RU2026413C1 - Method of heating of electric conducting products in working chamber - Google Patents
Method of heating of electric conducting products in working chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2026413C1 RU2026413C1 SU5054038A RU2026413C1 RU 2026413 C1 RU2026413 C1 RU 2026413C1 SU 5054038 A SU5054038 A SU 5054038A RU 2026413 C1 RU2026413 C1 RU 2026413C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working chamber
- plasma
- products
- negative potential
- heating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ионно-плазменной технологии и может быть использовано для нагрева массивных изделий до рабочей температуры перед их химико-термической обработкой, а также перед их ионной очисткой и последующим нанесением покрытий. The invention relates to ion-plasma technology and can be used to heat bulk products to operating temperature before their chemical-thermal treatment, as well as before their ion cleaning and subsequent coating.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ нагрева электропроводящих изделий в рабочей вакуумной камере, включающий заполнение рабочей камеры с расположенными внутри нее изделиями металлической плазмой вакуумно-дугового разряда и подачу на изделия отрицательного потенциала, превышающего критическую величину, при котором скорость распыления бомбардирующими поверхность изделий ионами металла превышает скорость конденсации металла на поверхности [1]. Он позволяет одновременно очищать поверхность изделий от загрязнений и нагревать изделия до рабочей температуры перед нанесением упрочняющих покрытий. При обработке массивных изделий доза облучения ионами, необходимая для их нагрева, в десятки раз превышает дозу облучения, необходимую для очистки. В результате происходит растравливание поверхности и снижение класса чистоты обработки поверхности изделий, а в случае нагрева режущего инструмента - затупление его режущих кромок. Растравливание поверхности и затупление кромок обусловлены высокими коэффициентами распыления ионами металла и ионами используемых в технологических процессах тяжелых газов (азот, кислород, аргон и другие) и являются недостатком способа. The closest in technical essence to the present invention is a method of heating electrically conductive products in a working vacuum chamber, comprising filling the working chamber with the articles inside it with a metal plasma of a vacuum-arc discharge and supplying a negative potential to the products in excess of a critical value at which the spraying speed bombards the surface metal ions exceeds the rate of metal condensation on the surface [1]. It allows you to simultaneously clean the surface of the product from contamination and heat the product to operating temperature before applying hardening coatings. When processing massive products, the dose of ion irradiation required to heat them is ten times higher than the radiation dose required for cleaning. As a result, surface etching and a decrease in the cleanliness class of the surface treatment of products occur, and in the case of heating the cutting tool, blunting its cutting edges. Surface etching and blunting of the edges are caused by high sputtering ratios by metal ions and ions of heavy gases used in technological processes (nitrogen, oxygen, argon and others) and are a disadvantage of the method.
Целью изобретения является исключение растравливания поверхности изделий и затупления острых режущих кромок при ионно-плазменном нагреве изделий. The aim of the invention is to eliminate the etching of the surface of the product and the blunting of sharp cutting edges during ion-plasma heating of the products.
Достигается это тем, что в способе нагрева электропроводящих изделий в рабочей камере, включающем заполнение рабочей камеры с расположенными внутри нее изделиями плазмой и обработку поверхности изделий ускоренными ионами из плазмы посредством подачи на них отрицательного потенциала, рабочую камеру заполняют водородный и/или гелиевой плазмой. This is achieved by the fact that in the method of heating the electrically conductive products in the working chamber, including filling the working chamber with plasma located inside it and processing the surface of the articles with accelerated ions from the plasma by supplying them with a negative potential, the working chamber is filled with hydrogen and / or helium plasma.
Целесообразно заполнять рабочую камеру водородной и/или гелиевой плазмой одного из типов электрического газового разряда. It is advisable to fill the working chamber with hydrogen and / or helium plasma of one of the types of electric gas discharge.
Если рабочая камера выполнена из электропроводящего материала, то отрицательный потенциал на изделия можно подавать относительно рабочей камеры. If the working chamber is made of electrically conductive material, then the negative potential for the products can be supplied relative to the working chamber.
