CN104769148B - 用于在遮掩部分的同时热化学处理部件的方法及相应掩模 - Google Patents

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Abstract

本方法包括以下步骤：提供掩模(45)，该掩模(45)包括具有支座(57)的主体(47)、设置在所述支座(57)内的至少一个可变形的密封垫圈(49)和紧固衬套(51)，所述主体具有腔室(53)；将部件的第一部分(65)放置在所述腔室中，将所述部件的第二部分(67)设置在所述密封垫圈的通道(63)中，并且将所述部件的第三部分设置在所述掩模的外部；将所述紧固衬套移动至其紧固位置，从而使所述密封垫圈(49)变形并且抵靠所述部件的第二部分；以及对所述部件的第三部分施加热化学处理。

Description

用于在遮掩部分的同时热化学处理部件的方法及相应掩模
技术领域
本发明涉及制造具有改进的性质，诸如耐磨性和耐腐蚀性的部件。为了改进这些性质而施加至这些部件的处理可为通过原子物质扩散的硬化处理或防护处理。
背景技术
本发明可特别适用于制造用于包括压水反应堆(PWR)和沸水反应堆(BWR)的轻水反应堆(LWR)的部件。例如，该部件包括：管，诸如用于中子吸收棒或核燃料棒的包壳管，用于反应堆芯的核仪器的指套管(flux thimble)等；杆，诸如中子吸收杆、支撑销、定位销、端塞等；螺栓，诸如用于核反应堆容器的挡板组件的边缘螺栓等；弹簧，诸如核燃料组件的压紧弹簧等。
在PWR中，中子吸收棒通常被集合成控制簇。在核反应堆的控制簇中，一些簇在核反应堆正常运行中专用于控制芯反应性。可以步进模式频繁地移动中子吸收棒以将其插入核反应堆的核燃料组件的导向套管，或将中子吸收棒从核反应堆的核燃料组件的导向套管中拔出。该步进运动由于中子吸收棒与它们摩擦的导向件的接触而可能引起中子吸收棒的分散的磨损。
在正常运行期间，其它控制簇在核反应堆上部的导向件中保持固定。当需要快速返回至亚临界状态时，这些簇通过重力同时且完全插入至反应堆芯中，即，中子吸收棒被插入至相应核燃料组件的相应导向套管中。流致振动可能导致固定的控制簇的中子吸收棒的局部磨损：
在与导向件的接触界面处的磨损；
由于包壳的下部和下端塞与核燃料组件的导向套管的上部接触而在中子吸收棒的下端处引起的磨损(“尖端磨损”)。
无论磨损来自于步进运动或流致振动，其可能的结果是：
包壳磨穿，从而包壳中封闭的中子吸收材料潜在污染核反应堆的主冷却剂体系的水；以及
由于包壳机械强度的降低而导致中子吸收棒的机械故障。
特别是当反应堆以负载跟随模式运行时(法语中的“负载跟随”)，一些控制簇的移动频率和幅度，并且特别是用于控制保留在固定位置的控制簇的一些中子吸收棒的振动频率和幅度是这样的：考虑到由摩擦引起的磨损，必须频繁地检查且通常过早地更换一定数量的控制簇。
为了防止这种磨损，已经提出了通过渗氮处理和/或渗碳处理来硬化包壳的外表面。US4873117、EP446083、EP537062和EP801142描述了特别是在等离子体条件下进行这些处理的步骤。
这些处理能够有效地保护包壳以及中子吸收棒的下端塞免于磨损和腐蚀。
如US4873117所述，首先，清洁待处理的包壳，随后装配它们的下端塞。在每个包壳中放置热缓冲体，并且随后在每个包壳上固定临时上端塞，其中，热缓冲体可由不锈钢条构成。临时上端塞用于在处理期间夹持包壳并且临时地关闭包壳的开口端，从而避免处理气氛被包壳中所含有的空气污染。将包壳放置在处理外壳中，并且有利地遮掩靠近上端塞的包壳上部。
在处理之后，从外壳中取出包壳。移除临时上端塞，并且用中子吸收材料填充包壳，以及在每个包壳的自由端焊接最终的上端塞。
对包壳的上部进行遮掩避免了处理该区域中的包壳材料。事实上，这种处理将影响材料特征以及将待焊接至最终上端塞的该上部的性质。例如，对上部的碳氮共渗可能导致在焊接至上端塞期间碳化物和/或氮化物沉淀，从而导致包壳对应变和腐蚀的较低耐性。
更普遍地，必须遮掩要经受处理(例如氧化、氮化、碳氮共渗)的部件的部分，从而避免改变材料特征和性质以及避免妨碍施加至这些部分的后续加工操作：机械成型、冲压、焊接、机械加工、螺纹化等。
各种遮掩方法是已知的并用于遮蔽需要被处理的部件的多个部分。
具体地，如上所述，固体掩模已被用于涉及等离子体的处理。这种固体掩模利用配合间隙接收被遮蔽而免受处理的部分。该间隙对应于需要确保将该掩模正确地安装至该部分的空间并且需要具有小于德拜长度的厚度。德拜长度是一种尺度，超过该尺度，移动的电荷载流子(例如电子)屏蔽用于特定等离子体条件的电场。换句话说，德拜长度是不能发生显著电荷分离的距离。
当间隙的厚度低于德拜长度时，在间隙中不存在等离子体条件，从而具有所述间隙的固体掩模所围绕的部件部分将被遮蔽而免受施加至位于该固体掩模外部的部件的剩余部分的处理。
