Rev. Phys. Appl. (Paris) 24, 251-256 (1989)
DOI: 10.1051/rphysap:01989002403025100

Discharges in N2 flowing gas for steel surface nitriding

A. Ricard

Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas, Université Paris Sud, 91405 Orsay, France

Abstract
Modelling of plasma reactors for steel surface nitriding has been achieved in discharge and post-discharge conditions of N2 flowing gas. Diagnostics and calculations have been focused on the N2(X, V) vibrational molecules and N atoms which are the most populated long living species. It has been demonstrated that these neutral active species produce steel surface nitriding with the same characteristics than classical ion processes : composition and depth of γ'Fe4N and N diffusion coating following the Fe-N diffusion laws.

Résumé
La modélisation de réacteurs à plasma pour la nitruration de surfaces métalliques a été réalisée dans des conditions de décharges et de post-décharges d'azote en écoulement. Les diagnostiques et les calculs ont été focalisés sur les molécules vibrationnellement excitées N2(X, V) et sur les atomes N qui sont les espèces à longues durées de vie les plus peuplées. Il a été démontré que ces espèces neutres actives produisent une nitruration en surface de l'acier avec les mêmes caractéristiques que les procédés ioniques classiques : composition et épaisseur des couches de γ'Fe4N et de diffusion de N en accord avec les lois de diffusion de Fe-N.

PACS
8160B - Surface treatment and degradation of metals and alloys.
5240M - Particle beam interactions in plasma.
5270 - Plasma diagnostic techniques and instrumentation.
5280 - Electric discharges.

Key words
discharges electric -- plasma diagnostics -- plasma wall interactions -- steel -- surface chemistry -- surface hardening -- N sub 2 flowing gas -- steel surface nitriding -- plasma reactors -- discharge -- diffusion coating -- N sub 2