Подавать отрицательный потенциал на изделия, расположенные внутри диэлектрической рабочей камеры, возможно относительно введенного в плазму вспомогательного электрода. It is possible to apply a negative potential to products located inside the dielectric working chamber relative to the auxiliary electrode introduced into the plasma.
При заполнении рабочей камеры водородной и/или гелиевой плазмой электродного электрического газового разряда, целесообразно отрицательный потенциал на изделия подавать относительно одного из электродов газового разряда. When filling the working chamber with hydrogen and / or helium plasma of an electrode electric gas discharge, it is advisable to apply a negative potential to the products relative to one of the electrodes of the gas discharge.
При заполнении рабочей камеры с расположенными внутри нее изделиями водородной и/или гелиевой плазмой, и при подаче на изделия отрицательного потенциала поверхность изделий бомбардируется ионами водорода и/или гелия. Из-за малой массы ионов водорода и гелия коэффициенты распыления ими различных материалов прекращают возрастать с энергией ионов уже при энергиях в сотни эВ. Их максимальные коэффициенты распыления в десятки раз меньше коэффициентов распыления ионами металлов и ионами любых других газов при энергиях около 1 кэВ, соответствующих обычным потенциалам на изделиях при ионно-плазменном нагреве. Поэтому при нагреве изделий ионами водорода и/или гелия до необходимой температуры количество распыленного материала не превышает необходимый для ионной очистки величины. В случае необходимости после нагрева массивных изделий предлагаемым способом их поверхность может быть дополнительно очищена любым известным способом, например, в результате обработки источником пучка ионов или быстрых нейтральных молекул, или в результате заполнения рабочей камеры металлической или, например, аргоновой плазмой и подачи на изделие отрицательного потенциала. При заполнении рабочей камеры водородной и/или гелиевой плазмой возможно также увеличить скорость нагрева изделий путем повышения потенциала, соответственно, и энергии ионов, так как это не приводит к росту интенсивности распыления. Последнюю можно снизить, уменьшая концентрацию плазмы (например, снижая ток генерирующего плазму электрического газового разряда) и повышая одновременно энергию ионов. When filling the working chamber with hydrogen and / or helium plasma products located inside it, and when negative potential is applied to the products, the surface of the products is bombarded with hydrogen and / or helium ions. Due to the small mass of hydrogen and helium ions, the sputtering coefficients of various materials cease to increase with ion energy even at energies of hundreds of eV. Their maximum sputtering coefficients are ten times less than the sputtering coefficients of metal ions and ions of any other gases at energies of about 1 keV, corresponding to the usual potentials on products with ion-plasma heating. Therefore, when products are heated by hydrogen and / or helium ions to the required temperature, the amount of atomized material does not exceed the amount required for ion cleaning. If necessary, after heating the bulk products by the proposed method, their surface can be further cleaned by any known method, for example, as a result of treatment by a source of a beam of ions or fast neutral molecules, or as a result of filling the working chamber with metal or, for example, argon plasma and applying negative potential. When filling the working chamber with hydrogen and / or helium plasma, it is also possible to increase the heating rate of products by increasing the potential, respectively, and ion energy, since this does not increase the spray intensity. The latter can be reduced by decreasing the plasma concentration (for example, by reducing the current of the plasma-generating electric gas discharge) and simultaneously increasing the ion energy.
Способ осуществляется следующим образом. Внутри рабочей камеры на оснастке устанавливают изделия, камеру герметизируют, откачивают до давления около 10-3 Па и заполняют водородной и/или гелиевой плазмой. Если для этого используется электрический газовый разряд, например, двухступенчатый вакуумно-дуговой разряд с интегрально-холодным катодом, то предварительно камеру заполняют водородом и/или гелием до рабочего давления 0,1-10 Па, между катодом и анодом прикладывают напряжение источника питания и с помощью поджигающего устройства инициируют газовый разряд. Далее на изделия подают отрицательный потенциал, например, относительно рабочей камеры и греют изделия бомбардировкой ионами водорода и/или гелия до необходимой температуры.The method is as follows. Inside the working chamber, equipment is mounted on a snap, the chamber is sealed, pumped to a pressure of about 10 -3 Pa and filled with hydrogen and / or helium plasma. If an electric gas discharge is used for this, for example, a two-stage vacuum-arc discharge with an integrated cold cathode, then the chamber is preliminarily filled with hydrogen and / or helium to a working pressure of 0.1-10 Pa, a voltage of the power source is applied between the cathode and anode and Using an ignition device, a gas discharge is initiated. Then, negative potential is applied to the products, for example, with respect to the working chamber, and the products are heated by bombardment with hydrogen and / or helium ions to the required temperature.