然而，如果标称配合间隙大于德拜长度，该标称配合间隙不能低于掩模和待遮蔽的部分的累计制造公差，这种固体掩模是无效的。此外，即使标称配合间隙小于德拜长度，已经证实了该固体掩模至少对于等离子体碳氮共渗处理是无效的，无论是否存在固体掩模，被遮掩的部分仍然经受去钝化和/或硬化。
例如，WO 2009/081013中所教导的，已经证实了具有间隙的固体掩模还对于在等离子体相或气相下，对铪包壳或在控制簇中用作中子吸收棒的铪固体棒，或用于核燃料棒的锆合金包壳所进行的氧扩散处理是无效的。
WO 02/066698公开了用于遮蔽部件的部分免受渗碳处理的固体掩模。该固体掩模的热膨胀系数低于待处理部件的热膨胀系数。因此，在渗碳处理期间，在待屏蔽的部分和固体掩模之间的间隙将减小。但是，根据部件的材料和掩模的材料，这需要高处理温度，例如，约500℃至900℃，并且如果部件为薄壁的管，通过与所述掩模的接触而存在损坏部件的外表面或者甚至改变其几何构型的高风险。
因此，该固体掩模并不能用于例如中子吸收棒包壳的等离子体碳氮共渗。事实上，用于中子吸收棒包壳的材料(主要是不锈钢或镍基合金)在处理温度下具有热膨胀，上述热膨胀低于包壳的制造公差或最好与包壳的制造公差具有相同的数量级。因此，并不能确保以均匀的方式保护处理批次的所有包壳的被遮掩部分。此外，通过安装或移除掩模或者在处理期间，应该不会损坏包壳的外表面，这就阻止了使用较小的间隙。
发明内容
本发明的一个目的通过提出一种用于热化学处理部件的方法来克服这些不足，该方法提供对部件的部分的有效遮掩，甚至在等离子体碳氮共渗或氧化处理下，同时损坏部件的风险较低。
为此，本发明涉及根据权利要求1的方法。
在其它实施方式中，单独或以任何技术上可行的组合来考虑，该方法包括权利要求2至17的一个或几个下列特征。
本发明还涉及根据权利要求18的掩模。
在其它实施方式中，单独或以任何技术上可行的组合来考虑，掩模包括权利要求19至22的一个或几个下列特征。
附图说明
在阅读通过仅作为例子并且参考附图而给出的以下描述时，将更好地理解本发明及其优点，其中：
图1为核燃料组件和控制簇的局部示意图；
图2为根据本发明的用于处理中子吸收棒的包壳的仪器的示意图；以及
图3为图2的仪器的掩模沿线III-III的放大的分解截面图。
具体实施方式
图1示出了部分的核燃料组件1和部分的控制簇3，该控制簇3用于控制该核燃料组件1装载在其中的核反应堆的芯的反应性。
常规地，核燃料组件1包括一束核燃料棒(未示出)和用于支撑和维持所述束的骨架5。该骨架5包括下端件(nozzle)7、上端件9和连接下端件7和上端件9的导向套管11。
图1中示出了一个导向套管11。控制簇3具有中子吸收棒13(在图1中仅示出了一个中子吸收棒)以及外伸支架15。外伸支架15支撑和维持中子吸收棒13，从而中子吸收棒是平行的并且沿着与放置在控制簇3下方的中子燃料组件1的导向套管11相同的网络横向定位。
外伸支架15包括把手17和臂19，该把手17用于将控制簇3连接至移动机构(未示出)，该臂19紧固至把手17。在每个臂19上固定有一个或多个中子吸收棒13。
图1中示出的中子吸收棒13包括包壳21，该包壳21含有至少一种中子吸收材料23，诸如Ag-In-Cd合金的棒或铪或铪-锆(HfZr)合金的棒；和/或碳化硼的颗粒的堆叠体，二硼化铪-锆的颗粒的堆叠体等。包壳21为具有圆形底座的管。该包壳具有例如3.8m的长度，9.70mm的外径以及约0.5mm至1mm的厚度。包壳21通过上端塞25和下端塞27封闭。
包壳21和下端塞27由例如奥氏不锈钢制成。
在其它实施方式中，中子吸收棒13可仅由中子吸收材料，诸如铪-锆合金(HfZr)或铪(Hf)的未包壳的棒构成，该未包壳的棒例如具有约9mm至10mm的外径，并且可能具有中心孔。中子吸收棒13也可在其下部包括这种未包壳的棒，并且在其上部包括由HfZr合金制成并且含有中子吸收材料23的颗粒的包壳21。
常规地，为了调节核反应堆的反应性，将控制簇3插入核反应堆的芯中或从核反应堆的芯中移除控制簇3，从而使中子吸收棒13在导向套管11内并且沿放置在核反应堆的上部构造中的相应导向件(未示出)移动。
通过处理，已经改进了由包壳21和下端塞27组成的部件29的外表面31的耐磨性和耐腐蚀性。
该处理优选地为涉及将原子物质(atom species)扩散至包壳21和下端塞27的外表面31的表面层的硬化处理，同时提供用于后续焊接上端塞25的包壳21的未处理部分。
例如，对于奥氏不锈钢或镍基合金，其可为上述专利中所公开的处理中的任意一种，并且特别是在EP801142中公开的等离子体碳氮共渗处理。
在图2示出的仪器33中进行该处理。仪器33与US4873117中示出的仪器大体相似。
