Most Recent Technology in Plasma Nitriding

SANTIAGO VARGAS, ION HEAT

Content

• Company overview

• The Nitriding Process

• Plasma Nitriding

• GlowTech by IONHEAT –Characteristics & Advantages

• Conclusions

Contenido

• Presentación IONHEAT

• El Proceso de Nitruración

• Nitruración por Plasma

• GlowTech de IONHEAT–Características & Ventajas

• 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 ProcessThermo-chemical case hardening process conferring increases in:

• Surface hardness

• Wear resistance

• Fatigue strength

• Corrosion resistance

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

• Dureza superficial

• Resistencia al desgaste

• Resistencia a la fatiga

• 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 ProcessMedia 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 N2molecules.

El Proceso de NitruraciónMedios 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/Recubrimientos)

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

Pulsed vs. Continuous plasma

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

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

GlowTech de IONHEAT

Plasma pulsada vs. continua

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 IONHEATPulsed vs. Continuous plasma

Pulsed discharges allow to control the reactivity of the plasma.

Nitriding potential.

Geometric considerations (Hollow cathode, edge effect)

GlowTech de IONHEATPlasma pulsada vs. Continua

Las descargas pulsadas permite control de la reactividad del plasma.

Potencial nitrurante.

Consideraciones geométricas (cátodo hueco, efecto borde)

GlowTech by IONHEAT

Pulsed vs. Continuous plasma

Ultrafast arc detecting system.

GlowTech de IONHEATPlasma pulsada vs. continua

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 IONHEATHot 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 IONHEATPared 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 IONHEATTemperature Control

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

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

GlowTech de IONHEATControl de temperatura

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

Con esto controla el cambio de temperatura de la pared y trabaja acorde al peso de la carga.

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0 100 200 300 400 500 600 700dT/

dt

De

sire

Temperature °C

dT/dt Desire

GlowTech by IONHEATTandem 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 IONHEATSistema 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.

COMPETITORS

IONHEAT

* Pa

ten

t p

end

ing

tech

no

logy

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ecn

olo

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roce

so d

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aten

te

GlowTech by IONHEATBuild up concept

Packing modules.

It can get a system as complex as the company requires

Low installation time and personal is required

GlowTech de IONHEATConcepto 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• Plasma nitriding is the most

environmental friendly process for nitriding.

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

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

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

Conclusiones• La nitruración por plasma es el proceso de

nitruración más amigable ambientalmente.

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

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

• 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 |ionheat@ionheat.com | www.ionheat.com

Zona Franca de Rionegro, Bodega 132 | Rionegro, Antioquia, Colombia.