JPH08170162A - パルス状に運転されるプラズマ放電装置を用いて浸炭可能な材料から成る構造部材を浸炭する方法 - Google Patents
パルス状に運転されるプラズマ放電装置を用いて浸炭可能な材料から成る構造部材を浸炭する方法Info
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- JPH08170162A JPH08170162A JP7198843A JP19884395A JPH08170162A JP H08170162 A JPH08170162 A JP H08170162A JP 7198843 A JP7198843 A JP 7198843A JP 19884395 A JP19884395 A JP 19884395A JP H08170162 A JPH08170162 A JP H08170162A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/36—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases using ionised gases, e.g. ionitriding
- C23C8/38—Treatment of ferrous surfaces
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パルス状に運転されるプラズマ放電装置を用
いて浸炭可能な材料から成る構造部材を浸炭する方法に
おいて、小さな発電機を使用して高い炭素流を発生せし
め、それによって本発明の方法を実施するための装置の
投資コスト及び運転コストを減少させる。 【解決手段】 そのためパルス電圧に、破壊電圧の下に
位置する、常時発生している基本電圧を重畳する。
いて浸炭可能な材料から成る構造部材を浸炭する方法に
おいて、小さな発電機を使用して高い炭素流を発生せし
め、それによって本発明の方法を実施するための装置の
投資コスト及び運転コストを減少させる。 【解決手段】 そのためパルス電圧に、破壊電圧の下に
位置する、常時発生している基本電圧を重畳する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、０．１ミリバール
と３０ミリバールとの間の圧力及び２００ボルトと２０
００ボルトとの間、殊に３００ボルトと１０００ボルト
との間のパルス電圧で、炭素を含んだ雰囲気内で、パル
ス状に運転されるプラズマ放電装置を用い浸炭可能な材
料、殊に鋼材から成る構造部材を浸炭する方法に関す
る。
と３０ミリバールとの間の圧力及び２００ボルトと２０
００ボルトとの間、殊に３００ボルトと１０００ボルト
との間のパルス電圧で、炭素を含んだ雰囲気内で、パル
ス状に運転されるプラズマ放電装置を用い浸炭可能な材
料、殊に鋼材から成る構造部材を浸炭する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の、ヨーロッパ特許第０ ５５２
４６０号明細書によって公知の方法の場合には、少く
とも１つの装置側の電極と、構造部分乃至構造部分のた
めの保持装置とから成る電極に負荷されている電圧が、
所謂パルス休止時には零で運転されている、つまり所謂
基本電圧なしの方法で運転されている。
４６０号明細書によって公知の方法の場合には、少く
とも１つの装置側の電極と、構造部分乃至構造部分のた
めの保持装置とから成る電極に負荷されている電圧が、
所謂パルス休止時には零で運転されている、つまり所謂
基本電圧なしの方法で運転されている。
【０００３】浸炭可能な材料には、鉄分を含有した材料
の外に例へばチタンのような非鉄材料も含まれる。
の外に例へばチタンのような非鉄材料も含まれる。
【０００４】鋼材から成る構造部材をパルス状に運転さ
れるグロー放電（プラズマ）で浸炭する場合には、構造
部材内の縁部炭素含有量が可能な限り迅速に飽和限界の
下方のギリギリの値にまで上昇しうるように、浸炭の開
