Indurimento superficiale di leghe di titanio tramite ossinitrurazione in scarica ionica

L’utilizzazione, dal punto di vista industriale, del titanio e delle sue leghe è limitata, in parte, dalle scarse proprietà tribologiche che questi materiali presentano. Tra i trattamenti che sono stati sviluppati allo scopo di migliorarne la resistenza all’usura, uno dei più usati è il trattamento di nitrurazione in scarica ionica. Questo processo consente di ottenere strati superficiali modificati caratterizzati da elevata durezza. In nostre precedenti pubblicazioni abbiamo riferito i primi risultati di uno studio teso a valutare l’influenza dell’introduzione di ossigeno nell’atmosfera di trattamento del processo di nitrurazione. Qui sono riportati i risultati relativi a trattamenti in scarica ionica, effettuati in atmosfera contenente aria a quattro diverse temperature nell’intervallo 973-1173 K su campioni di titanio c.p. e lega Ti-6Al-4V. I campioni così ottenuti presentano uno strato superficiale modificato, costituito da uno strato di composizione, più esterno, e da uno strato di diffusione, più interno; le proprietà di questi strati dipendono sia dalla composizione della lega sia dalla temperatura di trattamento. Lo strato di composizione è costituito essenzialmente da TiO2 e TiNxOy; in campioni di Ti-6Al-4V sono state rilevate anche piccole quantità di Al2O3. A temperature >= 1073 K questo strato risulta composto da tre strati sovrapposti. Lo strato di diffusione è costituito da una soluzione solida di atomi interstiziali (azoto, ossigeno) nel Ti-alfa (h.c.p.); esso è caratterizzato da valori di durezza elevati e da gradienti che, all’aumentare della temperatura, diventano meno ripidi.