Приведем пример конкретной реализации способа для нагрева 35-ти цилиндрических фрез диаметром 9 см и высотой 9 см из стали Р6М5 до температуры 500оС с последующими очисткой ионами аргона и нанесением упрочняющего покрытия из нитрида титана. Использовалась установка ННВ-6.6., один из электродуговых испарителей, который снабжен проницаемой для электронов и непроницаемой для ионов металла перегородкой между катодом и камерой. Камера заполнялась гелием при давлении 0,5 Па, зажигался разряд и на изделия подавался отрицательный потенциал 1500 В по отношению к камере. При токе дуги 150 А время нагрева фрезы до 500оС в гелиевой плазме составило 50 мин. Далее гелий заменяли на аргон и очищали поверхность ионами аргона в течение 5 мин. Затем наносили покрытие из нитрида титана толщиной 5 мкм при токе дуги 100 А, опорном напряжении -150 В и давлении азота 0,3 Па.Here a particular example of the method for heating the 35-cylindrical cutters diameter of 9 cm and a height of 9 cm from the steel R6M5 to a temperature of 500 C, followed by cleaning with argon ions, and applying a reinforcing coating of titanium nitride. We used the NNV-6.6. Installation, one of the electric arc evaporators, which is equipped with a barrier permeable to electrons and impermeable to metal ions between the cathode and the chamber. The chamber was filled with helium at a pressure of 0.5 Pa, a discharge was ignited, and a negative potential of 1500 V with respect to the chamber was supplied to the products. When an arc current of 150 A milling time of heating up to 500 C in a helium plasma was 50 min. Then, helium was replaced by argon and the surface was cleaned with argon ions for 5 min. Then a coating of titanium nitride with a thickness of 5 μm was applied at an arc current of 100 A, a reference voltage of -150 V and a nitrogen pressure of 0.3 Pa.
Для сравнения наносили покрытие на вторую партию из 35-ти таких же фрез, при этом предварительно производили очистку и нагрев по известному способу, т.е. ионами титана при давлении 5˙10-3 Па, напряжении 1,2 кВ, токе дуги ВОА.For comparison, a second batch of 35 of the same cutters was coated, while cleaning and heating were preliminarily carried out by a known method, i.e. titanium ions at a pressure of 5˙10 -3 Pa, a voltage of 1.2 kV, and an arc current of VOA.
Затем производили стойкостные испытания фрез с двумя различными вариантами нагрева и очистки. Испытания показали, что стойкость инструмента, обработанного по предлагаемому способу, увеличилась в 1,3-1,5 раз. При этом при обработке по известному способу радиус скругления режущей кромки уменьшился на 3-4 мкм, а при обработке по предлагаемому способу не изменился. Then, persistent tests of mills were carried out with two different heating and cleaning options. Tests showed that the resistance of the tool processed by the proposed method increased by 1.3-1.5 times. In this case, when processing by the known method, the radius of rounding of the cutting edge decreased by 3-4 μm, and when processing by the proposed method did not change.