始時に高い炭素流が設定される。これによって処理の開
始時に可能な限り急激な炭素勾配が構造部材内に形成さ
れるようになり、これが最終製品の特性にプラスの影響
を与えている。
れるグロー放電（プラズマ）で浸炭する場合には、構造
部材内の縁部炭素含有量が可能な限り迅速に飽和限界の
下方のギリギリの値にまで上昇しうるように、浸炭の開
始時に高い炭素流が設定される。これによって処理の開
始時に可能な限り急激な炭素勾配が構造部材内に形成さ
れるようになり、これが最終製品の特性にプラスの影響
を与えている。
【０００５】炭素流はプラズマパラメータに依存する。
つまり高い炭素流を形成するためにはプラズマ内に高い
プラズマ出力を投入しなければない。その際パルスの間
にプラズマ内に発生する電流は、処理されるべき構造部
分の表面の大きさに依存していて、通常は表面積当り２
５Ａ／ｍ2 のオーダになっている。従って大きな装入物
の処理のためには、５００ボルトと１０００ボルトとの
間の電圧で２００Ａよりも多いプラズマ出力を備えた発
電機を使用する必要がある。その際この出力は１０μｓ
と１００μｓとの間の領域内で切り換えられなければな
らない。この種の出力を備えた発電機は、大量生産方式
では製造することができないような、コストの嵩む特別
な構造体である。
つまり高い炭素流を形成するためにはプラズマ内に高い
プラズマ出力を投入しなければない。その際パルスの間
にプラズマ内に発生する電流は、処理されるべき構造部
分の表面の大きさに依存していて、通常は表面積当り２
５Ａ／ｍ2 のオーダになっている。従って大きな装入物
の処理のためには、５００ボルトと１０００ボルトとの
間の電圧で２００Ａよりも多いプラズマ出力を備えた発
電機を使用する必要がある。その際この出力は１０μｓ
と１００μｓとの間の領域内で切り換えられなければな
らない。この種の出力を備えた発電機は、大量生産方式
では製造することができないような、コストの嵩む特別
な構造体である。
【０００６】ドイツ国特許第６０１ ８４７号明細書で
公知の形式は、付加加熱装置及びパルス状のプラズマ作
用の元でガス拡散により金属から成る個々の半製品を熱
処理する場合に、個々の電流パルス間の休止時間が、電
流パルス時間自体の長さの少くとも１０倍の長さになっ
ており、その中間時間内でガス通路の消イオンが行われ
るようになっている。そのために電離を、各回共エネル
ギレベル零から新たに行わなければならない。その際例
へばパルス周波数は１０Ｈｚで、平均電流は１００ｍＡ
である。
公知の形式は、付加加熱装置及びパルス状のプラズマ作
用の元でガス拡散により金属から成る個々の半製品を熱
処理する場合に、個々の電流パルス間の休止時間が、電
流パルス時間自体の長さの少くとも１０倍の長さになっ
ており、その中間時間内でガス通路の消イオンが行われ
るようになっている。そのために電離を、各回共エネル
ギレベル零から新たに行わなければならない。その際例
へばパルス周波数は１０Ｈｚで、平均電流は１００ｍＡ
である。
【０００７】米国特許第４ ４９０ １９０号明細書に
よれば従来形式の半製品の付加加熱装置を用いた形式が
公知であり、この例では短時間パルスの高い周波数と長
い休止時間とによって低温プラズマを発生せしめ、それ
によってプラズマの加熱作用を半製品への熱化学的な作
用から解放させている。これによって半製品の熱的な損
傷を阻止することができる。しかしパルス休止中には電
離状態にある部分を維持するための手段が与えられてい
ないので、ガスの長い作用時間は期待できず及び又はガ
スの僅かな浸入しか期待することができない。また半製
品の大きさ又は装入量、電流密度又は全電流についても
同じ様に説明されていない。
よれば従来形式の半製品の付加加熱装置を用いた形式が
公知であり、この例では短時間パルスの高い周波数と長
い休止時間とによって低温プラズマを発生せしめ、それ
によってプラズマの加熱作用を半製品への熱化学的な作
用から解放させている。これによって半製品の熱的な損
傷を阻止することができる。しかしパルス休止中には電
