LTN-Prozeß

LTN-Prozeß (engl. Low-Temperature Nitriding – dt. Niedertemperatur-Nitrieren)

Die genannten Nachteile können mit dem relativ neuen Verfahren der Plasma-Ionenimplantation (Plasmaimmersions-Ionen­implantation, PII) überwunden werden.

Bei der Plasma-Ionen­implan­tation setzt man die im Plasma vorhandenen Ionen für die Implantation ein. Dazu wird mit einer gepulsten Hochspannungsquelle ein elektrisches Feld aufgebaut, das die Ionen aus der Plasma-Randschicht zum Substrat beschleunigt. Es werden typischerweise Beschleunigungsspannungen von 5 bis 70 keV verwendet. Da die Ionen von allen Seiten auf das Substrat beschleunigt werden, können offensichtlich auch kompliziert geformte Werkstücke behandelt werden.

Schematischer Aufbau der MAT-Anlage zum Niedertemperatur-Nitrieren MATPII 800

Hinweis

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Auch bei der Plasma-Ionenimplantation ergeben sich geometrisch bedingte Unterschiede in der Ionendosis. Der Effekt ist für viele Anwendungen aber eher nützlich, als daß er das Ergebnis beeinträchtigt, da vor allem die bei Werkzeugen stark belasteten Kanten mit einer höheren Ionendosis bestrahlt werden. Von untergeordneter Bedeutung ist meist, daß bei der Plasma-Ionenimplantation keine Massenselektion bzw. Selektion nach der Ionisationsstufe stattfindet. Es werden alle in der Plasma-Randschicht vorhandenen Arten von Ionen auf das Werkstück beschleunigt.

Vergleich des Verschleißverhaltens von X20Cr13 nach Niedertemperatur-Nitrieren mit dem des unbehandelten Werkstoffs

Hinweis

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Das LTN-Verfahren nutzt ein Stickstoffplasma. Bei 300°C Ofentemperatur diffundieren die implantierten Ionen in tiefere Bereiche. Dadurch kann eine Zone von ca. 20 mm gehärtetwerden. Bei der genannten Temperatur wird die Anlaßtemperatur vieler Stähle nicht überschritten, so daß die Grundhärte der Bauteile erhalten und die Oberflächenhärte noch verbessert wird.
Mit dem LTN-Verfahren läßt sich eine deut­liche Verbesserung der Oberflächeneigenschaften, vor allem des Verschleißverhaltens erreichen. Der Vorteil der Methode zeigt sich hier vor allem im Vergleich zu Diffusionsverfahren wie dem Plasmanitrieren. Durch die im Vergleich zum Plasmanitrieren niedrigeren Temperaturen wird die Bildung störender Oberflächenverbindungen (wie z.B. Chromnitrid) vermieden. Außerdem kann die Behandlungszeit gegenüber konventionellen Methoden deutlich verringert werden.