これまでの窒化の常識を覆す新技術、「RFプラズマ窒化処理技術」とは

2018年4月1日より、当社の新技術として「RFプラズマ窒化処理技術」をリリースしました。本技術は、プラズマ窒化処理技術を用いて、より早く、より高精度な表面処理を実現します。表面処理技術に加え、精密金属加工も得意とするテクダイヤでは、「金属加工」と「表面処理」のソリューションで、新たな価値を提供します。

1.プラズマ窒化とは
2.従来のプラズマ窒化(DCプラズマ窒化)
3.新技術RFプラズマ窒化
4.RFプラズマ窒化の材料
5.(まとめ)RFプラズマ窒化の3つの特徴
6.RFプラズマ窒化で期待される製品例

1.プラズマ窒化とは

プラズマ窒化とは、一般的にチャンバーと呼ばれる炉の中にプラズマを発生させ、プラズマにより生成された窒素イオンを用いる窒化技術です。主に金属の表面に窒素イオンを打ち込む(侵入させる)ことで、化合物を生成し、表面硬度の上昇や耐摩耗性を向上させる表面処理のひとつです。

2.従来のプラズマ窒化(DCプラズマ窒化)

DCプラズマ窒化と呼ばれる一般的なプラズマ窒化では、チャンバー(炉)を陽極、ワークを陰極としてプラズマを発生させ、マイナス電子が陰極に集まることで負のバイアス電圧が発生します。これにより、窒素イオンをワークに打ち込むことで表面処理を行います。

 

炉

 

DCプラズマ窒化では、電力と、DC電源は別々の制御のため、プラズマ密度を上げることでイオン衝突におけるワークへのダメージも増大します。ダメージにより、ワークの表面が荒れたり、化合物の過剰な生成による寸法変化が課題とされていました。

3.新技術RFプラズマ窒化

RFプラズマ窒化では、チャンバー(炉)から絶縁したワーク台に負のバイアス電圧を与えることにより、ワーク台に+イオンを引き寄せます。また高周波電流を採用し、両極の極性が周波数に応じて入れ替わるため、電子の動きが活発となりプラズマ密度の向上を実現しました。これにより、DCプラズマ窒化より処理スピードが速くなりました。

 

また、DCプラズマ窒化では窒素化合物を「析出」することで化合物層を生成して窒化行います。

 

DC

 

 

 

 

 

 

 

これに対し、RFプラズマ窒化では低温で窒素を固溶させて窒化を行うため、化合物層を析出させることなく、窒素の拡散のみで硬化層をワークの中に生成することが可能です。これにより、寸法変化がなく耐久度・耐腐食性の高い表面処理を実現しました。

 

RF

4.RFプラズマ窒化の材料

RFプラズマに適した材質

SUS303 / SUS304 / SUS420J2 / HPM1 / HPM38 / S45C

 

RFプラズマ窒化に適さない材質

銅 / 真鍮 / アルミニウム / ニッケル

5.(まとめ)RFプラズマ窒化の3つの特徴

1)寸法変化がない

RFプラズマ窒化は、従来の窒化方法よりも高圧力かつ広範囲の窒化が可能です。チャンバー内が高窒素イオン状態に保たれ、低温度での窒化となります。低温下ではワークの表面に化合物層を生成しないため、処理前と処理後で寸法変化のない、より精密な表面処理を実現します。

 

2)自由自在な硬度設定

RFプラズマ窒化は、従来のDCプラズマと異なり、「窒素イオンの加速度」と「プラズマ密度」を別々にコントロールすることで、より細かな硬度の設定が可能になります。これにより、さまざまな素材を、目的に合わせた硬度に変更可能です。

 

3)表面粗さの抑制

RFプラズマ窒化では、双極子を用いた高周波電流によるプラズマ発生法を採用することで、イオン衝突による衝撃を軽減化。製品の表面を傷つけることなく処理を行うことに成功しました。

6.RFプラズマ窒化で期待される製品例

  • 折れない釣り針
  • 摩耗しづらいハサミ・メス
  • 刻印の削れない結婚指輪
  • 壊れない自転車部品
  • 摩耗しないディスペンサーノズル …など。

 

 

表面処理でお困りのことはありませんか。テクダイヤでは、金属加工と表面処理のソリューションで、お客さまの製品に新たな価値をご付与いたします。ぜひご相談だけでもお気軽にご連絡ください。

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