離状態にある部分を維持するための手段が与えられてい
ないので、ガスの長い作用時間は期待できず及び又はガ
スの僅かな浸入しか期待することができない。また半製
品の大きさ又は装入量、電流密度又は全電流についても
同じ様に説明されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、小さな発電機を使用して高い炭素流を発生せしめ、
それによって本発明の方法を実施するための装置の投資
コスト及び運転コストを減少させることにある。
は、小さな発電機を使用して高い炭素流を発生せしめ、
それによって本発明の方法を実施するための装置の投資
コスト及び運転コストを減少させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では冒頭で述べた
方法において、パルス電圧に、破壊電圧の下に位置す
る、常時発生している基本電圧を重畳することによっ
て、上記課題を解決することができた。
方法において、パルス電圧に、破壊電圧の下に位置す
る、常時発生している基本電圧を重畳することによっ
て、上記課題を解決することができた。
【００１０】ここで破壊電圧とは、所定のパラメータ下
で装置内にプラズマを点弧することができるような電圧
のことである。本発明の条件は、基本電圧を電極に負荷
する際プラズマの点弧が全く行われ得ないように制御す
ることによって、これを維持することができる。
で装置内にプラズマを点弧することができるような電圧
のことである。本発明の条件は、基本電圧を電極に負荷
する際プラズマの点弧が全く行われ得ないように制御す
ることによって、これを維持することができる。
【００１１】
【発明の効果】この場合有利なのは、基本電圧のために
パルス電圧の２％と３５％との間の値を選択した場合、
特に基本電圧として１０ボルトと１５０ボルトとの間、
殊に２０ボルトと１００ボルトとの間の値を有する直流
電圧を選択した場合である。
パルス電圧の２％と３５％との間の値を選択した場合、
特に基本電圧として１０ボルトと１５０ボルトとの間、
殊に２０ボルトと１００ボルトとの間の値を有する直流
電圧を選択した場合である。
【００１２】その際パルス周波数は極度な危険限界には
ならない。１５ｋＨｚのパルス周波数の場合に良好な結
果が得られる。
ならない。１５ｋＨｚのパルス周波数の場合に良好な結
果が得られる。
【００１３】パルス時間ｔ1の休止時間ｔ2に対する比も
それ程重要ではなくて、４：１と１：１００との間が特
に有利であるとして選択されている。その際特に有利な
形式として、パルス時間が５０μｓと２００μｓとの
間、休止時間が５００μｓと２０００μｓとの間に夫々
選択されている。
それ程重要ではなくて、４：１と１：１００との間が特
に有利であるとして選択されている。その際特に有利な
形式として、パルス時間が５０μｓと２００μｓとの
間、休止時間が５００μｓと２０００μｓとの間に夫々
選択されている。
【００１４】本発明の方法のその他の有利な構成が、請
求項２以下に述べられている。
求項２以下に述べられている。
【００１５】次に、本発明の方法を実施するための装
置、従来技術に基く方法及び本発明の方法について、図
１乃至図４に基いて詳しく説明することにする。
置、従来技術に基く方法及び本発明の方法について、図
１乃至図４に基いて詳しく説明することにする。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の方法を実施するた
めに装置の縦断面図を示しており、その重要な部分は熱
遮断装置３によって被覆されている炉室２を備えた真空
炉１である。熱遮断装置３の側壁３ａの前方には、電流
回路のアノード４として役立っているアースされた電極
が位置している。絶縁ブッシング５によって鉛直な支持
ロッド６が炉カバー２ａを貫通して案内されており、該
支持ロッド６はその下方端部にプレート状の水平な半製
品保持体を有しており、該半製品支持体は同じ様に電極