По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет сохранить исходный класс чистоты обработки поверхности нагреваемых изделий, избежать затупления режущих кромок инструмента, а также повысить интенсивность нагрева изделий при ограниченных концентрации плазмы и соответственно токе ионов в цепи изделий. Compared with the known, the proposed method allows you to maintain the original class of surface finish of the heated products, to avoid blunting the cutting edges of the tool, and to increase the intensity of heating products with limited plasma concentration and, accordingly, the ion current in the product chain.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5054038 RU2026413C1 (en) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | Method of heating of electric conducting products in working chamber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5054038 RU2026413C1 (en) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | Method of heating of electric conducting products in working chamber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2026413C1 true RU2026413C1 (en) | 1995-01-09 |
Family
ID=21609199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5054038 RU2026413C1 (en) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | Method of heating of electric conducting products in working chamber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2026413C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542211C2 (en) * | 2013-02-05 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Plant for processing of nanocomposites in hydrogen plasma |
| RU2547088C2 (en) * | 2013-02-05 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Method of processing nanocomposites in hydrogen plasma |
| RU2553745C2 (en) * | 2013-02-05 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Apparatus for hydrogen absorption of thin-film composites in hydrogen plasma and method for hydrogen absorption of thin-film composites in hydrogen plasma using same |
| RU2560898C2 (en) * | 2013-03-12 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Plant for processing of nanocomposites in hydrogen plasma |
| RU2573624C2 (en) * | 2014-01-09 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Quartz reactor to research temperature dependence of electric resistance of highly resistive objects |
-
1992
- 1992-07-09 RU SU5054038 patent/RU2026413C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Дороднов А.М., Петросов В.А. О физических принципах и типах вакуумных технологических плазменных устройств. Журнал технической физики, 1981, т.51, N 3, с.504-524. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542211C2 (en) * | 2013-02-05 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Plant for processing of nanocomposites in hydrogen plasma |
| RU2547088C2 (en) * | 2013-02-05 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Method of processing nanocomposites in hydrogen plasma |
| RU2553745C2 (en) * | 2013-02-05 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Apparatus for hydrogen absorption of thin-film composites in hydrogen plasma and method for hydrogen absorption of thin-film composites in hydrogen plasma using same |
| RU2560898C2 (en) * | 2013-03-12 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Plant for processing of nanocomposites in hydrogen plasma |
| RU2573624C2 (en) * | 2014-01-09 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Quartz reactor to research temperature dependence of electric resistance of highly resistive objects |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5015493A (en) | Process and apparatus for coating conducting pieces using a pulsed glow discharge | |
| US5503725A (en) | Method and device for treatment of products in gas-discharge plasma | |
| US4844775A (en) | Ion etching and chemical vapour deposition | |
| US5294322A (en) | Electric arc coating device having an additional ionization anode | |
| EP0510340B1 (en) | Method for removing material from a surface in a vacuum chamber | |
| JP2000256845A5 (en) | ||
| RU97108626A (en) | METHOD OF FORMING A CARBON DIAMOND-LIKE COATING IN A VACUUM | |
| AU2006349512B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing cleaned substrates or clean substrates which are further processed | |
| CA3047905A1 (en) | Plasma corridor for high volume pe-cvd processing | |
| RU2026413C1 (en) | Method of heating of electric conducting products in working chamber | |
| WO2002078407A3 (en) | Neutral particle beam processing apparatus | |
| US6083356A (en) | Method and device for pre-treatment of substrates | |
| JP2003073814A (en) | Film forming apparatus | |
| EP1639149A4 (en) | A method for forming a superhard amorphous carbon coating in vacuum | |
| AU734117B2 (en) | Rotary apparatus for plasma immersion-assisted treament of substrates | |
| US6033586A (en) | Apparatus and method for surface treatment | |
| RU2052538C1 (en) | Method for vacuum deposition of metallized coating on dielectric substrates | |
| RU2450083C2 (en) | Plant for vacuum ion-plasma treatment of long components | |
| Borisov et al. | Effective processes for arc-plasma treatment in large vacuum chambers of technological facilities | |
| RU2454485C1 (en) | Method of pulse-periodic ion treatment of metal ware, and device for its implementation | |
| RU2711065C1 (en) | Ion cleaning method in crossed electric and magnetic fields before vacuum ion-plasma treatment | |
| JP2849831B2 (en) | Plasma CVD equipment | |
| RU2063472C1 (en) | Method and apparatus for plasma treatment of pieces | |
| RU2026414C1 (en) | Method for article treatment | |
| CA3047917C (en) | Pvd system with remote arc discharge plasma assisted process |