Nitretação em plasma com gaiola catódica: investigação do mecanismo e estudo comparativo com a nitretação em plasma de tensão contínua

The ionic plasma nitriding is one of the most important plasma assisted treatment technique for surface modification, but it presents some inherent problems mainly in nitriding pieces with complex geometries. In the last four years has appeared a plasma nitriding technique, named ASPN (Active Screen Plasma Nitriding) in which the samples and the workload are surrounded by a metal screen on which the cathodic potential is applied. This new technique makes possible to obtain a perfect uniform nitrided layer apart from the shape of the samples. The present work is based on the development of a new nitriding plasma technique named CCPN (Cathodic Cage Plasma Nitriding) Patent PI 0603213-3 derived from ASPN, but utilizes the hollow cathode effect to increase the nitriding process efficiency. That technique has shown great improvement on the treatment of several types of steels under different process conditions, producing thicker and harder layers when compared with both, ASPN and ionic plasma nitriding, besides eliminating problems associated with the later technique. The best obtained results are due to the hollow cathode effect on the cage holes. Moreover, characteristic problems of ionic plasma nitriding are eliminated due to the fact that the luminescent discharge acts on the cage wall instead of on the samples surface, which remains under a floating potential. In this work the enhancement of the cathodic cage nitriding layers proprieties, under several conditions for some types of steels was investigated, besides the mechanism for nitrides deposition on glass substrate, concluding that the CCPN is both a diffusion and a deposition process at the same time

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

A nitretação iônica é um dos processos de revestimento superficial dos mais importantes, mas apresenta alguns problemas inerentes, principalmente, na nitretação de peças com geometria complexa. Nos últimos quatro anos surgiu uma nova técnica de nitretação a plasma, denominada de ASPN (Active Screen Plasma Nitriding), na qual as amostras são envolvidas por uma tela polarizada catodicamente e com ela é possível obter uma camada nitretada, perfeitamente uniforme, independente da forma da amostra. O nosso trabalho baseia-se no desenvolvimento, no âmbito do LabPlasma, de uma nova técnica de nitretação em plasma, denominada nitretação em gaiola catódica (NGC) depósito de patente PI 0603213-3 derivada da ASPN, mas que utiliza o efeito de cátodo oco para aumentar a eficiência do processo de nitretação. Esta técnica apresentou bastante eficácia na nitretação de vários tipos de aços, nas mais variadas condições de tratamento, proporcionando a obtenção de camadas mais espessas e de maior dureza, quando comparada com a ASPN e com a nitretação iônica convencional, além de eliminar problemas de irregularidades associados à técnica convencional. Sua maior eficiência deve-se à utilização do efeito de cátodo oco estabelecido nas paredes dos furos da gaiola, enquanto que a eliminação dos problemas inerentes à técnica convencional, deve-se ao fato do plasma atuar na gaiola e não nas amostras, as quais permanecem em potencial flutuante. Neste trabalho, foram avaliadas as condições de otimização da nitretação, realizada com esta técnica, para diferentes tipos de aços, além de investigarmos os mecanismos que atuam, quando da deposição de nitretos em substratos de vidro, observando que a NGC é um processo misto de difusão e deposição