O processo de nitretação a plasma é um dos mais importantes tratamentos termoquímicos superficiais para materiais metálicos com o intuito de aumentar o desempenho em serviço. Esse processo é normalmente usado quando se deseja manter o núcleo do material em uma condição de elevada tenacidade aliada a uma superfície com elevada dureza e maior resistência a desgaste, fadiga e corrosão.

Diferentemente de outras técnicas, tais como nitretação gasosa e banhos de sais, a nitretação a plasma permite um controle apurado das espécies precursoras do processo. Isso resulta em um produto de alta qualidade, com a possibilidade de controle microestrutural da superfície nitretada de acordo com o tipo de aço e da aplicação do ferramental. Com o controle dos principais parâmetros de processo, como temperatura, tempo, pressão e composição da mistura gasosa, é possível gerar superfícies com ou sem camada de compostos, ou seja, formadas apenas pela zona de difusão, e adicionalmente controlar a profundidade de endurecimento.

Essa zona de difusão determina o perfil de dureza superficial e a resistência à fadiga, enquanto a camada de compostos determina o comportamento em desgaste e a resistência à corrosão. Como benefícios desta técnica, podemos citar:

• Incremento de vida útil das peças tratadas;
• Alteração dimensional pós-nitretação desprezível;
• Não altera a rugosidade das peças tratadas;
• Pode ser aplicado em peças com as suas dimensões acabadas;
• Fácil seleção de área nitretável;
• Boa penetração do plasma em orifícios permitindo nitretação uniforme;
• Controle da uniformidade da espessura e qualidade da camada nitretada;
• Pode ser realizada em temperaturas relativamente baixas (a nitretação sob plasma é a única com tecnologia que permite realizar o processo com menor temperatura);
• Alta reprodutibilidade;
• Possibilidade de remover camadas passivas;
• Aplicável a todo tipo de aço, inclusive aços inoxidáveis;
• Sem agressão ambiental.

Esse processo é indicado para uma série de aplicações, das quais se destacam: componentes aeronáuticos, mecânica de alta precisão, mecânica geral, matrizes de forjamento a quente, moldes de injeção de plástico, matrizes para injeção e extrusão de ligas não ferrosas, matrizes para conformação a frio e a quente, componentes automotivos e sinterizados que exigem níveis elevados de resistência ao desgaste.

Tecnologia

O Centro de Serviços de Tratamento Térmico da Villares Metals possui equipamento de nitretação sob plasma com dimensões internas de 1.000 mm de diâmetro e 1.800 mm de altura, podendo tratar até 5.000 kg. O processo é conduzido a vácuo, utilizando os gases: nitrogênio, hidrogênio, metano e argônio de alta pureza.

Possui, entre as suas principais características, uma fonte de tensão pulsada como solução para problemas de abertura de arco e redução do efeito de catodo (eletrodo negativo de uma fonte eléctrica de alimentação) oco. Outro detalhe importante, no ponto de vista tecnológico, é a presença de uma câmara com paredes aquecidas, o que reduz a intensidade de plasma necessária ao processo e assegura o melhor perfil térmico dentro no interior do forno.

A nitretação sob plasma é um processo aplicado, principalmente, em aços voltados para ferramentas de aço rápido - como fresas e machos -, engrenagens, virabrequins, camisas de cilindros, pistões e matrizes para trabalho a quente, além de componentes usados em sistemas de injeção de combustíveis, moldes e matrizes para o processamento de plástico, implantes cirúrgicos, válvulas e eixos.