Untersuchungen zu den Mechanismen des Plasmanitrierens mit dem Aktivgitter

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Das Plasmanitrieren mit einem Aktivgitter stellt eine Weiterentwicklung des konventionellen Plasmanitrierens dar. Bei diesem Verfahren wird die Glimmentladung von den Bauteilen auf ein den Innenraum des Rezipienten umschließendes Gitter aus Streckmetall verlagert, an dem dadurch ein hoch reaktionsfähiges Prozessgas erzeugt wird. Die sich beim konventionellen Plasmanitrieren durch den Energieeintrag über die Glimmentladung an der Bauteiloberfläche ergebenden Grenzen werden auf diese Weise überwunden. Das erst vor wenigen Jahren entwickelte Verfahren wird in zunehmendem Maße industriell genutzt, obwohl seine wissenschaftlichen Grundlagen noch weitgehend unklar sind. Das gilt besonders für die Mechanismen des Nitrierens in industriellen Behandlungsanlagen. Das hier beantragte Forschungsvorhaben hat das Ziel einen Beitrag zur Schaffung der wissenschaftlichen Grundlagen für das Aktivgitter-Plasmanitrieren von Stählen zu leisten. Im Mittelpunkt stehen dabei die Mechanismen des Stoffübergangs. Dazu sollen unter realitätsnahen Bedingungen, vor allem mit Hilfe der optischen Spektroskopie und der Massenspektroskopie, die im Plasma vorhandenen Spezies in situ nachgewiesen werden und deren zeitliche Veränderung in Abhängigkeit von den Behandlungsbedingungen (Gasdruck und –zusammensetzung; Probenvorspannung) verfolgt werden. Wesentliche Erkenntnisse werden ferner von der Untersuchung verfahrensbedingter Veränderungen auf Probenoberflächen – Stahlproben und nicht nitrierbare Substrate – erwartet.