Plazma Destekli Yüzey Sertleştirme

Plazma destekli yüzey sertleştirme işlemlerinden olan plazma nitrürasyonu çevresel olarak temiz bir teknolojidir (Hombeck ve Bell,1997). Modern bir yüzey sertleştirme yöntemi olan plazma nitrürasyonu, günümüzde çelik, dökme demir, titanyum ve sinterlenmiş ürünlerde geniş ölçüde kullanılmaktadır. Geniş bir aralıkta hassas olarak ayarlanabilen pek çok parametresiyle plazma nitrürasyonu, konvansiyonel nitrürasyonla elde edilemeyen yapı ve özellikleri sağlar. Bu sebepten, plazma nitrürasyonu bilinen nitrürasyon yöntemlerine göre pek çok üstünlüğe sahiptir (Edenhofer, 1974).Plazma nitrürasyonu işlemi azot-hidrojen gaz karışımında vakum ortamında gerçekleştirilir. Yüksek gerilim altında iyonize olan gaz iletken hale gelir. Pozitif yüklü gaz iyonları katodik (negatif kutba bağlanan) iş parçası tarafından çekilirler. İyonların iş parçası yüzeyini bombardıman etmesiyle nitrürleme i ş lemi gerçekle ş ir (Edenhofer, 1976). Azot difüzyonuyla, iş parçası yüzeyinde, metalografik incelemede kolayca ayırt edilebilen iki tabaka oluşur. Yüzeydeki azotça zengin tabaka Fe4N ve Fe2-3N gibi demir-azot bileşiklerinden oluşur. Sadece birkaç mikron kalınlığında olan bileşik tabaka, dağlamadan etkilenmeyip, metalografik incelemede beyaz göründüğü için “beyaz tabaka” olarak da anılır. Bile ş ik tabaka, oldukça kalın olan “difüzyon tabakası” tarafından desteklenir. Bu tabakada azot, eriyik olarak veya bazı özel nitrürler halinde bulunur. Yapılmış olan pek çok çalışmaya rağmen plazma nitrürlenmiş çeliklerin aşınma mekanizması tam olarak anlaşılmış değildir. Bell ve Sun, numunelerin, ş iddetli a ş ınma olmaksızın ağır yüklere dayanabilmesi için kalın ve mukavim bir difüzyon tabakasının gerekli olduğunu gösterdiler (Bell ve Sun, 1990). Aynı az alaşımlı çelik üzerinde, benzer işlem şartlarının kullanıldığı bir başka çalışmada kuru ve abrazif içerikli yağlamalı şartlarda malzeme kaybını azaltmak için, yüksek sertlik ve kalın difüzyon tabakası gerekliliğ iifade edilmiş tir (Karamı ş , 1991). Kalın bileşk tabakaya sahip olan bazı numunelerin, kuru sürtünme şartlarında diğerlerinden az aşınması bu çalışmanın şaşırtıcı sonuçlarından biridir. Oldukça gevrek olan, çok fazlı ve kalın bir bile ş ik tabakanın, malzemelerin aşıma hızını özellikle ilk aşınma saffhasında arttırdığı çeşitli deneysel çalış malarda ifade edilmiştir Fakat, bu genel bir kaide olmayıp, örneğin Peng bir sıcak iş takım çeliğinin abrazif aşınma davranışını incelediği çalış masında, plazma nitrürasyonu ile sertleştirilen yüzeylerin, çalış mada uygulanan diğer yüzey iş lemlerine göre daha iyi sonuç verdi ğ ini görmü ş tür (Peng, 1989). Plazma nitrürlenmiş martenzitik bir paslanmaz çeliğin, farklı temas ş artlarında a ş ınma davranı ş ının incelendiği bir çalı ş mada, benzer sıcaklıklarda daha kısa süre işlem gören numunelerin daha yüksek a ınma direncine sahip oldu ğ u görülmüştür