RU2039845C1 - Способ вакуумной обработки внутренней поверхности труб - Google Patents
Способ вакуумной обработки внутренней поверхности труб Download PDFInfo
- Publication number
- RU2039845C1 RU2039845C1 SU5054026A RU2039845C1 RU 2039845 C1 RU2039845 C1 RU 2039845C1 SU 5054026 A SU5054026 A SU 5054026A RU 2039845 C1 RU2039845 C1 RU 2039845C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- discharge
- magnetic
- tube
- electrodes
- range
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к способам ионно-плазменной обработки конструкционных материалов. Сущность изобретения: с целью повышения коррозионной стойкости способ вакуумной обработки внутренней поверхности труб включает коаксиальное размещение разрядных электродов, в качестве одного из которых использовано обрабатываемое изделие, инициирование вакуумного электрического разряда между электродами путем создания разрядности потенциалов и воздействие плазмы разряда на внутреннюю поверхность изделия. Разность потенциалов создают между катодом-изделием, изготовленным из немагнитной нержавеющей стали, и анодом, изготовленным из немагнитного материала с длиной не меньше длины обрабатываемого изделия, а воздействие плазмы осуществляют при наложении на разрядную зону скрещенного с электрическим магнитного поля, при этом плотность тока разряда поддерживают равной 15-20 мА/см2 давление азота равным 2 5 Па, а магнитную индукцию равной 10 20 мТл. 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам ионно-плазменной обработки конструкционных материалов.
Известен способ обработки поверхности деталей [1]
Известен также способ нанесения покрытий на внутреннюю поверхность полых деталей [2] взятый в качестве прототипа. Данный способ включает коаксиальное размещение разрядных электродов, в качестве одного из которых использовано обрабатываемое изделие, инициирование вакуумного электрического разряда между электродами путем создания разности потенциалов и воздействие плазмы разряда на внутреннюю поверхность изделия. В основе этого способа лежит принцип катодного распыления в тлеющем разряде. В результате создается защитное покрытие с недостаточной коррозионной стойкостью.
Известен также способ нанесения покрытий на внутреннюю поверхность полых деталей [2] взятый в качестве прототипа. Данный способ включает коаксиальное размещение разрядных электродов, в качестве одного из которых использовано обрабатываемое изделие, инициирование вакуумного электрического разряда между электродами путем создания разности потенциалов и воздействие плазмы разряда на внутреннюю поверхность изделия. В основе этого способа лежит принцип катодного распыления в тлеющем разряде. В результате создается защитное покрытие с недостаточной коррозионной стойкостью.
Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости обрабатываемой поверхности труб.
Цель достигается тем, что в известном способе вакуумной обработки внутренней поверхности труб, включающем коаксиальное размещение разрядных электродов, в качестве одного из которых использовано обрабатываемое изделие, инициирование вакуумного электрического разряда между электродами путем создания разности потенциалов и воздействие плазмы разряда на внутреннюю поверхность изделия, создают разность потенциалов между катодом-изделием, изготовленным из немагнитной нержавеющей стали, и анодом, изготовленным из немагнитного материала с длиной не меньше длины обрабатываемого изделия, а воздействие плазмы осуществляют при наложении на разрядную зону скрещенного с электрическим магнитного поля, при этом плотность j тока разряда поддерживают равной 15-20 мА/см2, давление Р азота равным 2-5 Па, а магнитную индукцию В равной 10-20 мТл.
Способ осуществляется путем ионного азотирования в разряде низкого давления. При реализации магнетронного разряда между внутренней поверхностью трубы и разрядным электродом-анодом образующиеся ионы азота, ускоряясь в катодном падении, попадают на внутреннюю поверхность трубы. Часть этих ионов, диффундируя внутрь, приводят к образованию в поверхностном слое устойчивых нитридных соединений, которые и обуславливают изменение его свойств. Поскольку магнетронный разряд зажигается на всей поверхности трубы, для него характерна высокая степень однородности параметров плазмы как в осевом, так в азимутальном направлениях, а присутствие магнитного поля обуславливает существенно большие значения порогового тока перехода в дуговой режим горения, то это позволяет проводить обработку труб, длина которых превышает в несколько раз предельную длину труб, обработанных в обычном тлеющем разряде. Достоинством использования разряда такого типа является также возможность выбора соответствующего размера длины соленоида, локализация разряда на промежутке трубы заданной длины. Это в отличие от обычного тлеющего разряда позволяет повысить плотность разрядного тока на трубе, а, следовательно, и температуру поверхности, и делает также возможным обработку труб практически любой длины при перемещении соленоида по трубе. Выбор длины электрода равной или большей длины трубы обеспечивает ионную обработку трубы по всей ее длине, включая края.
