Surface modification of metal alloys by plasma immersion ion implantation and subsequent plasma nitriding

Kostov, K. G.; Ueda, M.; Lepiensky, M; Soares, Paulo; Gomes, G. F.; Silva, M.M; Reuther, H.

doi:10.1016/j.surfcoat.2004.04.027

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“…Besides conventional coating technologies, research and development on surface engineering has focused on plasma nitriding and ion implantation [1]. One promising technology to improve the surface hardness without incurring additional problems as in poor adhesion is plasma immersion ion implantation (PIII), which allows fast and cost-effective modification of three-dimensional tools [2].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…When the temperature exceeds 250 • C, diffusion of implanted species (such as nitrogen ions) plays a significant role in certain metals [1]. A nitrogen-strengthened diffusion zone is produced so that the zone extends well beyond the implantation range and gives rise to the increased surface hardness [6].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Previous studies [1,7,8] were concentrated mainly on the study of phase composition, depth profiling, and hardness changing of AISI H13 steels and other steels after nitrogen PIII. In this paper, plasma immersion ion implantation in H13 steel was performed by nitrogen ions at 320 or 380 • C. Besides hardness, phase composition and surface structures, wear resistance and friction coefficient were studied.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Characterization of surface mechanical properties of H13 steel implanted by plasma immersion ion implantation

Saklakoğlu

2007

Journal of Materials Processing Technology

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Section: Introductionmentioning

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Section: Introductionmentioning

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Characterization of surface mechanical properties of H13 steel implanted by plasma immersion ion implantation

Saklakoğlu

2007

Journal of Materials Processing Technology

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“…Um tratamento alternativo seria a implantação por imersão em plasma prévia à nitretação, (11) mas os resultados obtidos para o aço ABNT H13 não encorajam o uso da implantação já que os resultados de aumento de dureza devido à implantação são pequenos.…”

Section: Introductionunclassified

Caracterização De Amostras De H13 Nitretadas a Baixas Pressões Com Diferentes Misturas Gasosas

Jacques

Reguly

2010

TMM

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ResumoA nitretação a plasma em baixas pressões e posterior deposição de filmes finos pode aumentar consideravelmente a resistência ao desgaste de matrizes de forjamento feitas de aço ABNT H13. A nitretação promove uma maior sustentação de carga e melhor adesão do filme fino, desde que não ocorra formação de uma camada branca. A realização de um processo integrado de nitretação a plasma em baixas pressões, seguido de deposição de filmes finos, traz vantagens de custo energético e de menor contaminação da amostra, sendo mais recomendável que processos convencionais. Neste contexto, foram estudadas diferentes combinações de composição gasosa, para nitretar um aço ABNT H13 em baixas pressões em uma câmara de triodo industrial IP35L/TECVAC. Os resultados indicam que é possível a não formação de camada branca para uma combinação de parâmetros de nitretação de 450°C, atmosfera de nitrogênio puro e pressão de 2 x 10 -3 mbar. Essa combinação de parâmetros torna não necessária a utilização de gases de apoio como o argônio e hidrogênio, comuns em nitretações a maiores pressões. Palavras-chave: Nitretação por plasma; Tratamento de superfície; Aço ABNT H13. CHARACTERIZATION OF H13 SAMPLES NITRIDED AT LOW PRESSURE WITH DIFFERENT GASOUS MIXTURES AbstractLow pressure plasma nitriding followed by thin film deposition may greatly increase the resistance to wear of forging dies made of ABNT H13. Nitriding provides the die with a higher capacity to sustain loads and a better adhesion for the film as long as there is no formation of a compound layer. The possibility of an integrated low pressure nitriding/ film deposition process has advantages such as lower energetic input and also provides lesser sample contamination. In this context, different combinations of gasous composition for the process were studied in order to nitride an ABNT H13 steel in a triode industrial IP35L/TECVAC equipment. Results show that it is possible to avoid the formation of the composite layer if a combination of 450°C, pure nitrogen atmosphere and a pressure of 2 x 10 -3 mbar is used. This parameter configuration allows nitriding of the samples without the need to use support gases such as argon and hydrogen, which is a common practice in higher pressure nitridings. Key words: Plasma nitriding; Surface treatment; ABNT H13 steel. INTRODUÇÃOTratamentos de superfície como a nitretação a plasma e deposição de filmes finos são comumente empregados em componentes de grande valor agregado, como matrizes de forjamento a quente e matrizes para injeção de alumínio. Esses tratamentos aumentam a resistência ao desgaste desses componentes,(1-3) resultando em menor quantidade de paradas na produção.O chamado tratamento duplex, que envolve nitretação e posterior deposição de um filme fino como TiN, CrN ou TiAlN, é um dos tratamentos que tem um dos melhores resultados, desde que seja feito de modo que o filme depositado não lasque. A nitretação prévia à deposição cria um gradiente de durezas entre o filme depositado e a peça de modo a sustentar cargas garantindo uma meno...

show abstract

“…The aluminum used in the latter study was 99.99% pure. Surface modification of aluminum alloy 5052 (the main alloying element is 2.2-2.8% magnesium), Ti6Al4V alloy and steels (AISI 304 and H13) by a combination of PIII and plasma nitriding (PN) were investigated by Kostov et al (2004). Nitrogen ions were implanted by PBII into an aluminum alloy Al-7Si sample, produced by casting by Yamanishi et al (2001).…”

Section: Introductionmentioning

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Surface morphology and tribological behavior of AlSi10 alloys treated by plasma immersion ion implantation for automotive applications

Saklakoğlu

2009

Journal of Materials Processing Technology

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Surface modification of metal alloys by plasma immersion ion implantation and subsequent plasma nitriding

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Characterization of surface mechanical properties of H13 steel implanted by plasma immersion ion implantation

Characterization of surface mechanical properties of H13 steel implanted by plasma immersion ion implantation

Caracterização De Amostras De H13 Nitretadas a Baixas Pressões Com Diferentes Misturas Gasosas

Surface morphology and tribological behavior of AlSi10 alloys treated by plasma immersion ion implantation for automotive applications

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