फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग

फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग या एफएनसी, जिसका अधिकृत रूप से टेनिफर, टफट्राइड और मेलोनाइट के साथ-साथ एआरसीओआर के नाम से भी जाना जाता है, यह स्थिति कठोरता से प्रक्रियाओं की श्रृंखला को प्रदर्शित करती है जो नमक स्नान के समय उप महत्वपूर्ण तापमान पर नाइट्रोजन और कार्बन को लौह धातुओं में प्रसारित करती है। फेरिक नाइट्रोकार्बराइजिंग की अन्य विधियों में नाइट्रोटेक और आयन (प्लाज्मा) जैसी गैसीय प्रक्रियाएं सम्मिलित हैं। प्रसंस्करण मुख्यतः 525 °C को 625 °C, तापमान से होता है,  लेकिन सामान्यतः 565 °C होता है। इस तापमान पर स्टील्स और अन्य लौह मिश्र धातु लोहे की अल्फा आयरन (α-Fe) चरण क्षेत्र के आवंटन में रहते हैं। यह आयामी स्थिरता के उत्तम नियंत्रण की अनुमति देता है जो कठोरता से प्रक्रियाओं के विभिन्न स्थितियों व अवस्थाओं में सम्मिलित नहीं होगा, जब मिश्र धातु को औस्टेंटिक चरण में परिवर्तित किया जाता है। फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग के चार मुख्य वर्ग गैसीय, नमक स्नान, आयन या प्लाज्मा, और द्रवित बेड होते हैं।

इस प्रक्रिया का उपयोग तीन मुख्य सतहों में अखंडता के विभिन्न स्थितियों में सुधार करने के लिए किया जाता है जिसमें घर्षण प्रतिरोध, थकान (सामग्री) गुण और संक्षारण प्रतिरोध सम्मिलित रहती हैं। इस कठोर प्रक्रिया के समय छोटे आकार के विरूपण को प्रेरित करने का इसका अतिरिक्त लाभ है। यह कम प्रसंस्करण तापमान के कारण होता है, जो ऊष्मीय प्रभाव को कम करता है और स्टील में चरण प्रभाव से बचा जाता है।

इतिहास
पहले फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग विधि कम तापमान 550 C पर किए गए थे, इसके पश्चात तरल नमक स्नान में इसका उपयोग किया जाने लगा हैं। इस प्रक्रिया का सफलतापूर्वक व्यावसायीकरण करने वाली पहली कंपनी ग्रेट ब्रिटेन में इंपीरियल केमिकल इंडस्ट्रीज थी। आईसीआई ने अपनी प्रक्रिया को उस संयंत्र के कारण कैसेल कहा जिसमें इसे विकसित किया गया था या सल्फिनुज उपचार किया गया था क्योंकि इसमें नमक के स्नान में सल्फर का उपयोग किया जाता था। चूंकि यह प्रक्रिया उच्च गति वाले स्पिंडल और काटने के उपकरण के साथ बहुत सफल रही, लेकिन समाधान को साफ करने में समस्याएँ थीं क्योंकि यह बहुत पानी में घुलनशील नहीं था।

इस प्रकार सफाई के विभिन्न विवादों के कारण, लुकास इंडस्ट्रीज ने 1950 के दशक के अंत में फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग के गैसीय रूपों के साथ प्रयोग करना प्रारंभ किया हैं। कंपनी ने 1961 में पेटेंट के लिए आवेदन किया था। सल्फाइड के गठन के अपवाद के साथ इसने सल्फिनुज प्रक्रिया के समान सतह निरस्त का उत्पादन किया हैं। वातावरण में अमोनिया, हाइड्रोकार्बन गैसें और कुछ अन्य कार्बन युक्त गैसें सम्मिलित थीं। इस प्रकार आईसीआई पेटेंट प्राप्त करने के पश्चात जर्मन कंपनी डेगुसा द्वारा अधिक पर्यावरण के अनुकूल नमक स्नान प्रक्रिया के विकास को प्रेरित किया हैं। उनकी प्रक्रिया को व्यापक रूप से टफट्राइड या टेनिफर प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है। इसके पश्चात 1980 के दशक की प्रारंभ में आयन नाइट्राइडिंग प्रक्रिया का आविष्कार किया गया था। इस प्रक्रिया में तेज चक्र समय था, कम सफाई और तैयारी की आवश्यकता थी, इस प्रकार गहरी स्थिति बने और प्रक्रिया के उत्तम नियंत्रण की अनुमति दी हैं।

