Welche Materialien sind prädestiniert dafür?
„Prinzipiell alle Stähle, die sogenannte „nitridbildende Legierungselemente“ enthalten, z.B. Chrom, Molybdän, Vanadium, Aluminium oder Titan. Wichtig ist, dass sie vorher vergütet wurden. Speziell bei hochchromhältigen Stählen hat das Plasmanitrieren einen ganz entscheidenden Vorteil gegenüber dem konventionellen Nitrieren mit Ammoniak: Die Möglichkeit vor dem Nitrieren in der gleichen Anlage einen Sputterprozess abzubilden macht das Nitrieren erst möglich.“
Welche Schichten entstehen beim Nitrieren?
„Die wohl wichtigsten Schichten sind die Diffusionszone und die Verbindungsschicht. Die Diffusionszone ist eine Art Trägerschicht für die noch härtere Verbindungsschicht. In dieser Zone bauen sich Druckspannungen auf, die für die Dauerfestigkeit entscheidend sind. Bei der Verbindungsschicht handelt es sich um eine intermetallische Phase zwischen Stickstoff und Eisen, da atomarer Stickstoff in das Material diffundiert. Sie ist ein Muss gegen abrasiven und adhäsiven Verschleiß, sowie gegen Korrosion.“
Wann genau ist welche dieser Schichten gefragt?
„Ein perfektes Beispiel bieten Wellen und Verzahnungen:
- Bei Wellen ist die Biegefestigkeit entscheidend. Eine Verbindungsschicht könnte Risse bilden und ausbrechen, daher wird nur eine Diffusionszone und keine oder eine nur sehr dünne Verbindungsschicht empfohlen.
- Beim Betrachten von Zahnrädern sind sowohl Biegefestigkeiten (im Zahnfuß) als auch der Verschleißschutz (an der Zahnflanke) wichtig. Aufgrund des direkten Kontakts zwischen den Zähnen ist der Verschleißschutz notwendig und eine Verbindungsschicht gefordert.
Speziell dieses gezielte Einstellen der Schichten ist aktuell nur beim Plasmanitrieren möglich.“