機能を有していてカソード７として使用されている。こ
の半製品支持体上に配置された半製品８の内の若干のも
のだけが図示されている。
めに装置の縦断面図を示しており、その重要な部分は熱
遮断装置３によって被覆されている炉室２を備えた真空
炉１である。熱遮断装置３の側壁３ａの前方には、電流
回路のアノード４として役立っているアースされた電極
が位置している。絶縁ブッシング５によって鉛直な支持
ロッド６が炉カバー２ａを貫通して案内されており、該
支持ロッド６はその下方端部にプレート状の水平な半製
品保持体を有しており、該半製品支持体は同じ様に電極
機能を有していてカソード７として使用されている。こ
の半製品支持体上に配置された半製品８の内の若干のも
のだけが図示されている。
【００１７】アノード４及びカソード７は、プラズマを
形成するための電圧パルスを発生させるのに役立つ電流
供給装置９に接続されている。電流供給装置９には制御
装置１０が配設されており、プラズマに影響を与えるた
め該制御装置１０によって電気的なパラメータを調節す
ることができる。特に電流供給装置９は、パルスの外に
常時負荷されていてパルスに重畳される基本電圧も供給
している。パルスの高さもまた基本電圧の高さも制御装
置１０によって制御可能である。
形成するための電圧パルスを発生させるのに役立つ電流
供給装置９に接続されている。電流供給装置９には制御
装置１０が配設されており、プラズマに影響を与えるた
め該制御装置１０によって電気的なパラメータを調節す
ることができる。特に電流供給装置９は、パルスの外に
常時負荷されていてパルスに重畳される基本電圧も供給
している。パルスの高さもまた基本電圧の高さも制御装
置１０によって制御可能である。
【００１８】カソード７及び半製品８は同心的に抵抗加
熱体１１によって取り囲まれており、該抵抗加熱体１１
は制御可能な電流源１２に接続されている。炉のエネル
ギ収支ひいては半製品の温度は、一方では損失量によっ
て、他方ではプラズマのエネルギ寄与量の合計及び抵抗
加熱体の放射量によって夫々決定することができる。
熱体１１によって取り囲まれており、該抵抗加熱体１１
は制御可能な電流源１２に接続されている。炉のエネル
ギ収支ひいては半製品の温度は、一方では損失量によっ
て、他方ではプラズマのエネルギ寄与量の合計及び抵抗
加熱体の放射量によって夫々決定することができる。
【００１９】炉室２には供給導管１３が開口しており、
該供給導管１３は制御可能なガス源１４に接続されてお
り、かつ該供給導管１３を貫いて所望のプロセスガス又
はガス混合体が供給される。ガス収支はガス供給量、半
製品による消費量及び場合によって真空ポンプ１５の影
響によらない損失量によって決定される。この真空ポン
プ１５は、吸込導管１６を介して炉室に接続されてい
て、ポンプユニットとして構成されている。
該供給導管１３は制御可能なガス源１４に接続されてお
り、かつ該供給導管１３を貫いて所望のプロセスガス又
はガス混合体が供給される。ガス収支はガス供給量、半
製品による消費量及び場合によって真空ポンプ１５の影
響によらない損失量によって決定される。この真空ポン
プ１５は、吸込導管１６を介して炉室に接続されてい
て、ポンプユニットとして構成されている。
【００２０】炉室２の底部２ｂには開口１７が存在し、
該開口１７は、遮断スライダ１８によって閉鎖可能であ
り、かつその下方には、―真空密に接続された―加熱可
能な液体タンク１９が急冷液体と共に位置している。開
口１７の上方のカソード７内には開口２０が位置し、該
開口２０を貫いて半製品８が図示されていないマニプレ
ータによって急冷液体内に沈められる。この装置の作用
形式は一般の説明書及び実施例によって明らかであろ
う。
該開口１７は、遮断スライダ１８によって閉鎖可能であ
り、かつその下方には、―真空密に接続された―加熱可
能な液体タンク１９が急冷液体と共に位置している。開
口１７の上方のカソード７内には開口２０が位置し、該
開口２０を貫いて半製品８が図示されていないマニプレ
ータによって急冷液体内に沈められる。この装置の作用
