Desenvolvimento de um sistema de nitretação a plasma com tela ativa de alta eficiência

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de nitretação por plasma com tela ativa e tensão de polarização nas peças em tratamento, que apresentam camadas nitretadas semelhantes a nitretação por plasma direto para um mesmo tempo de tratamento. Para a investigação foram desenvolvidas diferentes configurações de tela ativa, sistema de isolamento das amostras e fontes de potência. Foram nitretadas amostras de aço ASTM M2 em 4 configurações diferentes: nitretação por plasma direto com fonte pulsada (DCPN); nitretação com tela ativa dupla sem tampa (ASPN); nitretação com tela ativa dupla sem tampa e tensão de polarização com plasma nas peças (ASBBPN); e nitretação com tela ativa dupla sem tampa e tensão de polarização sem abertura de plasma nas peças (ASDBPN). As nitretações aconteceram em 4h, 3 mbar, 76% N2 + 24% H2 e 500° C. Foram feitas análises dos resultados dos tratamentos utilizando-se microscopia, análise por GDOES, medições de dureza e difração de raio - X. A configuração de tela ativa dupla sem tampa na configuração ASDBPN apresentou os melhores resultados, sendo que a camada de compostos e a zona de difusão apresentaram profundidades próximas às obtidas por DCPN. O processo ASPN apresentou uma pequena profundidade de camada nitretada e o processo ASBBPN apresentou a menor profundidade de camada nitretada.

This work presents the development of a treatment system for plasma nitriding using active screen with bias, which presents results similar to direct current plasma nitriding for the same treatment time. For the investigation different configurations of active screen, sample isolation system and power supply were developed. Treatments were performed on ASTM M2 steel samples using the same processing parameters in 4 different configurations: DCPN, ASPN, ASPN with bright biased specimens (ASBBPN) and ASPN with dark biased specimens (ASDBPN). The parameters used in all configurations were: 4h, 3 mbar, gas with 76% N2 + 24% H2 and 773 K. Analyzes of the treatment results were carried out using optical microscopy, nitrogen concentration in the layer nitrided by GDOES, microhardness profile, and structure of the superficial layer with X-ray diffraction. The ASDBPN configuration showed the best results with active screen, with the composite layer and the diffusion zone presenting depths comparable to those obtained by DCPN. The ASPN process and the ASBBPN process presented small nitrided layers.