RU2156831C1 - Method of improving corrosion resistance of steel-based cutting tools - Google Patents

Method of improving corrosion resistance of steel-based cutting tools Download PDF

Info

Publication number
RU2156831C1
RU2156831C1 RU99101521A RU99101521A RU2156831C1 RU 2156831 C1 RU2156831 C1 RU 2156831C1 RU 99101521 A RU99101521 A RU 99101521A RU 99101521 A RU99101521 A RU 99101521A RU 2156831 C1 RU2156831 C1 RU 2156831C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ions
energy
steel
kev
corrosion resistance
Prior art date
Application number
RU99101521A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.П. Гриценко
Ю.Р. Колобов
Е.Е. Сагымбаев
О.А. Кашин
Original Assignee
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт физики прочности и материаловедения СО РАН filed Critical Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
Priority to RU99101521A priority Critical patent/RU2156831C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2156831C1 publication Critical patent/RU2156831C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

FIELD: corrosion protection. SUBSTANCE: method consists in implantation of metal ions more reactive than iron to hydrogen in steel followed by implantation of ions of metal used for passivation of cutting tool surface material. The former are ions of Ta and/or V, and/or Ti, and/or Nb, and/or Zr with energy 80-200 keV in dose (1-5)*1017 ions/sq.cm, and the latter are Cr and/or Mo ions with energy 20-80 keV in dose (0,2-5)*1017 ions/sq.cm, energy of passivating ions having to be by 10-20 keV higher than that of ions with high reactivity for carbon. EFFECT: increased service time of cutting tools. 2 cl, 6 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области ионно-лучевой вакуумной обработки материалов и может быть использовано, в частности, в медицине для повышения коррозионной устойчивости инструмента, подвергающегося стерилизации. The invention relates to the field of ion-beam vacuum processing of materials and can be used, in particular, in medicine to increase the corrosion resistance of an instrument undergoing sterilization.

Перед хирургической операцией медицинский инструмент стерилизуют. Для этого его замачивают в моющем растворе (100 мл 33%-ного пергидроля, 5 г стирального порошка на 1 л воды) в течение 30 мин. Затем, после промывки, инструмент замачивают в растворе хлорамина или пресепта (1 таблетка 2,5 г на 1 л воды) в течение 1-го часа. После этого прогревают в жарочном шкафу (180-200oC) в течение 45-50 мин. Режущий инструмент, в частности, скальпели, изготовленные из нержавеющей стали, выдерживают такую обработку без заметных признаков коррозии. Однако лезвийная кромка после такой обработки не обеспечивает требуемых механических свойств. Скальпели быстро тупятся, что приводит к сложностям при проведении операций и частой их переточке. На скальпелях, изготавливаемых из инструментальных сталей типа У8-У10, уже после первой стерилизации появляются первые признаки ржавчины. Происходит ухудшение режущих свойств. Скальпели из инструментальных сталей фактически являются разовыми.Before surgery, the medical instrument is sterilized. To do this, it is soaked in a washing solution (100 ml of 33% perhydrol, 5 g of washing powder per 1 liter of water) for 30 minutes. Then, after washing, the tool is soaked in a solution of chloramine or prespept (1 tablet 2.5 g per 1 liter of water) for 1 hour. After that, they are heated in an oven (180-200 o C) for 45-50 minutes. Cutting tools, in particular scalpels made of stainless steel, can withstand this treatment without noticeable signs of corrosion. However, the blade edge after such processing does not provide the required mechanical properties. Scalpels quickly blunt, which leads to difficulties during operations and their frequent regrinding. On scalpels made of tool steels of the U8-U10 type, already after the first sterilization, the first signs of rust appear. Deterioration of cutting properties occurs. Scalpels made of tool steels are actually one-off.

Традиционные способы защиты от коррозии, в случае скальпелей, изготовленных из нержавеющих или инструментальных сталей, как правило, неприемлемы. Это связано с жесткими требованиями, которые к ним предъявляются при эксплуатации в контакте с агрессивными для тонколезвийного инструмента средами, которыми являются стерилизующие растворы и биологические жидкости. А именно, высокое качество поверхности, высокая твердость, малый радиус кривизны режущей кромки (~1 мк) для получения хороших режущих свойств, достаточная пластичность (отсутствие сколов). Traditional methods of corrosion protection, in the case of scalpels made of stainless or tool steels, are generally unacceptable. This is due to the stringent requirements that are imposed on them when used in contact with aggressive environments for a thin-blade instrument, which are sterilizing solutions and biological fluids. Namely, high surface quality, high hardness, small radius of curvature of the cutting edge (~ 1 micron) to obtain good cutting properties, sufficient ductility (no chips).