Оптимальный диапазон температуры нержавеющей стали, при котором в результате ионного азотирования достигается повышение ее коррозионной стойкости, лежит в пределах Т 520-570оС. В магнетронном разряде поверхность катодного электрода разогревается при попадании на нее ионов, ускоренных в катодном падении потенциала. Особенностью разряда такого типа является то, что ионный ток на катод практически равен току разряда, а падение потенциала в разряде сосредоточено в катодном слое. Поэтому, варьируя плотностью разрядного тока и напряжением горения разряда, можно изменять температуру внутренней поверхности трубы в разряде и тем самым добиваться необходимой для достижения требуемого эффекта температуры. Как показали эксперименты, для достижения вышеуказанного диапазона температуры внешние параметры разряда (плотность тока, давление и величина индукции магнитного поля) находятся в пределах: j 15-20 мА/см2; Р 2-5 Па; В 10-20 мТл. Изменение плотности тока прямо влияет на изменение температуры, поскольку при этом пропорционально изменяется плотность ионного тока на внутреннюю поверхность трубы. Давление газа и индукция магнитного поля влияют на температуру опосредованно через изменение напряжения горения или катодного падения, определяющего величину энергии ионов. При установке давления и индукции магнитного поля ниже указанных пределов возникают проблемы обеспечения устойчивого горения разряда, а величина плотности разрядного тока не может достигнуть требуемых значений. При превышении Р и В указанных пределов напряжение горения уменьшается до таких величин, что для достижения необходимой температуры приходится значительно повышать плотность тока разряда, величина которого в магнетронном разряде хотя и превышает в несколько раз аналогичный параметр обычного тлеющего разряда, однако также ограничена возникновением катодного пятна и переходом в дуговой режим.
На чертеже показана электродная схема устройства, реализующего данный способ.
Диффузионный разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях зажигается в промежутке между внутренней поверхностью трубы 1 и немагнитным анодом 2 для создания в межэлектродном промежутке с помощью соленоида 3 продольного магнитного поля. Одновременно в эту область напускается азот. Образующиеся в разряде ионы азота, ускоряясь в катодном слое, попадают на внутреннюю поверхность трубы 1 и диффундируют внутрь. При этом в поверхностном слое образуются устойчивые соединения азота, обуславливающие изменения поверхностных свойств обрабатываемых изделий. Использование магнетронного разряда для этих целей позволяет реализовать обработку по всей внутренней поверхности трубы. При этом снимаются ограничения по диаметру и длине трубы и значительно упрощается оборудование для ионного азотирования, поскольку необходимое разрежение создается непосредственно внутри трубы.
Направленное изменение свойств при обработке нержавеющей стали обусловлено режимом обработки. Так в результате проведенных нами исследований было обнаружено, что при обработке трубы из немагнитной нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т магнетронным разрядном с плотностью тока 15-20 мА/см, при давлении азота 2-5 Па в магнитном поле 15-20 мТл скорость коррозии внутренней поверхности снижается в десятки раз. Глубина модифицированного слоя зависит от времени обработки, которое достигает нескольких часов.