形式は一般の説明書及び実施例によって明らかであろ
う。
【００２１】図２及び図３には夫々横軸上に時間ｔが記
入されており、ｔ1 でパルス時間が表わされ、ｔ2 でパ
ルス休止時間が表わされている。各線図には、夫々のパ
ルス電圧Ｕと、パルス中に流れる電流Ｉと、電流及び解
離による励起の状態と再結合による下方遷移とを表わし
ている曲線列とが、上下に図示されている。図３にはパ
ルス電圧の外の基本電圧も図示されており、該基本電圧
は、鎖線２１で図示されている所謂破壊電圧の下に位置
している。
入されており、ｔ1 でパルス時間が表わされ、ｔ2 でパ
ルス休止時間が表わされている。各線図には、夫々のパ
ルス電圧Ｕと、パルス中に流れる電流Ｉと、電流及び解
離による励起の状態と再結合による下方遷移とを表わし
ている曲線列とが、上下に図示されている。図３にはパ
ルス電圧の外の基本電圧も図示されており、該基本電圧
は、鎖線２１で図示されている所謂破壊電圧の下に位置
している。
【００２２】図２によれば、基本電圧が重畳されていな
い脈動状の直流電圧が使用されており、そのため電圧パ
ルスの間に供給導管１３を介して供給される炭素分子が
励起される。この炭素分子は解離されてイオン化され
る。使用される電圧の高さ及び使用される電圧パルスの
時間に依存して、励起の高さと、分子の解離及び電離の
範囲とが影響を受け、かつ図２の中央の曲線列で示唆さ
れている電流Ｉが流れるようになる。パルスの休止中、
つまり電圧が全く負荷されていない時間帯では、再結合
作用が優勢であり、かつ励起された分子が、浸炭作用乃
至層形成作用には寄与し得ないか又は僅かしか寄与し得
ないようなエネルギレベルに低下してしまう。このこと
は図２の曲線列から明らかであり、その場合ほぼパルス
休止時間ｔ2 に一致する曲線区分は零値を有している。
い脈動状の直流電圧が使用されており、そのため電圧パ
ルスの間に供給導管１３を介して供給される炭素分子が
励起される。この炭素分子は解離されてイオン化され
る。使用される電圧の高さ及び使用される電圧パルスの
時間に依存して、励起の高さと、分子の解離及び電離の
範囲とが影響を受け、かつ図２の中央の曲線列で示唆さ
れている電流Ｉが流れるようになる。パルスの休止中、
つまり電圧が全く負荷されていない時間帯では、再結合
作用が優勢であり、かつ励起された分子が、浸炭作用乃
至層形成作用には寄与し得ないか又は僅かしか寄与し得
ないようなエネルギレベルに低下してしまう。このこと
は図２の曲線列から明らかであり、その場合ほぼパルス
休止時間ｔ2 に一致する曲線区分は零値を有している。
【００２３】再結合プロセスのためには、またエネルギ
の富んだ状態からエネルギ的に安定した又はエネルギの
少ない状態へ復帰するためには、時間が必要である。電
圧と、（励起と解離と電離との範囲及び高さに対応し
た）パルス時間と、電圧パルス間の（再結合及び下方遷
移に対応した）休止時間とを変更することによって、炭
素流に目的に適った作用を及ぼすことができる。
の富んだ状態からエネルギ的に安定した又はエネルギの
少ない状態へ復帰するためには、時間が必要である。電
圧と、（励起と解離と電離との範囲及び高さに対応し
た）パルス時間と、電圧パルス間の（再結合及び下方遷
移に対応した）休止時間とを変更することによって、炭
素流に目的に適った作用を及ぼすことができる。
【００２４】図３には下方の曲線列に基いて、常時発生
している基本電圧Ｕｇと、その何倍も高いパルス状の直
流電圧との本発明の重畳が図示されており、該基本電圧
Ｕｇは線２１によって示唆されている、所与のプロセス
パラメータに依存する破壊電圧の下に位置している。こ
れによって励起、解離、電離、下方遷移及び再結合が影
響を受けるようになる。常時発生している基本電圧Ｕｇ
は破壊電圧の下に位置しているので、パルス状直流電圧
のパルス休止中は、図３の曲線列Ｉで表わされている様
に、電流も流れない。
している基本電圧Ｕｇと、その何倍も高いパルス状の直
流電圧との本発明の重畳が図示されており、該基本電圧