该仪器33包括外壳35和入口管39，该外壳35具有用于降低外壳35中的压力的泵37，该入口管用于当进行等离子体碳氮共渗处理时，将特定处理气氛(例如N2、H2和CH4的混合物)引入至外壳35中。仪器33还包括用于在外壳35和待处理部件29之间施加电压的发电器41。外壳35可选地包括用于加热部件29的构件，但是这些构件对于达到处理温度并不是必须的。事实上，等离子体例如必须足以实现低于650℃，优选地低于600℃以及更优选地低于500℃的温度，例如，在380℃和450℃之间的温度，以用于处理由不锈钢制成的部件29。
外壳35包括安装框43，该安装框43用于支撑外壳35的内部的待处理部件29，以及特别地将部件29连接至发电器41。
对于每个部件29，仪器33包括固体掩模45，该固体掩模用于遮蔽部件29的上部，即，使得包壳29的上部免受处理。
这些掩模45的结构是相似的，并且现将仅公开用于保护图1的包壳21的一部分的图3的掩模45的结构。
通常，该结构通常绕垂直轴线A转动。
掩模45包括主体47，多个密封垫圈49和紧固衬套51。
例如，主体47和紧固衬套51由不锈钢制成。
主体47具有内腔室53，该内腔室53通过顶端55封闭并且通过狭长的圆形支座57向下打开至主体47的外部。主体47的上端例如通过孔59可机械且电力地联接至安装框43，与安装框43的销(未示出)配合。
在所公开的实施例中，掩模45包括四个密封垫圈49的堆叠体。这些密封垫圈49优选地为由耐火材料制成的环，并且优选地为毡或褶状物(plait)的形式，例如由石墨毡制成。密封垫圈49被容纳在支座57中。
紧固衬套51包括内肩部61，该内肩部61面向下密封垫圈49以将密封垫圈49的堆叠体轴向地压抵支座57的表面58。
紧固衬套51具有外轴环62，该外轴环62包括在位于主体47的下端处的外螺纹48上旋入的内螺纹64。
通过能够相对于主体47旋动，可在下述位置之间移动紧固衬套51：
上紧固位置，在该上紧固位置，紧固衬套51更接近主体47，并且将可变形的密封垫圈49轴向地压抵支座57的表面58；以及
下松动位置，在该下松动位置，紧固衬套51离主体47较远，并且不挤压密封垫圈49。
密封垫圈49和紧固衬套51的内肩部61界定内循环通道63，通过内部圆形通道63，当紧固衬套51处于其松动位置且在包壳21并未插入掩模45中时，主体47的腔室53向下打开至掩模45的外部。
为了处理部件29，例如首先，包壳21被提供有其下端塞27，并且可选地被热缓冲体填充。随后，使紧固衬套51处于其松动位置，使包壳21的上端穿过通道63，从而包壳21的第一上部65被放置在主体47的腔室53中，第一部分65下方的第二部分67被放置在密封垫圈49的堆叠体内，以及第二部分67下方的第三部分69(图1)位于掩模45的外部。如图3所示，优选地，部件29抵靠腔室53的顶端55。
然后，紧固衬套51被拧在主体47上朝向其紧固位置。密封垫圈49被轴向地压抵支座57的表面58，从而密封垫圈49径向向内地展开以与部件29的第二部分67相接触。
因此，密封垫圈49密封通道63和腔室53。这种密封避免了处理气氛被包壳21内所容纳的空气污染，并且避免了用临时上端塞来封闭29的需求。
部件29通过密封垫圈49机械地连接至掩模45和安装框43。掩模45和其密封垫圈49还确保了安装框43和部件29之间的电连接。为此，优选地，密封垫圈49由导电材料或涂布有导电层的电绝缘材料制成。
最后，掩模45遮蔽部件29，即包壳21的第一部分65和第二部分67，以使其免受后续施加至外壳35内所有可及表面以及从而施加至部件29的第三部分69的处理。
当已经进行该处理时，紧固衬套51被移动至其松动位置，并且部件29能够随后从掩模45上移除。
因此，第三部分69已经被处理，并且第一部分65和第二部分67已经被遮蔽而免于处理，从而稍后能够被用于将包壳21焊接至对应的上端塞25。
甚至在等离子体碳氮共渗处理的情况下，上述公开的掩模45也是廉价的，且易于放置和移除，并且也能够提供有效遮蔽。掩模45可重复使用。
固体掩模45的使用还降低了涂层用作掩模相关的污染的风险。
由于使用了通过紧固衬套51能够变形的密封垫圈49，从而尽管存在包壳21的外径的制造差异，仍然降低了损坏部件29的包壳21的外表面31的风险。
除了石墨之外的其它材料例如金属环，金属或陶瓷的毡或褶状物、压缩陶瓷等也可被用于密封垫圈49，只要它们具有足以防止在接触期间损坏包壳21的变形性和柔软性。
有利地，主体47和紧固衬套51是耐磨材料的固体部件以避免热变形，并且主体47的螺纹48和轴环62的螺纹64经热化学处理以避免螺纹的拉毛和咬住(seizing)。