प्रक्रियाएं
नामकरण के बावजूद, प्रक्रिया नाइट्राइडिंग का संशोधित रूप है और कारबुर्रिजिंग नहीं है। इस प्रक्रिया के इस वर्ग की साझा विशेषता सामग्री की फेराइटिक अवस्था में नाइट्रोजन और कार्बन का परिचय है। इन प्रक्रियाओं को चार मुख्य वर्गों में बांटा गया है: गैसीय, नमक स्नान, आयन या प्लाज्मा, या द्रवित बेड बांटता हैं। इसका व्यापारिक नाम और पेटेंट प्रक्रियाएं सामान्य विवरण से थोड़ी भिन्न हो सकती हैं, लेकिन वे सभी फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग का प्रमुख रूप हैं।

नमक स्नान फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग
साल्ट बाथ फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग को लिक्विड फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग या लिक्विड नाइट्रोकार्बराइजिंग के नाम से भी जाना जाता है। इसे ट्रेडमार्क वाले नाम टफट्राइड और टेनिफर से भी जाना जाता है।

इस प्रक्रिया का सबसे सरल रूप ट्रेडमार्क युक्त मेलोनाइट प्रक्रिया द्वारा सम्मिलित है, जिसे मेली 1 के रूप में भी जाना जाता है। इसका उपयोग सामान्यतः स्टील्स, सिंटरिंग आइरन और कच्चा लोहा पर घर्षण को कम करने और पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार के लिए किया जाता है।

प्रक्रिया क्षार साइनेट के नमक स्नान का उपयोग करती है। यह स्टील के बर्तन में होता है जिसमें वातन प्रणाली होती है। इसे क्षारीय कार्बोनेट बनाने के लिए साइनेट वर्कपीस की सतह के साथ ऊष्मीय रूप से प्रतिक्रिया करता है। फिर स्नान को कार्बोनेट को वापस सायनेट में बदलने के लिए उपचारित किया जाता है। इस प्रतिक्रिया से बनने वाली सतह में यौगिक परत और प्रसार परत होती है। यौगिक परत में लोहा, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन घर्षण प्रतिरोधी होते हैं और ऊंचे तापमान पर स्थिर होते हैं। इन प्रसार परत में नाइट्राइड और करबैड होते हैं। स्टील ग्रेड के आधार पर विकर्स कठोरता 800 से 1500 एचवी तक होती है। यह स्थिति गहराई को भी विपरीत रूप से प्रभावित करती है, अर्ताथ उच्च कार्बन स्टील कठोर, लेकिन उथला केस बना देता हैं।

इसी प्रकार की प्रक्रिया ट्रेडमार्क वाली नू-ट्राइड प्रक्रिया है, जिसे गलत तरीके से कोलीन प्रक्रिया (जो वास्तव में कंपनी का नाम है) के रूप में भी जाना जाता है, जिसमें प्रीहीट और मध्यवर्ती शमन चक्र सम्मिलित है। मध्यवर्ती शमन ऑक्सीकरण एजेंट नमक स्नान है 400 C. कमरे के तापमान पर अंतिम शमन से पहले यह शमन 5 से 20 मिनट के लिए आयोजित किया जाता है। यह विरूपण को कम करने और वर्कपीस पर छोड़े गए साइनेट्स या साइनाइड्स को नष्ट करने के लिए किया जाता है।

अन्य ट्रेडमार्क वाली प्रक्रियाएं सुरसल्फ़ और टेनोप्लस हैं। सरसल्फ में सरफेस सल्फाइड बनाने के लिए सॉल्ट बाथ में सल्फर कंपाउंड होते हैं जो वर्कपीस की सतह में सरंध्रता उत्पन्न करता है। इस सरंध्रता का उपयोग स्नेहन रखने के लिए किया जाता है। टेनोप्लस दो चरणों वाली उच्च तापमान प्रक्रिया है। इसका पहला चरण 625 C होता है, जबकि दूसरा चरण 580 C होता है।

