Nitrürleme Yöntemleri

Nitrürleme uygulamada gaz, sıvı ve iyon nitrasyon gibi yöntemlerle yapılmaktadır. 

Amonyak gazının 495-570 °C sıcaklıkları arasında ayrışarak dik yüzeyine N'un difüze olmasıyla yapılmaktadır.

Bu yöntemle 0.5 mm ye kadar nitrür derinliği elde edilebilmektedir. Yapılan deneylerde gaz nitrasyonunda maksimum sertlik 0 °C de elde edilirken maksimum nitrürleme derinliği de 650°C de elde edilebilmektedir. Sertlik değerleri 538°C'den sonra artan sıcaklıklarda azalırken, sertlik derinliği de artmaktadır.

Gaz nitrasyonunda nitrürleme zamanı arttıkça yüzey sertliği düşmektedir. Ancak 500 °C'nin altındaki sıcaklıklarda nitrürleme yapılabilmesine rağmen, uygulamada en optimum sertlik değişimi 510 °C'de elde edilmiştir.

Proses, 500-1000 V arası bir voltajın vakumlu bir ortamda NH3, H2 ve N gazlarını içeren düşük basınçla (1-10 torr) bir karışıma uygulanması ile gerçekleşmektedir. 

Uygulanan bu yüksek voltajla sistem içinde oluşan pozitif iyonları (plazma halinde) katod olan numune yüzeyine negatif olarak hızla çekilmesiyle nitrürleme yapılmaktadır. Elektriksel olarak gerçekleşen çekilme hızlı bir şekilde malzeme üzerine çarpmasıyla parçalar ısınarak difüzyon sağlanmaktadır. 

Uygulanan voltajla yalnızca parça yüzeyleri 500-570°C'ye hızla ısıtılarak nitrürleme yapılmaktadır. İşlem esnasında gaz atmosferindeki C ve N potansiyelleri düzenlenecek gevrek karaktere sahip olan beyaz tabakanın oluşumu kontrol edilebilmektedir. 

Önerilen Makale: Çelik profil malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için ıpe çelik profil sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.

İşlemin kolay kontrol edilebilirliği, nitrürleme hızının yüksek oluşu, beyaz tabakanın kontrolü, yüksek yorulma mukaveıneti, düşük gevreklik, yüksek süneklik, yüksek aşınma dayancı, nokta yüklere yüksek mukavemeti, üretim maliyetinin düşük olması ve çevreyi kirletmemesi en önemli avantajlarındandır. 

İyon nitrürleme; karbon çeliklerine, düşük alaşımlı çeliklere, ısıya dayanıklı takım çeliklerine, yüksek hız çeliklerine ve paslanmaz çeliklere başarıyla uygulanmaktadır.

Sıvı nitrasyon NaCN ve KCN gibi CN- iyonlarını içeren tuz banyolarında 510-590 C sıcaklık aralıklarında uygulanmaktadır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan Tufftride, Sursulf ve Sulfinuz yöntemleriyle sıvı nitrasyon yapılmaktadır.

Alman Degussa firmasının geliştirmiş olduğu Tufftride prosesinde, Ti alaşımlı pota içindeki tuz karışımına hava enjekte yapılarak banyo homojenitesi sağlanmasıyla ve aktivitenin arttırılmasıyla nitrürleme yapılmaktadır. 

Fransız Tribology and Hydromechanics Centre tarafından geliştirilen Sursulf ve Sulfinuz işlemlerinde banyo bileşenlerine Na2S ilave edilerek ayrışan S'ün çelik yüzeyine girmesi ile sürtünme katsayısını azaltarak çeliklerin aşınma mukavemetini oldukça arttırmaktadır.