نیتراسیون

نیتراسیون یونی

در عملیات نیتراسیون یونی نیز یک لایه سطحی نیتریدی سخت بر روی ابزار ایجاد می شود. در این عملیات از تخلیه الکتریکی تابشی برای تولید یونهای نیتروژن و گسیل آنها به طرف سطح برای نفوذ در قطعه فلزی استفاده می‌گردد. این عملیات در واقع یک فرایند حرارتتی شیمیایی است که در یک کوره خلاء و با به کارگیری انرژی الکتریکی قوی برای ایجاد یک جریان پلاسما، اجرا می‌شود. جریان پلاسما باعث جدایش مولکولها و شتاب دادن آنها به طرف سطح قطعه کار می‌گردد. این مولکولها در برخورد با سطح، باعث تمیز کردن آن و به وجود آمدن نیتروژن فعال برای نفوذ در سطح می‌شوند. عمیق نفوذ نیتروژن در فرایند نیتراسیون یونی .005-0.020 in (0.13-0.5 mm) و سختی سطحی حاصله در حدود 60-65HRC خواهد بود.

لایه نیتروره شده، مقاوم به سایش، خستگی و خوردگی است و در برابر خراش نیز مقاومتی عالی دارد. در صورتی که زبری میکروسکوپی این سطح کمی بیشتر باشد، با نگهداشتن مواد روانکار در خود، سطحی لغزنده به وجود می‌آورد. دمای اجرای این فرایند نسبتا پایین است(371-649⁰c معادل (700-1200⁰F و نسبت به عملیات نیتراسیون معمولی، اعوجاج کمتری در قطعات به وجود می‌آورد.

رسوب‌دهی میکروپلاسما

رسوب‌دهی میکروپلاسما فرایندی برای ایجاد پوشش‌های سخت با ترکیبات متنوع بر روی ابزارها است که رایج‌ترین این پوشش‌ها از جنس تنگستن کارباید و کرم کارباید هستند. این فرایند، اسپری حرارتی پلاسما نیز نامیده می‌شود.

در این عملیات عناصری که قرار است به عنوان پوشش استفاده شوند، به شکل پودر به درون یک جریان پلاسمای پر سرعت وارد شده، به فرم نیمه ذوب در می‌آیند و به طرف قطعه کار شتاب گرفته، با سرعت تقریبی 8000ft/sec(2.4km/sec) به سطح ابزار برخورد می‌کنند. در حالت عادی ضخامت پوشش 0.0005-0.0015 in (0.013-0.038mm) و سختی آن (برای پوشش‌های تنگستن کارباید و کرم کارباید) در حدود 66 HRC می‌باشد.

اگر چه مواد پوشش به صورت نیمه‌ ذوب شده به قطعه کار برخورد می‌کنند، ولی دمای سطح در این فرایند فقط تا اگر چه مواد پوشش به صورت نیمه ذوب شده به قطعه کار برخورد می‌کنند، ولی دمای سطح در این فرایند فقط تا 150⁰F (660⁰C) افزایش می‌یابد. ابزارهای پوشش داده شده به این روش، بر اساس نیازهای مشتری، ممکن است با سطحی مات یا پولیش شده کامل عرضه شوند. قبل از اجرای این فرایند پوشش‌کاری، سطحی ابزار باید به روش سندبلاست با مواد خاصی، آماده‌سازی گردد.

پوشش‌کاری CVD به کمک پلاسما

فرایند پوشش کاری CVDبه کمک پلاسما برای پوشش دادن سطوح ابزارها با کربن آمورف شبه الماس به کار می‌رود. همانن روش PVD در فرایند CVD به کمک پلاسما نیز از تجهیزات با خلاء زیاد استفاده می‌شود. این عملیات با تخلیه الکتریکی فرکانس بالا آغاز می‌شود. در ابتدای عملیات، فضای کوره دارای گاز آرگن است و سطح قطعه کار با تخلیه الکتریکی تمیز شده  و فعال می‌گردد. سپس اتمسفر کوره از آرگن تخلیه و به جای آن مخلوطی از هیدروکربنها و هیدروژن شارژ می‌شود. اختلاف جنبششی یونهای مثبت و الکترونهای منفی و اختلاف پتانسیل بین این یونها و سطح قطعه کار باعث ایجاد یک پلاریزاسیون منفی در قطعه کار شده و در نتیجه یونها به سمت سطوح قطعه کار شتاب می‌گیرند.

میزان انرژی اعمالی در این فرایند، تعیین کننده وضعیت و کیفیت پوشش خواهد بود. اگر انرژی اعمالی کم باشد، پوشش به صورت نرم و پلیمر مانند می‌شود. اگر انرژی خیلی زیاد باشد، پوشش گرافیت مانند به وجود می‌آید. بنابراین برای ایجاد یک پوشش کربنی شبه الماس، سخت و آمورف، لازم است که کنترل دقیقی بر روی پتانسیل DC فشارهای جزیی و شدت جریان گاز در کوره به عمل آید.

فرم هندسی ابزار نیز بر کیفیت پوشش موثر است. معمولا برای هر قطعه کار با فرم خاص، از یک فیکسچر خاص باید استفاده شود. با توجه به این که عناصر جذب شده در سطح قطعه کار، همگی از گازهای موجود در اتمسفر کوره جدا شده اند، ضخامت پوشش نهایی بسیازی یکنواخت خواهد بود. دمای اجرای این فرایند پایین است و بنابراین می‌توان قطعاتی از جنس آلیاژهای آلومینیوم، تیتانیم و حتی پلاستیکها را نیز با این روش پوشش داد. توان پرتاب یونها در این فرایند به شدت و فرم هندسی تخلیه الکتریکی بستگی دارد.

پوشش کربنی شبه الماس امورف حاصل از این فرایند دارای سختی بالا وضریب اصطکاک بسیار پایین است و مقاومت در برابر خوردگی بالایی در تماس با اسیدها، قلیاها و حلالها دارد.