This post is also available in: English (Englisch)

Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit kann nach dem Plasmanitrieren oder Plasmanitrocarburieren zusätzlich das Oxidieren des Werkstoffes erfolgen. Es bildet sich eine 1 – 2 µm dünne Oxidschicht aus Fe3O4 (Magnetit). Die Oberfläche erhält ein anthrazitfarbenes bis schwarzes Aussehen. Eine Nachoxidation wird als letzter Verfahrensschritt direkt nach dem Plasmanitrieren bzw. Plasmanitrocarburieren durchgeführt. Es wird ein zusätzlicher Behandlungsschritt und der Abkühlvorgang in einer oxidierenden Atmosphäre ausgeführt. Dabei wird die oberste Lage der erzeugten Verbindungsschicht in die schützende Oxidschicht umgewandelt.

Danach darf keine weitere Bearbeitung des Teiles erfolgen. Je nach Gestalt der behandelten Teile ist nach dem Plasmanitrieren und Oxidieren eine Beständigkeit im Salzsprühversuch von bis zu 300 h möglich. Angewendet wird diese Verfahrensvarianten bei plasmanitrierten Teilen aus niedriger legierten Werkstoffen, die sowohl verschleiß- wie korrosionsbeständig sein müssen. Das sind beispielsweise Getriebespindeln, Hydraulikzylinder oder verschiedene Fahrzeugteile.

 

Werkstücke nach dem Oxidieren

Die physikalischen Eigenschaften des Oxidieren

Die Nachoxidation ist eine dem Nitrieren bzw. Nitrocarburieren folgende Behandlungsstufe, bei der unter Zuhilfenahme eines Sauerstoffspenders eine Oxidschicht auf der Werkstoffoberfläche erzeugt wird. Ziel dieser Schicht ist es, die Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Nitrierbehandlung zusätzlich zu erhöhen. Das vorherige Nitrieren oder Nitrocarburieren der Werkstoffe ist für den Nachoxidationsprozess unbedingt notwendig, um eine ausreichende Ausbildung der Oxidschicht zu gewährleisten. Bei dem Nitrieren wird Stickstoff in die Randschicht eindiffundiert. Wird neben dem Stickstoff auch Kohlenstoff eingebracht, spricht man vom Nitrocarburieren. Der Aufbau der resultierenden Schichten ist in vielen Teilen ähnlich. An der Oberfläche befindet sich die Verbindungsschicht, welche wenige μm dünn ist. Direkt darunter ist die Diffusionsschicht gelegen, welche im Gegensatz zur oberen Schicht mehrere hundert μm dick ist. Die Ausbildung der Schichten wird durch die Legierungselemente des Grundmaterials und die eingebrachten Teilchen des Behandlungsmediums bedingt. Dabei sind typische Nitridbildner u.A. die Legierungselemente Chrom (Cr), Aluminium (Al) und Molybdän (Mo). Die Elemente Mangan (Mn), Vanadium (V) und Titan (Ti) neigen eher zur Carbildausbildung. Der Aufbau der Schichten führt zu einer Erhöhung des Widerstandes gegenüber tribologischen und dynamisch mechanischen Beanspruchungen. Dies hat zur Folge, dass eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der Verschleißresistenz eintritt. Durch eine anschließende Oxidation wird vor allem die Korrosionsbeständigkeit nochmals erhöht. Die ausgebildete Verbindungsschicht ist für die Weiterbehandlung notwendig, da die zu bildende Oxidschicht besseren Halt auf Eisennitrid als auf Ferrit findet. Weiterhin entsteht die Oxidschicht maßgeblich durch eine Umwandlung der oberflächlichen Bereiche einer vorher erzeugten Verbindungsschicht. Die bei der Oxidation entstehenden freien Eisenmolekühle und die Eisennitride der Verbindungsschicht bilden in Verbindung mit dem Sauerstoffspender ein stabiles Eisenoxid. Diese entstehende 1-2 μm dicke Oxidschicht ist chemisch widerstandsfähig. Zur Erzielung einer hohen Korrosionsbeständigkeit wird ein reines Magnetit (Fe3O4) angestrebt. Auf unbehandelten oder nicht ausreichend behandelten Werkstoffen kann die Bildung einer Hämatit-Phase (Fe2O3; umgangssprachlich „Rost“) begünstigt werden, was es zu vermeiden gilt.