Most Recent Technology in Plasma Nitriding SANTIAGO VARGAS, ION HEAT

Content

Contenido

• Company overview

• Presentación IONHEAT

• The Nitriding Process

• El Proceso de Nitruración

• Plasma Nitriding

• Nitruración por Plasma

• GlowTech by IONHEAT – • GlowTech de IONHEAT– Characteristics & Advantages Características & Ventajas • Conclusions

• Conclusiones

Company overview- IONHEAT • Designs, manufactures, and sales thermal processing equipment. • Founded in 2012 in Colombia. • Direct sales in Asia and America. • Sales representation in Europe and USA. Información de la empresa - ION HEAT • Diseño, fabricación, y venta de equipos para procesado térmico. • Fundada en 2012 en Colombia. • Ventas directas en Asia y América.

• Representación comercial en el mundo.

The Nitriding Process

El Proceso de Nitruración

Thermo-chemical case hardening process conferring increases in:

Proceso termo-químico para endurecimiento de superficies, otorgando incrementos en:

•

Surface hardness

•

Dureza superficial

•

Wear resistance

•

Resistencia al desgaste

•

Fatigue strength

•

Resistencia a la fatiga

•

Corrosion resistance

•

Resistencia a la corrosión

The Nitriding Process • Diffusion of nitrogen into the surface of metal at 750 - 1100 °F. • The case depth may get several zones with different mechanical and tribological implications

El Proceso de Nitruración • Difusión de nitrógeno a la superficie del metal a 400 – 600 °C. • La capa puede tener diferentes zonas con implicaciones mecánicas y tribologicas

The Nitriding Process • The most relevant nitride former is iron, but each alloying element changes the properties. • Chemistry, volume and mechanics of each type of nitride change the surface stress, corrosion resistance and so on.

El Proceso de Nitruración • El mas relevante formador de nitruros es el hierro, pero cada aleante cambia las propiedades. • La química, el volumen y la mecánica de cada nitruro cambia el esfuerzo, resistencia a la corrosión y demás.

The Nitriding Process

El Proceso de Nitruración

Media for nitrogen diffusion: • Gas - N2 source: dissociated NH3. - Long processing time. - Toxic gases. • Salt bath - N2 source: molten nitrogen containing salts, ex. cyanide. - Low control of nitriding layer. - Uses toxic elements. - Mostly nitrocarburizing. • Plasma - N2 source: ionized N2 molecules.

Medios de difusión de nitrógeno: • Gas - Fuente de N2: NH3 disociado. - Tiempo de procesamiento largo. - Subproductos tóxicos. • Baño de sales - Fuente de N2: sales fundidas de nitrógeno, ej. cianuro. - Bajo control de la capa nitrurada. - Uso de elementos tóxicos. - Más usado para nitrocarburación. • Plasma - Fuente de N2: moléculas ionizadas de N2.

Plasma Nitriding • Environmental friendly - Clean gases: N2, H2, Ar. - Low operating temperatures. • Shorter processing times. • Minimal distortion of parts (lower temperature). • Applicable on broader range of materials.

Nitruración por Plasma • Ambientalmente amigable - Gases limpios: N2, H2, Ar. - Temperatura de proceso baja.

• Tiempo de proceso reducido. • Distorsión mínima de las piezas. • Aplicable a una amplia gama de materiales.

Metallurgical control • Nitriding potential is independent of the nitriding temperature.

• Nitriding atmosphere control is precise and reproducible. • Heat treatment can be designed in the widest way (hardening/carburazing/nitriding/coating)

Control metalurgurgico • El potencial nitrurante es independiente de la temperatura de proceso • El control de atmosfera de nitruración es preciso y reproducible • De esta manera el tratamiento térmico puede ser diseñado de la manera mas amplia (temple/cementación/nitruración/Recubr imientos)

Metallurgical control • Low temperature nitriding (Nitriding of Austenitic Stainless Steel).

• White layer of Epsilon/gamma prime iron nitrides or non White layer at all !!!!. • Case depth hardness and composition and its properties.

Control metalurgurgico • Nitruración a baja temperatura (Permitiendo nitruración de aceros inoxidables austeniticos) • Capa blanca compuesta por nitruros de hierro épsilon/gamma prima o no tener capa blanca • Control de la dureza y composición de la capa tratada

GlowTech by IONHEAT Latest technology within plasma nitriding equipment: • Pulsed plasma • Hot wall • Shared resources Tandem systems. Equipos para nitruración por plasma de última generación. • Plasma pulsado • Pared caliente • Sistemas tándem de recursos compartidos.

