Nitridointia

Nitridointi on pintakäsittelyprosessi, jossa typpimolekyylejä diffundoidaan metallin pinnalle. Tavoitteena on kasvattaa pinnan kovuutta ja kulutuskestävyyttä sekä joskus parantaa osan korroosionkestävyyttä. Prosessi on yleisesti käytetty erityisesti terästen ja eräiden muiden metallien pintakäsittelyyn.

Prosessityypit

- Gas nitriding (kaasunitridointi): käytetään typpigeeliä tai ammoniakkia sisältäviä kaasuja korkealämpötiloissa noin 500–550 °C. Tuloksena syntyy sekä pintakerros (valkoinen kerros) nitrodeja että diffuusionalue, joka parantaa kovuutta ja kulutuskestävyyttä.

- Plasma nitriding (ionitridointi): matalammissa paineissa tapahtuva prosessi, jossa plasmaa hyödyntävä typpidioksidi nopeuttaa diffuusiota. Tyypilliset lämpötilat ovat noin 350–520 °C, ja tuloksena on tiheämpi, paremmin kontrolloitava pintakerros pienemmillä puutoksilla.

- Salt bath nitriding (nitriding kääryt): käytetään nestemäisiä suolaseoksia (joissakin tapauksissa syanidia sisältäviä), korkeampi lämpötila noin 560–580 °C. Prosessi soveltuu suurille osille, mutta haittoja ovat vaarat ja ympäristövaikutukset.

Mikrostructure ja ominaisuudet

Nitridoinnissa pinnalle muodostuu kerroksellinen rakenne: ohut kiinteä nitriidikerros (white layer) sekä diffuusionalue, jossa typpi on liuennut teräkseen. Tämä parantaa pintakovuuden, karkeuden, kulutuskestävyyden sekä joissain tapauksissa taivutus- ja väsymiskestävyyden. Oikein hallittu nitridointi voi jopa parantaa korroosionkestävyyttä tietyissä teräksissä, erityisesti ruostumattomissa teräksissä.

Materiaalit ja sovellukset

Nitridointia käytetään laajasti työkaluteräksissä, hammastuksissa, laakereissa, muovivalukeräimissä sekä työkalu- ja muovikenttien formaateissa. Pääasiallinen etu on pinnan kovuuden ja kulutuskestävyyden merkittävä parantuminen ilman suurta kiillotus- tai lämmöntuotantoyritystä.

Rajoitukset ja huomioitava

Käytännössä nitridointi voi aiheuttaa pintojen vääristymistä tai haurauden riskin, jos prosessia ei hallita tarkasti. Joillakin seoksilla ja erittäin kapeilla osilla on rajoituksia sekä lisääntynyt energiankulutus ja päästövaikutukset erityisesti nestemäisissä suolaseoksissa. Ennen käsittelyä on huomioitava materiaalin kimmoisuudet, lämpöärtyminen ja loppukäyttövaatimukset.