Nitrocarburieren

29.07.2018

Das Nitrocarburieren kann in festen, flüssigen oder gasförmigen Medien erfolgen. Dementsprechend unterscheidet man das Pulver-, Salzbad-, Gas- und Plasmanitrocarburieren.

Beim Pulvernitrocarburieren werden die Werkstücke in einen Kasten eingesetzt, der vollständig mit einem zum Nitrocarburieren geeigneten Pulver gefüllt ist. Anschließend werden Kasten, Pulver und Werkstück in einem Ofen auf Temperaturen zwischen 500 °C und 590 °C (vorzugsweise 570 °C) erwärmt. Die Behandlungsdauer beträgt etwa 4 h bis 5 h. Das Pulver ist eine Mischung aus Stickstoff- und kohlenstoffabgebendem Calciumcyanamid (CaCN₂) und einem Aktivator zur Beeinflussung der Nitrocarburierwirkung. Durch thermischen Zerfall des Calciumcyanamids wird Kohlenstoff beziehungsweise Stickstoff freigesetzt, der in die Stahloberfläche eindiffundieren kann. Das Verfahren wird in der Praxis wenig eingesetzt.

Salzbadnitrocarburieren – Die zum Nitrocarburieren geeigneten Salzschmelzen enthalten giftige Cyanide (CN) und Cyanate (CNO), die bei der Behandlungstemperatur von rund 570 °C bis 580 °C über verschiedene Reaktionsschritte Stickstoff und Kohlenstoff abgeben. Die Salzbäder entsprechen prinzipiell denen des Aufkohlens, jedoch mit einem deutlich geringeren Cyanidgehalt. Inzwischen wird zu weitgehend cynnidfreien Salzschmelzen übergegangen. Die Behandlungszeiten betragen je nach Werkstoff und erwünschter Schichtdicke etwa 1 h bis 3 h. Das Cyanat wird aufgespalten und Stickstoff sowie Kohlenstoff freigesetzt.

Beim Gasnitrocarburieren wird das Werkstück in einer Gasmischung (z.B. NH₃ und CO₂), die Stickstoff und Kohlenstoff freisetzen kann, behandelt. Die Behandlung erfolgt bei 570 °C bis 580 °C und dauert nur rund 5 h. Das Gasnitrocarburieren stellt daher hinsichtlich der kurzen Behandlungsdauer eine Alternative zum Salzbadnitrocarburieren dar.

Verfahrenstechnisch ist das Plasmanitrocarburieren mit dem Plasmanitrieren vergleichbar. Beim Plasmanitrocarburieren wird ein Gasgemisch aus Stickstoff (N₂) und Kohlenstoffdioxid (CO₂) oder aus einem gasförmigen Kohlenwasserstoff (meist Methan, CH₄) in einen vergleichbaren Vakuumreaktor eingeleitet.