在优选的实施方式中，主体47和紧固衬套51由不锈钢制成，并且在第一次使用之前，两者均经等离子体渗氮处理或碳氮共渗处理，或两者的至少具有螺纹48、64的部分经等离子体渗氮处理或碳氮共渗处理。随后，这种掩模45可被一遍遍地重复利用，并且仅密封垫圈49需要更换，是耗材。
根据本发明的掩模的操作快速且容易。可变形的密封垫圈49补偿了包壳21的制造差异。
可选地，校准扭矩扳手被用于主体47上旋动紧固衬套51。因此，通过密封垫圈49来将精确限定的且均匀的接触压力施加在部件29上，从而在损坏部件29的几何构型和外表面31的风险较低的情况下，确保了在处理期间仅通过密封垫圈49而有效地夹持部件29。
在上述公开的实施方式中，掩模45提供了部件29的机械支撑和电连接，但该情况并不是必须的。
例如，诸如在WO2009/081013中所教导的处理，氧化处理并不需要部件29的电连接。
事实上，待处理的部件可为除钢或镍基合金之外的其它金属，例如锆、钛或铪合金。
根据本发明的固体掩模的使用与下述条件是相容的：尤其是这些合金的热化学处理的温度，例如在氧化的情况下，从300℃直至800℃至1000℃，在等离子体电解氧化(PEO)的情况下，从10℃至100℃……
掩模45也可被用于除了等离子体处理之外的其它处理，例如，液相中的处理或甚至是原子物质扩散之外的其它处理。
其它处理可例如为：
液相中的热化学处理，诸如熔融盐，例如用于在Borax浴中对钢部件进行的渗碳处理。在该最后的实例中，密封垫圈49可由氧化铝或氧化锆的毡或褶状物制成；
化学气相沉积(CVD)处理，例如用于在铌管上沉积TiN-TiC-TiN-TiC-TiN。在该最后的实例中，密封垫圈49可由二氧化硅的毡或褶状物制成，从300℃至1100℃的处理温度与根据本发明的固体掩模的使用是相容的。
密封垫圈49的材料可根据待处理的部件29的材料来调整：二氧化硅、氧化铝、石墨或用于离子或气体氧化处理的金属，优选为用于渗氮处理的石墨……
同样，在所公开的实施方式中，腔室53具有闭合端，但是该腔室53可为例如在其两个开口处具有密封垫圈布置的通孔，以实现保护部件29的任何局部部分，并且如果需要，可使用多个掩模45来保护部件29的多个局部部分。
在所公开的实施方式中，使用了四个密封垫圈49的堆叠体，但是掩模45可包括任何数目的密封垫圈49，甚至是单个密封垫圈49。
掩模45及其元件可具有与前述所公开的形状不同的形状。除了螺纹连接之外，在主体47和紧固衬套51之间也可使用其它连接。
具体地，上述公开的本发明可被应用至具有除具有圆形底座的管状或棒状之外的其它形状的部件，在这种情况下，主体47、密封垫圈49、紧固衬套51等可能不是旋转形状。具体地，该部件可为具有方形底座的管状。

Claims (18)

1.一种用于热化学处理部件(29)的方法，所述方法包括以下步骤：
提供掩模(45)，所述掩模(45)包括具有支座(57)的主体(47)、设置在所述支座(57)内的至少一个可变形的密封垫圈(49)和紧固衬套(51)，所述紧固衬套(51)能够相对于所述主体(47)在紧固位置和松动位置之间移动，在所述紧固位置，所述紧固衬套(51)挤压所述密封垫圈(49)，所述主体(47)具有腔室(53)，当所述紧固衬套(51)处于松动位置时，能够通过在所述密封垫圈(49)中所界定的通道(63)进入所述腔室(53)；
在所述紧固衬套(51)处于松动位置时，将所述部件(29)的第一部分(65)放置在所述腔室(53)中，将所述部件(29)的第二部分(67)设置在所述通道(63)中，以及将所述部件(29)的第三部分(69)设置在所述掩模(45)的外部；
将所述紧固衬套(51)移动至紧固位置，从而使所述密封垫圈(49)变形并且抵靠所述部件(29)的所述第二部分(67)；以及
对所述部件(29)的所述第三部分(69)施加热化学处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理包括原子物质的扩散。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述处理包括氮，或碳，或氧的扩散。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述处理为等离子体处理，或在液相中的处理，或化学气相沉积处理。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在低于650℃的温度下处理所述部件(29)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述部件(29)为管状的。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述部件(29)包括包壳(21)。