Plasmanitrieren von sprühkompaktierten Al-Legierungen

Neuer Beitrag in der HTM: Auf dem Gebiet des Plasmanitrierens von Al-Knet- bzw. Gusslegierungen wurden in den letzten Jahren beachtliche Fortschritte erzielt. Das Nitrierverhalten wird in entscheidendem Maße von den Legierungselementen bestimmt. Für Al-Knet- bzw. Gusslegierungen ist bekannt, dass Mg-Anteile das Nitridschichtwachstum befördern, wogegen es durch höhere Si-Konzentrationen gehemmt wird. Sprühkompaktierte Al-Si-Legierungen weisen, bedingt durch den speziellen Herstellungsprozess, typischerweise hohe Si-Gehalte (15…35 %) zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit sowie für eine gute Warmfestigkeit hohe Anteile an Fe, Ni, Co u. a. auf. Erstmalig durchgeführte Untersuchungen zum Plasmanitrieren derartiger Werkstoffe ergaben in Abhängigkeit von den Nitrierparametern rissfreie AlN-Schichten mit einer Dicke von bis zu 6 µm. Diese ausgezeichnete Nitrierbarkeit, trotz hoher Si-Gehalte, ist offensichtlich auf die werkstofftypischen ausschließlich primär erstarrten, fein verteilten, kleinen (2…5 µm) Si-Ausscheidungen zurückzuführen. Es wurden verschiedene Legierungszusammensetzungen hinsichtlich ihres Einflusses auf die Schichtausbildung und -eigenschaften (Härte, Verschleiß) untersucht. Durch den sprunghaften Wechsel der Eigenschaften von sehr hart (AlN-Schicht) zu weich (Al-Grundwerkstoff) ist die Tragfähigkeit der Nitridschicht im Belastungsfall eingeschränkt. Aus diesem Grund wurden die Möglichkeiten und Grenzen einer Nachbehandlung (Aushärtung) untersucht.

Von A. Buchwalder | H.-J. Spies | R. Zenker | A. Dalke | P. Krug
Erschienen in HTM - Journal of Heat Treatment and Materials 04/2011, Seite 240-247