La nitrurazione ionica migliora la durezza superficiale del titanio, la resistenza all’usura, allo sfregamento, all’incollaggio e alla corrosione in ambienti riducenti, mantenendo al contempo la tenacità e la duttilità del nucleo. Questo articolo spiega in che modo la temperatura e il tempo di nitrurazione influenzano le proprietà dello strato superficiale, perché è necessario controllare l’infragilimento da idrogeno e quando il flusso di idrogeno deve essere interrotto durante il raffreddamento. Vengono inoltre trattati i forni a riscaldamento esterno e a parete fredda, i catodi ausiliari, gli schermi antiradiazioni, la purezza del gas, il controllo delle perdite, la pressione parziale dell’ossigeno, l’uniformità della temperatura e i vantaggi dell’utilizzo di apparecchiature dedicate alla nitrurazione del titanio nella produzione.
La nitrurazione ionica migliora le leghe di titanio aumentando la durezza superficiale, la resistenza all’usura, la resistenza al grippaggio e la resistenza alla corrosione in ambienti riducenti, preservando al contempo la tenacità e la duttilità del nucleo. Questo processo ovvia alla scarsa resistenza all’usura e al grippaggio del titanio, nonché alla sua limitata resistenza alla corrosione in ambienti riducenti. Il processo trova impiego in applicazioni nei settori petrolchimico, della difesa e delle apparecchiature mediche.
La temperatura e la durata della nitrurazione determinano la durezza e la profondità della nitrurazione. Le superfici trattate correttamente assumono un colore giallo dorato.
L'infragilimento da idrogeno rappresenta un problema importante. Si utilizzano comunemente miscele di azoto e argon o anche azoto puro. Se si utilizza un'atmosfera contenente idrogeno, come una miscela di azoto e idrogeno o l'ammoniaca, interrompere l'alimentazione di idrogeno quando il pezzo si raffredda fino a 600 °C dopo la nitrurazione, al fine di ridurre il rischio di infragilimento.
La nitrurazione ionica del titanio viene eseguita a temperature superiori agli 800 °C. L’attrezzatura può prevedere l’uso di un forno per nitrurazione ionica a riscaldamento esterno oppure di un forno convenzionale a pareti fredde. Per portare i pezzi alla temperatura richiesta e garantire l’uniformità termica, un approccio semplice consiste nel posizionare un catodo ausiliario allo stesso potenziale attorno al pezzo in lavorazione. Esso funge da fonte di calore periferica aggiuntiva, riduce la dispersione termica per irraggiamento, accelera il riscaldamento e migliora l’uniformità della temperatura.
Le apparecchiature progettate per il titanio devono raggiungere una temperatura di circa 900 °C, garantendo al contempo l'affidabilità di tutte le guarnizioni. Installare uno o più schermi protettivi contro le radiazioni interamente in metallo tra il pezzo da lavorare e il coperchio del forno, nonché tra il piano di lavoro del catodo e la piastra di base del forno.
Poiché il titanio presenta una forte affinità per l'ossigeno a 900 °C, la pressione parziale dell'ossigeno deve essere mantenuta il più bassa possibile. La purezza del gas e il tasso di perdita del forno sono i principali fattori da controllare. È preferibile utilizzare un forno dedicato alla nitrurazione ionica del titanio, in modo che le sostanze adsorbite durante il trattamento di altri materiali non contaminino il processo relativo al titanio.
Condividete il vostro disegno, materiale, obiettivo di tolleranza o domanda di applicazione. Il nostro team di ingegneri può aiutarvi a rivedere il percorso di lavorazione e a suggerire un passo successivo pratico.
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