Claims (1)
- СПОСОБ ВАКУУМНОЙ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ, включающий коаксиальное размещение разрядных электродов, в качестве одного их которых использовано обрабатываемое изделие, инициирование вакуумного электрического разряда между электродами путем создания разности потенциалов и воздействие плазмы разряда на внутреннюю поверхность изделия, отличающийся тем, что разность потенциалов создают между катодом изделием, изготовленным из немагнитной нержавеющей стали, и анодом, изготовленным из немагнитного материала с длиной не меньше длины обрабатываемого изделия, а воздействие плазмы осуществляют при наложении на разрядную зону скрещенного с электрическим магнитного поля, при этом плотность тока разряда поддерживают равной 15 20 мА/см 2, давление азота 2 5 Па, а магнитную индукцию 10 20 мТл.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5054026 RU2039845C1 (ru) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | Способ вакуумной обработки внутренней поверхности труб |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5054026 RU2039845C1 (ru) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | Способ вакуумной обработки внутренней поверхности труб |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2039845C1 true RU2039845C1 (ru) | 1995-07-20 |
Family
ID=21609191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5054026 RU2039845C1 (ru) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | Способ вакуумной обработки внутренней поверхности труб |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2039845C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455386C1 (ru) * | 2011-09-20 | 2012-07-10 | Закрытое акционерное общество "Торговый дом ПКНМ" | Способ обработки длинномерной стальной детали |
WO2014017956A2 (ru) * | 2012-07-26 | 2014-01-30 | Обществос Ограниченной Ответственностью "Новые Композиционные Технологии" | Способ изготовления напорной комбинированной трубы |
RU2590439C1 (ru) * | 2015-02-03 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ азотирования изделия из стали в плазме тлеющего разряда |
RU2799184C1 (ru) * | 2022-09-19 | 2023-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" | Способ генерации низкотемпературной плазмы в узких протяженных металлических трубках |
-
1992
- 1992-07-08 RU SU5054026 patent/RU2039845C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Заявка Японии N 59-50751, кл. C 23C 14/00, 1984. * |
2. Заявка ЕПВ N 0298157, кл. C 23C 14/32, 1989. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455386C1 (ru) * | 2011-09-20 | 2012-07-10 | Закрытое акционерное общество "Торговый дом ПКНМ" | Способ обработки длинномерной стальной детали |
WO2014017956A2 (ru) * | 2012-07-26 | 2014-01-30 | Обществос Ограниченной Ответственностью "Новые Композиционные Технологии" | Способ изготовления напорной комбинированной трубы |
WO2014017956A3 (ru) * | 2012-07-26 | 2014-06-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Композиционные Технологии" | Способ изготовления напорной комбинированной трубы |
RU2590439C1 (ru) * | 2015-02-03 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ азотирования изделия из стали в плазме тлеющего разряда |
RU2799184C1 (ru) * | 2022-09-19 | 2023-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" | Способ генерации низкотемпературной плазмы в узких протяженных металлических трубках |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5015493A (en) | Process and apparatus for coating conducting pieces using a pulsed glow discharge | |
US6497803B2 (en) | Unbalanced plasma generating apparatus having cylindrical symmetry | |
US5503725A (en) | Method and device for treatment of products in gas-discharge plasma | |
JP4722486B2 (ja) | 高蒸着速度スパッタリング | |
JP4619464B2 (ja) | 低電圧アーク放電からのイオンを用いて基体を処理するための方法および装置 | |
US4551221A (en) | Vacuum-arc plasma apparatus | |
US4122347A (en) | Ion source | |
Grusdev et al. | Universal plasma electron source | |
RU2039845C1 (ru) | Способ вакуумной обработки внутренней поверхности труб | |
Aksenov et al. | Transformation of axial vacuum-arc plasma flows into radial streams and their use in coating deposition | |
RU2413033C2 (ru) | Способ плазменного азотирования изделия из стали или из цветного сплава | |
US20040135485A1 (en) | Dipole ion source | |
RU2167466C1 (ru) | Плазменный источник ионов и способ его работы | |
RU87065U1 (ru) | Устройство для создания однородной газоразрядной плазмы в технологических вакуумных камерах больших объемов | |
RU2058429C1 (ru) | Способ напыления пленок | |
Mukherjee et al. | Sheath assisted nitrogen ion implantation and diffusion hardening for surface treatment of metals | |
RU2026413C1 (ru) | Способ нагрева электропроводящих изделий в рабочей камере | |
Morosoff et al. | Plasma polymerization of tetrafluoroethylene. III. Capacitive audio frequency (10 kHz) and AC discharge | |
Bakeev et al. | Operation Features of a Nonself-Sustained Glow Discharge in a Tube Initiated by a Focused Electron Beam in the Forevacuum Pressure Range | |
Akhmadeev et al. | Plasma sources based on a low-pressure arc discharge | |
RU2116707C1 (ru) | Устройство для создания низкотемпературной газоразрядной плазмы | |
RU2799184C1 (ru) | Способ генерации низкотемпературной плазмы в узких протяженных металлических трубках | |
JPH06506986A (ja) | ガス放電プラズマ中での製品の処理方法と装置 | |
SU751158A1 (ru) | Способ ионной цементации стальных деталей | |
RU2096856C1 (ru) | Способ получения ионного пучка и устройство для его осуществления |