Nachoxidation verbessert das Einlaufverhalten

In geschlossenen Systemen (z.B. Motor oder Getriebe), wo kein Abrieb erwünscht ist, werden kompakte, dichte Verbindungsschichten verlangt. Ein Porensaum in der Verbindungsschicht soll vermieden werden. Derartige Schichten lassen sich mittels Plasmanitrieren- oder –nitrocarburieren erzeugen.

Kompakte, dichte Schichten zeigen u.U. jedoch ein schlechteres Einlaufverhalten als poröse Schichten. Abhilfe schafft eine Nachoxidation. Somit wird die äußerste Randschicht in eine weichere Oxidphase überführt , Unebenheiten auf der Oberfläche werden „durchoxidiert“ – das Einlaufverhalten wird signifikant verbessert. Das führt dazu, dass plasmanitrierte und nachoxidierte Schichten zum Teil selbst DLC Schichten überlegen sind.

DLC-Schichten sind relativ hart (HV 0,05 = 1000 … 5000), haben gute Reibungseigenschaften (Reibungskoeffizient gegen Stahl, ungeschmiert etwa 0,1) und sind weniger spröde als andere Hartstoffschichten. Jedoch sind die Behandlungskosten um ein vielfaches höher im Vergleich zum Plasmanitrieren.

R.Franke und I.Haase berichten in [ 1 ] und [ 2] über Reibungszahlen von plasmanitrierten Randschichten, die im gleichen Bereich wie DLC Schichten liegen, was die guten Laufergebnisse von plasmanitrierten und nachoxidierten Motorenkomponenten erklärt.

Plasmanitrierte und oxidierte Randschicht
Plasmanitrierte und oxidierte Randschicht

Plasmanitrierte und nachoxidierte Oberfläche mit geringer Rauhigkeit

Salzbadnitrocarburierte und oxidierte Randschicht
Salzbadnitrocarburierte und oxidierte Randschicht

Salzbadnitrocarburierte und nachoxidierte Oberfläche mit deutlich höherer Rauhigkeit

Unebenheiten nach der mechanischen Bearbeitung auf einer nitrierten randschicht
Unebenheiten nach der mechanischen Bearbeitung auf einer nitrierten randschicht

Unebenheiten auf einer nitrierten Oberfläche. Die können durch eine Oxidation „unschädlich“ gemacht werden, indem sie in ein weiches Eisenoxid überführt werden.

[1] I.Haase und R.Franke
Untersuchung von Einflußgrößen auf das Gleitreibungs- und Verschleißverhalten plasmanitrierter Randschichten
HTM 46(1991)4 S.221-227

[2] R.Franke und I.Haase
Gleitreibungs- und Verschleißuntersuchungen an nitrocarburierten Randschichten mit unterschiedlichen Nachbehandlungen.
HTM 46 (1991) 5 S. 294-300