GlowTech by IONHEAT

GlowTech de IONHEAT

Pulsed vs. Continuous plasma

Plasma pulsada vs. continua





Pulsed systems allow a high control on the type of “plasma discharge”.

It protects the part’s surface and the reproducibility of the process



Los sistemas pulsados permiten un alto control en el tipo de “plasma”.



Esto protege la superficie de la pieza y la reproducibilidad del proceso

GlowTech by IONHEAT

GlowTech de IONHEAT

Pulsed vs. Continuous plasma

Plasma pulsada vs. Continua



Pulsed discharges allow to control the reactivity of the plasma.  Nitriding potential.  Geometric considerations (Hollow cathode, edge effect)



Las descargas pulsadas permite control de la reactividad del plasma.  Potencial nitrurante.  Consideraciones geométricas (cátodo hueco, efecto borde)

GlowTech by IONHEAT

GlowTech de IONHEAT

Pulsed vs. Continuous plasma

Plasma pulsada vs. continua



Ultrafast arc detecting system.



Sistema de detección de arcos ultrarrápido.

GlowTech by IONHEAT Hot wall vs. Cold wall (water jacket)  Additional heating source: pre-heats parts to processing temperature.  Less voltage needed for the process.

GlowTech de IONHEAT Pared caliente vs. Pared fría  Fuente de calor adicional: precalienta las piezas a temperatura de procesamiento.  Reducción del voltaje requerido para el proceso.

GlowTech by IONHEAT Hot wall  Better control of the temperature allows processing of parts with different geometries in one batch.  Plasma conditions are not linked to the heating control. Allowing better arc control and tailoring of metallurgical results.

GlowTech de IONHEAT Pared caliente  Mejor control de la temperatura permite tratar piezas de distintas geometrías en una misma carga.  Las condiciones del plasma no esta ligadas a el control de temperatura. Permitiendo mejor control de arcos y control de los resultados metalúrgicos.

GlowTech by IONHEAT

GlowTech de IONHEAT

Temperature Control

Control de temperatura

 Understands and uses the power ratio of the hot wall and plasma

 Entiende y usa la proporción de potencia entre la pared caliente y el plasma

 It controls the temperature change and it works accordingly to the weight of the load.

 Con esto controla el cambio de temperatura de la pared y trabaja acorde al peso de la carga. dT/dt Desire 0.2

dT/dt Desire

0.15 0.1 0.05 0 0

100

200

300

400

500

-0.05 -0.1

Temperature °C

600

700

* Patent pending technology / Tecnología en proceso de patente

GlowTech by IONHEAT

COMPETITORS

Tandem system 

Two treating chambers with shared resources* allow continuous plasma treatment between the two chambers. Highest efficiency on the market



Up to 7 hours per day saved in processing time.

GlowTech de IONHEAT Sistema Tándem 

Dos cámaras de tratamiento comparten recursos* permitiendo tratamiento de plasma continuo entre las dos cámaras. Sistema más eficiente del mercado



Ahorra hasta 7 horas por día en tiempo de procesamiento.

IONHEAT

GlowTech by IONHEAT Build up concept 

Packing modules.



It can get a system as complex as the company requires



Low installation time and personal is required

GlowTech de IONHEAT Concepto Modular 

Módulos de empaque.



Se puede tener un sistema tan complejo como la compañía requiera



Se requiere de poco personal y tiempo de instalación

Conclusions

Conclusiones

• Plasma nitriding is the most environmental friendly process for nitriding.

• La nitruración por plasma es el proceso de nitruración más amigable ambientalmente.

• Hot wall nitriding systems increase temperature control of the process, flexibility to process different geometries and reproducibility of the metallurgical results.

• Los sistemas de nitruración de pared caliente mejoran el control de la temperatura del proceso, la flexibilidad para procesar diferentes geometrías y la reproducibilidad de los resultados metalúrgicos.

• Pulsed plasma nitriding systems reduces overheating of parts, and provide better control of the plasma.

• Los sistemas de nitruración con plasma pulsada reducen el sobrecalentamiento de las piezas y proporciona mejor control del plasma.

• GlowTech shared resources technology systems from IONHEAT are the most efficient on the market, allowing continuous plasma treatment between two chambers, saving up to 7 hours per day in processing time.

• Los sistemas de nitruración GlowTech tándem de IONHEAT son los más eficientes en el mercado, permitiendo el tratamiento de plasma continuo entre dos cámaras, ahorrando hasta 7 horas por día en tiempo de procesamiento.

THANK YOU GRACIAS

IONHEAT +1-216-452-7011 | +57-310-426-4843 |[email protected] | www.ionheat.com Zona Franca de Rionegro, Bodega 132 | Rionegro, Antioquia, Colombia.