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述部件(29)由不锈钢、锆合金、铪合金、钛合金或镍基合金制成。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述密封垫圈(49)包括导电材料。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述掩模(45)具有在所述主体(47)和所述紧固衬套(51)之间的螺纹连接。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述密封垫圈(49)由耐火材料制成。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述密封垫圈(49)包括褶状物、毡或压缩材料。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在处理期间，所述部件(29)仅通过所述密封垫圈(49)来夹持。
14.一种用于权利要求1至3中任一项所述方法的掩模(45)，所述掩模(45)包括具有支座(57)的主体(47)、设置在所述支座(57)内的至少一个可变形的密封垫圈(49)和紧固衬套(51)；所述紧固衬套(51)能够相对于所述主体(47)在紧固位置和松动位置之间移动，在所述紧固位置，所述紧固衬套(51)挤压所述密封垫圈(49)；所述主体(47)具有腔室(53)，当所述紧固衬套(51)处于松动位置时，能够通过在所述密封垫圈(49)中所界定的通道(63)进入所述腔室(53)。
15.根据权利要求14所述的掩模，其中，所述密封垫圈(49)包括导电材料。
16.根据权利要求14或15所述的掩模，其中，所述掩模(45)具有在所述主体(47)和所述紧固衬套(51)之间的螺纹连接。
17.根据权利要求14或15所述的掩模，其中，所述密封垫圈(49)由耐火材料制成。
18.根据权利要求14或15所述的掩模，其中，所述密封垫圈(49)包括褶状物、毡或压缩材料。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106423775B (zh) * 2016-08-31 2019-09-03 河南航天精工制造有限公司 空心工件外表面部分涂覆方法及工装
CN112111704B (zh) * 2019-06-20 2023-07-25 刘洪彬 一种热扩渗设备及定量控制方法
CN110158029B (zh) * 2019-07-05 2020-07-17 北京北方华创微电子装备有限公司 掩膜结构和fcva设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3312190A (en) * 1964-02-25 1967-04-04 Burroughs Corp Mask and substrate alignment apparatus
US3336898A (en) * 1962-11-16 1967-08-22 Burroughs Corp Vapor deposition apparatus
US4873117A (en) * 1986-09-18 1989-10-10 Framatome Stainless steel tubular element with improved wear resistance
CN101925681A (zh) * 2007-12-21 2010-12-22 阿海珐核能公司 锆或铪合金的表面处理方法以及如此处理的部件

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4916692Y1 (zh) * 1970-08-13 1974-04-26
FR2381305A2 (fr) * 1976-04-16 1978-09-15 Renault Sonde de mesure de composants gazeux
JP2657810B2 (ja) * 1988-01-11 1997-09-30 フラマトメ 改良された耐摩耗性を有するステンレス鋼製管状要素
US5243789A (en) * 1989-10-27 1993-09-14 Norton Company Pulpstone
FR2658290B1 (fr) 1990-02-14 1992-06-12 Nitruvid Procede et dispositif de mesure de la temperature de pieces contenues dans une enceinte de traitement thermochimique.
