Trong công nghệ mạ cứng, thuật ngữ Duplex đề cập đến ứng dụng tuần tự của hai công nghệ thấm Nitơ và công nghệ mạ màng cứng với mục đích tạo ra một bề mặt tổng hợp có các thuộc tính kết hợp, mà không thể đạt được thông qua bất kỳ công nghệ riêng lẻ nào. Công nghệ Duplex được đề cập ở đây, là quá trình kết hợp khuếch tán nguyên tử biến cứng vào bề mặt thép chiều sâu 100µm, tiếp theo là lắng đọng lớp màng cứng mỏng chiều dày 3-5µm. Công nghệ Duplex đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng ma sát, mài mòn và ăn mòn vì tạo bề mặt có hệ số ma sát thấp và đảm bảo hài hòa giữa độ cứng bề mặt, ứng suất, độ bền đứt gãy và khả năng chịu tải, khả năng chống ăn mòn cao, ngoài ra còn tạo gradient độ cứng và ứng xuất thay đổi từ ngoài bề mặt vào bên trong chi tiết. Các ứng dụng điển hình của công nghệ Duplex ứng dụng cho các khuôn dập tạo hình, khuôn đúc, dụng cụ cắt và chi tiết cấy ghép trong y tế. Năm 2015 Trung tâm Quang điện tử đã được đầu tư 01 thiết bị mạ cứng hồ quang chân không Dreva arc 400 để nghiên cứu chế tạo các màng cứng khác nhau như: TiN, TiCN, TiAlN, CrN.
Mặt cắt của mẫu thép không gỉ 316L mạ công nghệ Duplex
Đề tài: “Nghiên cứu chế tạo thiết bị và xây dựng quy trình công nghệ thấm nitơ thể khí trong chân không hoàn thiện công nghệ Duplex” do Trung tâm Quang điện tử chủ trì thực hiện từ tháng 3/2023-3/2025 với mục tiêu:
- Chế tạo được thiết bị thấm nitơ chân không có khả năng tự động điều khiển chính xác quá trình thấm nitơ thông qua điều khiển các thông số công nghệ thấm (nhiệt độ, thời gian, áp suất lò thấm) và thế thấm nitơ.
- Xây dựng và làm chủ quy trình công nghệ thấm nitơ cho thép dụng cụ SKD61 và thép không gỉ.
Sau gần hai năm thực hiện, đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo, lắp đặt tích hợp và thử nghiệm bước đầu đáp ứng được mục tiêu đề ra. Thiết bị chế tạo có các tính năng nổi bật: Buồng thấm được hút chân không để loại bỏ các khí có thể gây oxy hóa bề mặt, nhiệt độ lò được điều khiển chính xác thông qua bộ điều khiển PID + SCR; thông số công nghệ được giám sát và điều khiển thông qua cảm biến H2 và các bộ điều lưu lượng khí MFC. Kết quả chạy thử nghiệm thiết bị hoạt động ổn định, độ cứng của mẫu thép SKD61 sau khi thấm đạt trên 900HV.
Một số hình ảnh quá trình lắp đặt, tích hợp và thử nghiệm thiết bị thấm nitơ
Hình ảnh gia công, lắp đặt các cụm chi tiết cơ khí của thiết bị thấm nitơ
Hình ảnh nhóm thực hiện đề tài thử nghiệm thiết bị thấm nitơ tại xưởng
Quá trình thấm nitơ được theo dõi và điều khiển chính xác
Mẫu sau khi thấm và đo đánh giá độ cứng của mẫu
Nguồn: Trung tâm Quang điện tử