गैसीय फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग
गैसीय फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग को नियंत्रित नाइट्रोकार्बराइजिंग, सॉफ्ट नाइट्राइडिंग, और वैक्यूम नाइट्रोकार्बराइजिंग या अल्ट्राऑक्स ट्रेडनेम द्वारा भी जाना जाता है। नाइट्रोटेक, नाइटेम्पर, डिगैनिट, ट्राइनाईडिंग, कौर आई डूर, नाइट्राॅक, नाइट्रैग-C, नाइट्रोवेयर और नाइट्रोजन प्रक्रिया नमक स्नान प्रक्रिया के समान परिणाम प्राप्त करने के लिए कार्य करती है, गैसीय मिश्रण को छोड़कर वर्कपीस में नाइट्रोजन और कार्बन को फैलाने के लिए उपयोग किया जाता है।

इन भागों को पहले साफ किया जाता है, इसके पश्चात सामान्यतः वाष्प को कम करने की प्रक्रिया के साथ, 570 C तापमान पर पुनः चारों ओर नाइट्रोकार्बराइज़ किया जाता है, संसाधन समय के साथ जो से चार घंटे तक होता है। वास्तविक गैस मिश्रण अधिकृत होते हैं, लेकिन उनमें सामान्यतः अमोनिया और एन्दोठेर्मिक गैस होती है।

प्लाज्मा-सहायता प्राप्त फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग
प्लाज्मा-सहायता प्राप्त फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग को आयन नाइट्राइडिंग, प्लाज्मा आयन नाइट्राइडिंग या ग्लो-डिस्चार्ज नाइट्राइडिंग के रूप में भी जाना जाता है। प्रक्रिया नमक स्नान और गैसीय प्रक्रिया के समान परिणाम प्राप्त करने के लिए कार्य करती है, मीडिया की प्रतिक्रियाशीलता को छोड़कर तापमान के कारण नहीं बल्कि गैस आयनित अवस्था के कारण होता है।   इस तकनीक में वर्कपीस में नाइट्रोजन और कार्बन को फैलाने के लिए सतह के चारों ओर गैस के आयनित अणुओं को उत्पन्न करने के लिए तीव्र विद्युत क्षेत्रों का उपयोग किया जाता है। आयनीकृत अणुओं के साथ ऐसी अत्यधिक सक्रिय गैस को तकनीक का नाम देते हुए प्लाज्मा (भौतिकी) कहा जाता है। इस प्रकार प्लाज्मा नाइट्राइडिंग के लिए उपयोग की जाने वाली गैस सामान्यतः शुद्ध नाइट्रोजन होती है क्योंकि किसी सहज अपघटन की आवश्यकता नहीं होती है (जैसा कि अमोनिया के साथ गैसीय फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग की स्थिति हैं)। अपेक्षाकृत कम तापमान सीमा के कारण (420 °C को 580 °C) सामान्यतः भट्ठी में प्लाज्मा-सहायता प्राप्त फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग और कोमल शीतलन के समय लागू किया जाता है, इस प्रकार वर्कपीस के विरूपण को कम किया जा सकता है। स्टेनलेस स्टील वर्कपीस को मध्यम तापमान पर संसाधित किया जा सकता है (जैसे 420 °C) क्रोमियम नाइट्राइड के गठन के बिना अवक्षेपित होता है और इसलिए उनके संक्षारण प्रतिरोध गुणों को बनाए रखता है।

पोस्ट-ऑक्सीकरण काली ऑक्साइड
पोस्ट-ऑक्सीडेशन नामक नाइट्रोकार्बराइजिंग प्रक्रिया में अतिरिक्त जोड़ा जा सकता है। इस प्रकार ठीक से किए जाने पर पोस्ट-ऑक्सीडेशन ब्लैक ऑक्साइड (Fe3O4), जो सौंदर्यपूर्ण रूप से आकर्षक काले रंग को छोड़ते हुए उपचारित सब्सट्रेट के संक्षारण प्रतिरोध को बहुत बढ़ा देता है। 1982 में ग्लाॅक पिस्टल की प्रारंभ के बाद से, पोस्ट-ऑक्सीकरण खत्म के साथ इस प्रकार का नाइट्रोकार्बराइजिंग मिलिट्री-स्टाइल हैंडगन के लिए फ़ैक्टरी फ़िनिश के रूप में लोकप्रिय हो गया है।

