¿Cómo mejora la nitruración iónica las aleaciones de titanio?

La nitruración iónica mejora las aleaciones de titanio al aumentar la dureza superficial, la resistencia al desgaste, la resistencia al gripado y la resistencia a la corrosión en entornos reductores, al tiempo que conserva la tenacidad y la ductilidad del núcleo. Soluciona la escasa resistencia del titanio al desgaste y al gripado, así como su limitada resistencia a la corrosión en medios reductores. Este proceso se utiliza en aplicaciones petroquímicas, de defensa y de equipamiento médico.

La temperatura y el tiempo de nitruración determinan la dureza y la profundidad de la capa. Las superficies tratadas correctamente presentan un color amarillo dorado.

La fragilización por hidrógeno es un problema importante. Se suelen utilizar mezclas de nitrógeno y argón o incluso nitrógeno puro. Si se utiliza una atmósfera que contenga hidrógeno, como una mezcla de nitrógeno e hidrógeno o amoníaco, se debe interrumpir el suministro de hidrógeno cuando la pieza se enfríe hasta los 600 °C tras la nitruración, con el fin de reducir el riesgo de fragilización.

La nitruración iónica de titanio se lleva a cabo a temperaturas superiores a 800 °C. Para ello, se puede utilizar un horno de nitruración iónica con calentamiento externo o un horno convencional de pared fría. Para elevar las piezas a la temperatura requerida y mantener la uniformidad, un método sencillo consiste en colocar un cátodo auxiliar al mismo potencial alrededor de la pieza de trabajo. Este actúa como una fuente de calor periférica adicional, reduce la pérdida de calor por radiación, acelera el calentamiento y mejora la uniformidad de la temperatura.

Los equipos diseñados para el titanio deben alcanzar unos 900 °C, manteniendo al mismo tiempo la fiabilidad de todas las juntas. Instale uno o varios protectores contra la radiación, totalmente metálicos, entre la pieza de trabajo y la cubierta del horno, así como entre la mesa de trabajo del cátodo y la placa base del horno.

Dado que el titanio tiene una gran afinidad por el oxígeno a 900 °C, la presión parcial de oxígeno debe mantenerse lo más baja posible. La pureza del gas y la tasa de fuga del horno son los principales factores de control. Es preferible utilizar un horno específico para la nitruración iónica del titanio, de modo que las sustancias adsorbidas durante el tratamiento de otros materiales no contaminen el proceso del titanio.