (проникновение) содержащихся в технологических газах элементов в обрабатываемую деталь
В зависимости от вида материала и от желаемой цели обработки задаются температура и время обработки.
Особенные преимущества метода азотирования PulsPlasma®:
-Отсутствие проблем по защите окружающей среды и безопасности, так как при данном процессе не используются и не образуются вредные для окружающей среды азотных субстанций
-Незначительный расход газов, так как благодаря ионизации применяемые газы используются очень эффективно
-Возможность целенаправленного управления процессом создание нитридного слоя
-Места на поверхности детали, которые не подлежат обработке, могут быть просто защищены путем нанесения защитного покрытия
-Стали с высоким содержанием хрома могут азотироваться без предварительной депассивации
-Температура обрабатываемых деталей может при необходимости быть более низкой, (при необходимости возможность удержания низких температур), что позволяет делает возможным обработку инструментальных сталей для холодной обработки.
Технология обработки плазмой пульсирующего тока:
-Полное использование рабочей зоны камеры в связи с равномерностью температуры в ней.
-Постоянство и воспроизводимость результатов обработки садок различной величины, т.к. важные для получения результата параметры плазмы не зависят от размера садки.
-Возникновение электрической дуги невозможно, т.к. постоянное прерывание тока препятствует ее образованию. Даже во время отключения импульса на менее 1 µs в случае неполадок.
-Обработка абсолютно всех поверхностей, даже внутри мельчайших отверстий.
Технология обработки плазмой постоянного тока:
-Ограниченное использование рабочей зоны камеры, т.к. существует опасность перегрева деталей в среднем слое садки.
-Результаты обработки зависят от величины садки, т.к. параметры плазмы связаны с регулировкой температуры.
-Возможно образование электрической дуги, которое прерывается с помощью быстрого отключения. Из-за этих кратковременных прерываний возможно образование наплывов на поверхности.
-Есть ограничения по контурам на поверхности.
По причине близких процессов и почти идентичного оборудования, существует возможность комбинировать несколько процессов обработки поверхности в специально предусмотренной для этого установке. Для дальнейшего улучшения коррозионностойкости азотированных деталей можно простым изменением параметров процесса и технологического газа получить дополнительно к процессу PulsPlasma® - азотирования процесс PulsPlasma® - оксидирования. Процесс оксидирования способствует формированию слоя оксида железа Fe3O4 толщиной от 1 до 3 мкм на связующем азотированном слое.
В зависимости от качества стали и предшествующего процесса азотирования стойкость к коррозии может достигать до 200 часов в камере солевого тумана по DIN. Еще одним преимуществом оксидирования является улучшение антифрикционных свойств обработанных поверхностей так, что при определенных условиях смазки обработанные подобным способом пары трения могут восстанавливаться.
Еще одно поле для использования открывается благодаря комбинации PulsPlasma® - азотирования с плазменными процессами нанесения CVD покрытий. Благодаря образованному ранее азотированному слою, дополнительное CVD покрытие позволяет получить экстремальные значения твердости, износостойкости. В результате такой обработки обычно значительно повышается стойкость режущего инструмента к износу.
В качестве основного металлического элемента для формирования покрытия обчно используют Ti.
Режущий инструмент из твердого сплава с помощью покрытия CVD получает существенное повышение прочности.
Комбинация процессов азотирования с последующим нанесением слоев CVD значительно повышает прочность конструктивных элементов. С одной стороны, это вызывает улучшенную прочность прилипания твердого слоя и одновременно повышает несущую способность основного материала, благодаря предварительному азотированию без образования связующего слоя.
Благодаря процессу PulsPlasma®тонкая очистка возможно удалять без использования растворителей остатки жиров, масла и остатков краски с поверхности сталей, цветных металлов, пластмасс, стекла и керамики. Т.о. достигается тонкая очистка или обезжиривание поверхностей.
В противоположность традиционным способам очистки очистка в плазме имеет много преимуществ:
Высокая степень очистки
Без остатка, т.к. загрязнения выжигаются кислородом
Низкая температура процесса (30-80 °C), поэтому нет влияния на детали
Очень экологически чистый процесс
При очистке в плазме кислород при комнатной температуре ионизируется с помощью плазмы в вакуумной камере. Ионы кислорода сжигают органические загрязнения без нагрева с образованием двуокиси углерода без влияния тепла на детали. Таким образом, процесс очень удовлетворяет экологическим требованиям, так как в процессе очистки применяется кислород и образуется как продукт реакции неядовитый CO2.
Обработка в плазме позволяет значительно изменить свойства поверхности пластиковых деталей. В этом случае поверхностная энергия увеличивается (активирование в плазме), чтобы получить наилучшее смачивание поверхности пластиковых деталей. После активирования в плазме обработанные детали приобретают наилучшие свойства для последующей покраски, склеивания и нанесения покрытий.