JPH04263060A (ja) * 1991-02-07 1992-09-18 Mitsubishi Electric Corp 部分浸炭方法
FR2682125A1 (fr) 1991-10-07 1993-04-09 Nitruvid Procede de traitement pour deposer une couche de carbone en phase vapeur sur la surface d'une piece metallique et piece ainsi obtenue.
US5445683A (en) * 1992-05-13 1995-08-29 Daidousanso Co., Ltd. Nickel alloy products with their surfaces nitrided and hardened
JPH06207691A (ja) * 1993-01-13 1994-07-26 Sumitomo Heavy Ind Ltd 真空シール用コンフラットフランジ及びその製造方法
JPH0915383A (ja) * 1995-06-26 1997-01-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 耐摩耗管状部材
FR2747398B1 (fr) 1996-04-12 1998-05-15 Nitruvid Procede de traitement de surface d'une piece metallique
CA2403876C (en) * 2000-03-24 2005-12-27 Fmc Corporation Internal gate valve for flow completion systems
US6401747B1 (en) * 2000-07-13 2002-06-11 Fmc Corporation Gate valve
DE10107810A1 (de) 2001-02-20 2002-09-05 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zum partiellen Aufkohlen von Bauteilen
DE10109565B4 (de) * 2001-02-28 2005-10-20 Vacuheat Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur partiellen thermochemischen Vakuumbehandlung von metallischen Werkstücken
US6645299B2 (en) * 2001-09-18 2003-11-11 General Electric Company Method and assembly for masking
US6974503B2 (en) * 2003-07-30 2005-12-13 General Electric Company Methods and apparatus for constructing gas turbine engines
US8100407B2 (en) * 2004-03-11 2012-01-24 Stanton Eddie N Packing cartridges and pressure-dampening elements for plunger-type pumps
US20060219973A1 (en) * 2005-04-04 2006-10-05 Hoeptner Herbert W Faucet sealing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3336898A (en) * 1962-11-16 1967-08-22 Burroughs Corp Vapor deposition apparatus
US3312190A (en) * 1964-02-25 1967-04-04 Burroughs Corp Mask and substrate alignment apparatus
US4873117A (en) * 1986-09-18 1989-10-10 Framatome Stainless steel tubular element with improved wear resistance
CN101925681A (zh) * 2007-12-21 2010-12-22 阿海珐核能公司 锆或铪合金的表面处理方法以及如此处理的部件

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