Ｕｇは線２１によって示唆されている、所与のプロセス
パラメータに依存する破壊電圧の下に位置している。こ
れによって励起、解離、電離、下方遷移及び再結合が影
響を受けるようになる。常時発生している基本電圧Ｕｇ
は破壊電圧の下に位置しているので、パルス状直流電圧
のパルス休止中は、図３の曲線列Ｉで表わされている様
に、電流も流れない。
【００２５】従って常時発生している基本電圧のために
は、アーク認識装置が必要でない。それは、この基本電
圧からはプラズマが発生し得ないからである。しかし基
本電圧によって励起された分子は、パルス状の直流電圧
のパルス休止中には、基本電圧の重畳されていない従来
技術のパルス休止中に存在しているような（図２）、エ
ネルギの少ない状態には戻らない。本発明の手段によっ
て、励起された分子はエネルギの豊んだ状態に保持さ
れ、かつこの状態から前記の分子は次のパルス中に容易
に励起、電離及び解離可能である。つまり電圧、パルス
時間及び休止時間が同一の場合には、基本電圧の重畳さ
れていない従来技術に比較して、図４に図示されている
ように、より高い炭素電流が形成される。
は、アーク認識装置が必要でない。それは、この基本電
圧からはプラズマが発生し得ないからである。しかし基
本電圧によって励起された分子は、パルス状の直流電圧
のパルス休止中には、基本電圧の重畳されていない従来
技術のパルス休止中に存在しているような（図２）、エ
ネルギの少ない状態には戻らない。本発明の手段によっ
て、励起された分子はエネルギの豊んだ状態に保持さ
れ、かつこの状態から前記の分子は次のパルス中に容易
に励起、電離及び解離可能である。つまり電圧、パルス
時間及び休止時間が同一の場合には、基本電圧の重畳さ
れていない従来技術に比較して、図４に図示されている
ように、より高い炭素電流が形成される。
【００２６】図４には横軸上に、０．０で表わされてい
る構造部分表面からの距離Ｔが表わされている。縦軸に
は炭素含有率Ｃが％で表わされている。下方の曲線２２
には、基本電圧の重畳されていないパルス状の直流電圧
の場合における関係が表わされている一方で、曲線２３
には、常時発生している基本電圧にパルス状の直流電圧
を重畳した場合の関係が表わされている。つまり表面に
おいてもまた表面から０．５ｍｍの深さまでにおいて
も、明らかにより多くの炭素が含有されている。この場
合の特性値は次のように選ばれた。つまりパルス状の直
流電圧は６００ボルト、パルス時間ｔ1の休止時間ｔ2に
対する比は１：１０、常時発生している基本電圧は１０
０Ｖである。
る構造部分表面からの距離Ｔが表わされている。縦軸に
は炭素含有率Ｃが％で表わされている。下方の曲線２２
には、基本電圧の重畳されていないパルス状の直流電圧
の場合における関係が表わされている一方で、曲線２３
には、常時発生している基本電圧にパルス状の直流電圧
を重畳した場合の関係が表わされている。つまり表面に
おいてもまた表面から０．５ｍｍの深さまでにおいて
も、明らかにより多くの炭素が含有されている。この場
合の特性値は次のように選ばれた。つまりパルス状の直
流電圧は６００ボルト、パルス時間ｔ1の休止時間ｔ2に
対する比は１：１０、常時発生している基本電圧は１０
０Ｖである。
【００２７】
【実施例】抵抗加熱体１１の内方の利用容積が０．２５
ｍ3である。図１の装置内には、長さ１５０ｍｍ、直径
１６ｍｍの合金１６ＭｎＣｒ５から成る多数の円筒形ピ
ンが、１２０分の間６００ボルトのパルス状の直流電圧
と、１００ボルトの基本電圧とに晒されている。パルス
時間はｔ1＝１００μｓ，パルス休止時間はｔ2＝１００
０μｓである。供給導管１３を介して供給されるガス混
合体の組成は、容積率で１０％のアルゴン、１０％のメ
タン及び８０％の水素である。この条件下で図４の曲線
２３に基く結果が達成された。高い炭素含有を達成する
必要のない場合には、表面においてもまた深さにおいて
も極めて迅速な浸炭が達成可能である。しかもこの場合
はより小さな電圧源乃至電流源を使用することができ
る。
