DE1465058B2 - Verfahren zur eindiffusion von metallatomen in ein metalli sches werkstueck - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eindiffusion von Metallatomen in ein metallisches Werkstück mittels Katodenzerstäubung und Erzeugung der Diffusionstemperatur durch Ionenbombardement.

Es ist bereits bekannt, mittels Katodenzerstäubung die Oberfläche von Werkstücken und Gegenständen aus Eisen zu veredeln, z. B. mit einer dünnen Schicht von Silber, Chrom usw. Um eine gute Haftfestigkeit solcher Oberflächenschichten zu erreichen, hat man auch bereits das Werkstück mittels zusätzlicher Heizung oder auch Ionenbombardement auf höhere Temperatur gebracht, wobei auch ein impulsweiser Ladungsträgerbeschuß angewendet wurde.

Die Haftfestigkeit solcher Oberflächenschichten ist jedoch noch ungenügend, insbesondere wenn für metallurgische Zwecke eine dickere Oberflächenschicht erforderlich ist. ' Bei Beanspruchung auf Festigkeit und Verschleiß usw. reicht die Haftfestigkeit solcher Oberflächenschichten nicht aus, sie sind gegenüber solchen Beanspruchungen nicht widerstandsfähig genug und splittern ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Haftfestigkeit von vergleichsweise dicken Oberflächenschichten zu verbessern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die -zu zerstäubende Katode und das metallische Werkstück im ständigen Wechsel als Katode der Gasentladung geschaltet werden und daß die Umschaltzeit größer als die Entionisierimgszeit des Gases, in dem die Gasentladung stattfindet, und kleiner als die Laufzeit der Metallatome von der zu zerstäubenden Katode zu dem Werkstück gemacht wird.

Hierbei wird vorteilhafterweise die Entladungsleistungsdichte auf der zu zerstäubenden Katode und auf dem Grundmaterial, ferner der Abstand der zu zerstäubenden Katode von dem Grundmaterial und schließlich das Gas der Gasentladung so gewählt, daß bei mittlerer Temperatur des Grundmaterials unter der Diffusionstemperatur eine Eindiffusion der Metallatome bis zu einer bestimmten Tiefe erfolgt.

Mit Vorteil kann die Aufheizung des Werkstücks auf eine mittlere Temperatur durch abwechselnd stärkeren und schwächeren Ionenbeschuß erfolgen, wobei die Katode gekühlt wird.

Nach einer gründlichen Reinigung der Werkstücke mit mechanischen und chemischen Mitteln vor der Aufstäubung ist es vorteilhaft, die Werkstücke ebenfalls vor der Aufstäubung in der Zerstäubungsapparatur als Katode geschaltet einem Ionenbombardement mit Wasserstoff als Füllgas auszusetzen, wodurch oxydische Verunreinigungen aus der Oberfläche herausgebracht werden. ·

Dadurch, daß die zu zerstäubende Katode und die Werkstücke in beständigem und bestimmtem Wechsel als Katode der Glimmentladung geschaltet werden, ist es möglich, den Prozentgehalt an dem zu zerstäubenden Metall im Grundmetall der Werkstücke auf der gewünschten Höhe zu halten. Es ist so möglich, z. B. nur 1 bis 2%> des abzustäubenden Metalls, z. B. Chrom, im Werkstück, z. B. aus Eisen oder Stahl, einzudiffundieren und fest zu verankern. Da sich während des Umpolens immer noch Metallpartikel im Entladungsraum befinden, ergibt sich durch das Umpolen eine Energiesteigerung.

Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich vorzügliche, fest mit dem Werkstück verbundene Oberflächenschichten herstellen, so können z. B. mit Chrom behandelte Werkstücke in derselben Zerstäubungsapparatur einer Ionitrierhärtung mit Stickstoff als Füllgas unterworfen werden, die infolge ihrer großen Härte und Haftfestigkeit gegenüber technischen Beanspruchungen wie Verschleiß usw. von außerordentlicher Güte sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Eindiffusion von Metallatomen in ein metallisches Werkstück mittels Katodenzerstäubung und Erzeugung der Diffusionstemperatur durch Ionenbombardement, dadurch gekennzeichnet, daß die zu zerstäubende Katode und das Werkstück im ständigen Wechsel als Katode der Gasentladung geschaltet werden und daß die Umschaltzeit größer als die Entionisierungszeit des Gases, in dem die Gasentladung stattfindet, und kleiner als die Laufzeit der Metallatome von der zu zerstäubenden Katode zu dem Werkstück gemacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des Werkstücks auf eine mittlere Temperatur vorteilhaft durch abwechselnd stärkeren und schwächeren Ionenbeschuß erfolgt, wobei die Katode mit Vorteil gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Aufstäubung nach einer mechanischen und chemischen Oberflächenreinigung das Werkstück in der Zerstäubungsapparatur als Katode geschaltet einem Wasserstoff-Ionen-Beschuß ausgesetzt wird.