유전에 사용되는 플라즈마의 힘

펄스 플라즈마 질화유전에 사용되는 중요한 OEM 부품의 내마모성, 내식성을 향상시키고 마찰 계수를 줄입니다.

유전 시추 및 탐사에 흔히 발생하는 혹독하고 부식성 및 마모성이 강한 환경에서는 무봉강 강철 튜브, 밸브, 푸셔 또는 파이프라인 커넥터와 같은 OEM 제품이 사용됩니다. 이러한 극한 작동 조건에서는 탄소강, 페라이트계 스테인리스강, 오스테나이트계 스테인리스강 또는 인코넬의 표면 경화가 종종 설계 요구 사항입니다. 이를 위해 질화 및 연질화는 수십 년 동안 선택된 표면 처리였습니다.

오늘날 고도로 엔지니어링된 부품을 사용하는 설계자들은 확산층 형성, 경화 깊이 및 부품 치수 보존을 보다 정밀하게 제어하기 위해 점점 더 고급 플라즈마 질화로 전환하고 있습니다. 정교한 전자 장치 및 소프트웨어는 향상된 챔버 설계 및 구성과 함께 DC 펄스 신호에 대한 탁월한 제어 기능을 제공합니다. 이를 통해 더욱 정밀한 온도 제어가 가능하고 핫월 챔버 전반에 걸쳐 가열 영역의 균일한 분포가 가능합니다. 그 결과 기존 가스 질화보다 가스 소비량이 적고 일괄적으로 매우 일관되고 균일한 질화가 가능합니다.

PVA TePla America의 Thomas Palamides는 "확산층을 더욱 정밀하게 제어하고 강철 외에도 스테인리스강, 티타늄, 심지어 알루미늄을 비롯한 다양한 재료를 열처리할 수 있다는 장점이 있습니다."라고 말했습니다.

결과적으로 유전 부품 생산업체는 내마모성 향상, 내식성 향상, 마찰 계수 감소 등 향상된 특성을 지닌 부품을 제조할 수 있습니다. 또한 제조업체와 프로세스 엔지니어는 이제 유연성, 효율성 및 반복성을 제공하는 다양한 시스템 구성과 프로세스 레시피 중에서 선택할 수 있습니다.

펄스 플라즈마 질화 기술의 최근 발전으로 새로운 수준의 정밀도와 제어가 가능해졌으며, 그 결과 더욱 균일하고 일관된 표면 경화가 가능해졌습니다. 환경 친화적인 가스만을 사용한다는 장점과 함께 플라즈마 기반 질화는 추가적인 혁신의 초점이 되었으며 보다 안전하고 환경 친화적인 솔루션을 추구하는 사람들의 요구 사항이 되었습니다.

PulsPlasma 질화에서는 부품이 가열된 진공 챔버에서 처리됩니다. 부품을 지지 고정구에 적재한 후 벨 챔버를 사용하여 고정구를 덮고 챔버를 10파스칼 이하로 진공화합니다. 이 프로세스는 전하 부하(-) 음극과 챔버 벽(+) 양극 사이에 수백 볼트의 DC 전압을 펄스하는 발전기에 전원을 공급하는 것으로 시작됩니다. 프로세스 가스는 점차적으로 챔버에 추가되며 이후 이온화되어 전기 전도성이 됩니다. 펄스 플라즈마 질화의 경우 일반적으로 질소와 수소의 가스 혼합물이 사용되며, 연질화 공정을 모색할 경우 메탄을 추가할 수 있습니다.

처리하는 동안 부품의 노출된 표면에서 빛나는 플라즈마 장은 질소 이온이 확산 영역을 형성하는 재료로 확산되도록 합니다. 이 확산 영역은 금속을 강화합니다. 원자 질소는 원자 단위로 철 격자 기반 물질에 용해됩니다.

정밀도를 더욱 높이는 펄스 플라즈마 분야의 혁신가들은 전력 펄스의 더 나은 제어를 통해 프로세스를 최적화하는 방법을 발견했습니다. 예를 들어 PVA TePla Industrial Vacuum Systems가 개발한 PulsPlasma 프로세스에서는 정밀하게 조절된 질소, 수소 및 탄소 기반 메탄의 가스 혼합물이 사용됩니다. 수백 볼트의 맥동 DC 전압 신호가 펄스당 10ms 미만으로 전달되어 가스를 이온화합니다. 이는 챔버 전체에 걸쳐 뛰어난 온도 제어를 위해 펄스 사이의 시간을 최대화하는 역할을 합니다.

PulsPlasma 질화 시스템 제조업체이자 PVA 산업 진공 시스템(IVS) 제품 그룹인 PlaTeG의 Dietmar Voigtländer는 "배치 내 온도 차이가 +/-10°인 경우 상당히 다른 처리 결과를 얻을 수 있습니다."라고 말합니다. "그러나 정확한 펄스 켜기 및 끄기 시간 관리를 통해 펄스 전류를 제어하면 전체 온도가 핫월 챔버 전체에서 위에서 아래로 균일한 분포로 정밀하게 관리될 수 있습니다."