नाइट्रोकार्बराइजिंग और ऑक्सीकरण के इस संयोजन को कभी-कभी नाइट्रोक्स कहा जाता है, लेकिन इस शब्द में नाइट्रोक्स भी होता है।

उपयोग करता है
इन प्रक्रियाओं का उपयोग सामान्यतः निम्न-कार्बन, निम्न-मिश्र धातु स्टील्स पर किया जाता है, चूंकि इनका उपयोग मध्यम और उच्च-कार्बन स्टील्स पर भी किया जाता है। सामान्य अनुप्रयोगों में धुरी (उपकरण)उपकरण), कैम, गियर, डाई (निर्माण), हाइड्रोलिक सिलेंडर पिस्टन रॉड, और पाउडर धातुकर्म घटक सम्मिलित हैं।

बड़े पैमाने पर उत्पादित ऑटोमोबाइल इंजनों के लिए सख्त प्रक्रिया के प्रारंभी अनुप्रयोगों में से कैसर-जीप द्वारा नए जीप टोर्नाडो इंजन में क्रैंकशाफ्ट के लिए था। यह ओएचवी सिक्स-सिलेंडर इंजन में कई नवाचारों में से था। किन्तु दो घंटे के लिए विशेष नमक स्नान में 1025 F तापमान पर टफट्रिडिंग द्वारा क्रैंकशाफ्ट को मजबूत किया गया था, यह कैसर-जीप के अनुसार, बढ़ गया, विली ने कहा, इंजन जीवन 50% तक बढ़ गया और इसने पत्रिका की सतहों को भारी शुल्क त्रि-धातु इंजन बीयरिंगों के साथ संगत होने के लिए पर्याप्त कठिन बना दिया हैं।

ग्लाॅक Ges.m.b.H., ऑस्ट्रियाई आग्नेयास्त्र निर्माता, ने अपने द्वारा निर्मित पिस्टल के बैरल और स्लाइड की सुरक्षा के लिए 2010 तक टेनीफायर प्रक्रिया का उपयोग किया। ग्लॉक पिस्टल पर फिनिश तीसरी और अंतिम सख्त प्रक्रिया है। यह है 0.05 mm मोटा होता है और a के माध्यम से 500 C तापमान पर नाइट्राइड स्नान 64 रॉकवेल स्केल का उत्पादन करता है। इस प्रकार अंतिम मैट, नॉन-ग्लेयर फ़िनिश स्टेनलेस स्टील विनिर्देशों को पूरा करता है या उससे अधिक है, हार्ड पीले रंग की परत फ़िनिश की तुलना में 85% अधिक संक्षारण प्रतिरोधी है, और 99.9% नमक-पानी संक्षारण प्रतिरोधी है। टेनिफ़र प्रक्रिया के बाद, काले रंग की पार्केराइजिंग फ़िनिश लागू की जाती है और फ़िनिश खराब होने पर भी स्लाइड को सुरक्षित रखा जाता है। 2010 में ग्लाॅक ने गैसीय फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग प्रक्रिया में स्विच किया जाता हैं। ग्लाॅक के अतिरिक्त स्मिथ एंड वेसन और एचएस उत्पाद सहित अन्य पिस्टल और अन्य आग्नेयास्त्र निर्माता भी बैरल और स्लाइड जैसे भागों को निरस्त करने के लिए फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग का उपयोग करते हैं लेकिन वे इसे मेलोनाइट फिनिश कहते हैं। हेकलर एंड कोच नाइट्रोकार्बराइजिंग प्रक्रिया का उपयोग करते हैं जिसे वे शत्रुतापूर्ण पर्यावरण कहते हैं। इस प्रकार पिस्टल निर्माता काराकल इंटरनेशनल, जिसका मुख्यालय संयुक्त अरब अमीरात में है, प्लाज्मा आधारित पोस्ट-ऑक्सीकरण प्रक्रिया (प्लासऑक्स) के साथ बैरल और स्लाइड जैसे भागों को खत्म करने के लिए फेरिटिक नाइट्रोकार्बराइजिंग का उपयोग करता है। महाशक्ति, स्लोवाकियाई आग्नेयास्त्र निर्माता, अपने K100 पिस्टल पर धातु के पुर्जों को सख्त करने के लिए बुझे हुए पॉलिश (QPQ) के उपचार का भी उपयोग करता है।

बाहरी संबंध

 * Tufftride-/QPQ-process: technical information
 * : What is Tufftride?