RU1812239C - Способ обработки металлических изделий в вакууме - Google Patents

Abstract

Использование: нанесение износостойких покрытий с сохранением исходной шероховатости обрабатываемой поверхности, может быть использовано в машиностроении . Сущность изобретени : в способе обработки очистку, активацию и нагрев обрабатываемой поверхности осуществл ют ионами газов несамосто тельного газового разр да при плотности ионного тока 15-200 А/м2 и давлении газа 1,33- ,33 Па. Возбуждение несамосто тельного газового разр да осуществл ют путем инжек- ции электронов в рабочий объем из плазмы дугового разр да с нерасходуемым полым термоэмиссионным катодом, через который подают плазмообразующий газ. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к области технологии получени  износостойких покрытий в вакууме и.может найти применение в машиностроении и металлообработке дл  повышени  срока службы металлорежущих инструментов и деталей машин, подвергающихс  износу.

Цель изобретени  - повышение качества обработки за счет увеличени  адгезии наносимых покрытий при сохранении исходной шероховатости обрабатываемой поверхности ,

Автономный дуговой разр д с нерасходуемым полым термоэмиссионным катодом зажигают дл  создани  плотной сильноионизованной плазмы с энерги ми электронов от единиц до дес тков электронвольт, Электроны с такими энерги ми наиболе.е эффективно ионизируют газ. Инжектиру  плазму дугового разр да в рабочую камеру при давлении 1,33 -10-1,33 Па и прикладыва  напр жение между электродами, раз- мещенными в камере, вынуждают электроны инжектированной плазмы дугового разр да ускор тьс  и поддерживать ионизацию газа. При этом количество электронов в разр де возрастает, и в объеме возникает несамосто тельный газовый.разр д , который прекращаетс  при прекращении инжекции плазмы в объем камеры. Проведение процесса бомбардировки повер- хности ионами несамосто тельного газового разр да при давлени х газа 1,33- ,33 Па обусловлено тем, что при давлении более 1,33 Па поток возвращаемых на очищаемую поверхность распыленных частиц существенно возрастает, что снижает производительность и качество очистки. При давлении газа менее 1,33 Па несамосто тельный разр д гаснет.

Подачу плазмообразующего газа через полый катод осуществл ют дл  горени  несамосто тельного газового разр да в интервале давлений 1,33 ,33 Па и плотностей тока 15-200 А/м2

В указанном диапазоне плотности ионного тока (15-200 А/м2) на поверхности изу делий обеспечиваетс  достаточно высокое

СО

С

00

-А

N5 ГО СО Ю

качество очистки, т.к. могут быть обеспечены услови  преобладани  процесса ионного распылени  загр знений над процессом адсорбции молекул остаточного газа, посто н- но поступающих на очищаемую поверхность.

Способ по сн етс  таблицей.

Обработка изделий поданному способу осуществл етс  следующим образом.

Обрабатываемые издели  (например, фасонные резцы, изготовленные из стали Р6М5), очищенные от загр знений, размещают на подложкодержателе, изолированном от корпуса вакуумной камеры и подключенном к отрицательному полюсу источника электропитани , вакуумна  камера откачиваетс  до давлени  1,33 10-3 Па форвакуумным и диффузионным насосами, затем через систему газопитани  в полый катод несамосто тельного дугового разр - да, изготовленный из тугоплавкого материала , подают плазмообразующий газ, например аргон, а на издели  подают отрицательный потенциал относительно стенок вакуумной камеры. Полый катод несамосто-  тельного дугового разр да разогревают до температур термоэмиссии и зажигают несамосто тельный дуговой разр д с нерасходуемым полым термоэмиссионным катодом.

Плазму, создаваемую в дуговом разр - де, инжектируют в вакуумную камеру, и зажигают несамосто тельный газовый разр д.

Электроны плазмы ускор ютс  к аноду, сталкиваютс  с атомами и дополнительно ионизуют газ, а ионы ускор ютс  к катоду- изделию и бомбардируют его, очища , активиру  и разогрева  поверхность обрабатываемых изделий.

... . :.

Затем подачу плазмообразующего газа прекращают, дуговой разр д гаснет, гаснет несамосто тельный газовый разр д, подают в камеру реакционный газ (например, азот), осуществл ют испарение металла, на- пример, титана, образующего соединение с реакционным газом, производ т ионизацию его паров и осаждают покрытие типа TIN до толщины 5 мкм,

В насто щее врем  на отечественных заводах примен ютс  установки ПУСК, Булат , ННВ6.6-И1, в которых реализуетс  способ обработки изделий, включающий бомбардировку поверхности изделий ионами , извлекаемыми из плазмы вакуумной дуги , при этом при бомбардировке происходит осаждение микрокапель материала катода на поверхность изделий и конденсаци  покрытий типа TiN.

Покрыти , полученные по этому способу в этих установках, обладают шероховатостью 0,25-0,35 мкм. Микрокапельна  фаза в покрыти х снижает их адгезию.

Применение данного способа позволит:

- повысить производительность процесса обработки изделий на 30-50%;

- повысить работоспособность изделий с покрыти ми в 1,5-2 раза.

Claims (3)

1. Способ обработки металлических изделий в вакууме, включающий подачу плазмообразующего газа в рабочую камеру, возбуждение газового разр да, очистку поверхности обрабатываемых изделий бомбардировкой ускоренными ионами плазмы газового разр да, нагрев изделий и конденсацию покрытий из плазмы металлов наносимых покрытий в среде реакционного газа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества обработки за счет увеличени  адгезии наносимых покрытий при сохранении исходной шероховатости обрабатываемой поверхности, газовый разр д возбуждают при давлении плазмообразующего газа 1,33-10 2-1,33 Па путем инжекции электронов из плазмы автономного несамосто тельного дугового разр да с полым нерасходуемым термоэмиссионным катодом, а очистку поверхности и ее нагрев осуществл ют при плотности тока 15-200 А/м.

2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что горение газового разр да осуществл ют между стенками вакуумной камеры и обрабатываемыми издели ми. .

3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что в качестве пдазмообразующего газа используют аргон, азот или их смесь с водородом.