ｍ3である。図１の装置内には、長さ１５０ｍｍ、直径
１６ｍｍの合金１６ＭｎＣｒ５から成る多数の円筒形ピ
ンが、１２０分の間６００ボルトのパルス状の直流電圧
と、１００ボルトの基本電圧とに晒されている。パルス
時間はｔ1＝１００μｓ，パルス休止時間はｔ2＝１００
０μｓである。供給導管１３を介して供給されるガス混
合体の組成は、容積率で１０％のアルゴン、１０％のメ
タン及び８０％の水素である。この条件下で図４の曲線
２３に基く結果が達成された。高い炭素含有を達成する
必要のない場合には、表面においてもまた深さにおいて
も極めて迅速な浸炭が達成可能である。しかもこの場合
はより小さな電圧源乃至電流源を使用することができ
る。
【図１】本発明の方法を実施するための装置の概略図で
ある。
ある。
【図２】従来技術に基くパルス−プラズマ法を説明する
ための図表である。
ための図表である。
【図３】本発明のパルス−プラズマ法を説明するための
線図である。
線図である。
【図４】従来技術の方法と本発明の方法との対照を示す
別の線図である。
別の線図である。
１ 真空炉 ２ 炉室 ２ａ 炉カバー ２ｂ 底部 ３ 熱遮断装置 ３ａ 側壁 ４ アノード ５ 絶縁ブッシング ６ 支持ロッド ７ カソード ８ 半製品 ９ 電流供給装置 １０ 制御装置 １１ 抵抗加熱体 １２ 電流源 １３ 供給導管 １４ ガス源 １５ 真空ポンプ １６ 吸込導管 １７ 開口 １８ 遮断スライダ １９ 液体タンク ２０ 開口 ２１ 鎖線 ２２，２３ 曲線 Ｃ 炭素含有率 Ｉ 電流 ｔ 時間 ｔ1 パルス時間 ｔ2 パルス休止時間 Ｔ 表面からの距離 Ｕ パルス電圧 Ｕｇ 基本電圧
Claims (7)
- 【請求項１】 ０．１ミリバールと３０ミリバールとの
間の圧力及び２００ボルトと２０００ボルトとの間、殊
に３００ボルトと１０００ボルトとの間のパルス電圧
で、炭素を含んだ雰囲気内で、パルス状に運転されるプ
ラズマ放電装置を用い浸炭可能な材料、殊に鋼材から成
る構造部材を浸炭する方法において、 パルス電圧に、破壊電圧の下に位置する、常時発生して
いる基本電圧を重畳することを特徴とする、パルス状に
運転されるプラズマ放電装置を用いて浸炭可能な材料か
ら成る構造部材を浸炭する方法。 - 【請求項２】 基本電圧のためにパルス電圧の２％と３
５％との間の値を選択することを特徴とする、請求項１
記載の方法。 - 【請求項３】 基本電圧として１０ボルトと１５０ボル
トとの間、殊に２０ボルトと１００ボルトとの間の値を
有する直流電圧を選択することを特徴とする、請求項１
記載の方法。 - 【請求項４】 パルス時間ｔ1の休止時間ｔ2に対する比
を、４：１と１：１００との間で選択することを特徴と
する、請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 パルス時間を５０μｓと２００μｓとの
間に、休止時間を５００μｓと２０００μｓとの間に夫
々選択することを特徴とする、請求項３記載の方法。 - 【請求項６】 夫々容積比で２乃至５０％のアルゴン、
３乃至５０％のガス状炭素、残量が水素である雰囲気内
でプラズマ放電を行うことを特徴とする、請求項１記載
の方法。 - 【請求項７】 夫々容積比で１０乃至３０％のアルゴ
ン、１０乃至３０％のガス状炭素、残量が水素である雰
囲気内でプラズマ放電を行うことを特徴とする、請求項
１記載の方法。
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| DE4427902A DE4427902C1 (de) | 1994-08-06 | 1994-08-06 | Verfahren zum Aufkohlen von Bauteilen aus kohlungsfähigen Werkstoffen mittels einer impulsförmig betriebenen Plasmaentladung |
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