Перечисленные требования исключают нанесение каких-либо покрытий в связи с возможностью их подтравливания в агрессивных средах с последующим отслаиванием, что часто и наблюдается в подобных условиях работы, а также из-за увеличения радиуса кривизны режущей кромки при нанесении покрытий. Поэтому наиболее перспективными способами коррозионной устойчивости могут являться обработка поверхностей изделий за счет энерговклада или имплантации ионов в приповерхностный слой материала. Известен сособ [1] (патент России N 2061100 от 25.03.94, C 23 F 15/00) лазерной обработки изделий для повышения коррозионной устойчивости, заключающийся в том, что обработке подвергают только часть поверхности (10-15%) с удельной энергией излучения 8-20•103 Дж/см2. Технические возможности данного способа ограничены тем, что лазерная обработка фактически приводит только к закалке приповерхностного слоя, не изменяя химического состава. Следствием этого является недостаточное повышение коррозионной стойкости. Нагрев скальпелей в жарочном шкафу может приводить к частичному отжигу закаленного материала и соответственно к дополнительному снижению коррозионной стойкости.The listed requirements exclude the application of any coatings due to the possibility of etching in aggressive environments with subsequent peeling, which is often observed under similar operating conditions, as well as due to an increase in the radius of curvature of the cutting edge when applying coatings. Therefore, the most promising methods of corrosion resistance can be surface treatment of products due to energy input or implantation of ions into the surface layer of the material. Known sosob [1] (Russian patent N 2061100 from 03/25/94, C 23 F 15/00) laser processing of products to increase corrosion resistance, which consists in the fact that only part of the surface (10-15%) with specific radiation energy is subjected to treatment 8-20 • 10 3 J / cm 2 . The technical capabilities of this method are limited in that the laser treatment actually only leads to hardening of the surface layer, without changing the chemical composition. The consequence of this is an insufficient increase in corrosion resistance. Heating of scalpels in the oven can lead to partial annealing of the hardened material and, accordingly, to an additional decrease in corrosion resistance.

Известен способ получения режущего инструмента на основе стали [2] (патент Российской федерации N 2062304 от 08.12.93, C 23 C 8/36), заключающийся в том, что режущий инструмент, легированный переходными металлами VI группы периодической системы элементов, режущая кромка которого образована пересечением рабочих поверхностей лезвия и упрочнена частицами тугоплавких соединений легирующих элементов. Известный режущий инструмент, несмотря на конструкторские особенности его выполнения и упрочнение режущих поверхностей, не обеспечивает коррозионную стойкость при вышеуказанных способах стерилизации. A known method of producing a cutting tool based on steel [2] (patent of the Russian Federation N 2062304 from 08.12.93, C 23 C 8/36), which consists in the fact that the cutting tool is alloyed with transition metals of group VI of the periodic system of elements, the cutting edge of which formed by the intersection of the working surfaces of the blade and hardened by particles of refractory compounds of alloying elements. The known cutting tool, despite the design features of its implementation and hardening of the cutting surfaces, does not provide corrosion resistance with the above sterilization methods.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ повышения коррозионной стойкости режущего инструмента на основе стали, легированной переходными элементами IV-VI групп Периодической системы элементов, включающий ионную очистку поверхности инструмента интенсивным пучком ионов аргона, получаемым из плазмы газового разряда с высокой концентрацией ионов в газоразрядной камере при давлении аргона 0,7-4,7 Па, после чего на поверхность наносят защитный слой и проводят имплантацию ионов азота до образования нитридов металла на поверхности инструмента. Способ применяется в медицине [3] (RU 2078847 C1, 10.05.97, МПК6 C 23 C 8/36, реферат, с.1, аб.1 описания).The closest in technical essence to the claimed method is a method of increasing the corrosion resistance of a cutting tool based on steel alloyed with transition elements of groups IV-VI of the Periodic system of elements, including ion cleaning of the tool surface with an intense argon ion beam obtained from a gas discharge plasma with a high ion concentration in a gas discharge chamber under argon pressure of 0.7-4.7 Pa, after which a protective layer is applied to the surface and nitrogen ions are implanted to form nitride metal s on the surface of the tool. The method is used in medicine [3] (RU 2078847 C1, 05/10/97, IPC 6 C 23 C 8/36, abstract, p.1, paragraph 1 of the description).

Отличие заявленного способа от ближайшего аналога заключается в том, что сначала осуществляют имплантацию ионов металлов, обладающих более высокой реакционной способностью к углероду в стали, чем железо, а затем ионами металла, осуществляющего пассивацию поверхности. The difference of the claimed method from the closest analogue is that first they implant metal ions having a higher reactivity to carbon in steel than iron, and then metal ions that passivate the surface.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа повышения коррозионной стойкости режущего инструмента на основе стали, что позволило бы значительно увеличить срок службы инструмента. The objective of the invention is to provide a method for increasing the corrosion resistance of a steel-based cutting tool, which would significantly increase the tool life.

Поставленная задача решается тем, что способ повышения коррозионной стойкости режущего инструмента на основе стали, легированной переходными элементами IV-VI групп Периодической системы элементов, включает сначала имплантацию ионов металлов, обладающих более высокой реакционной способностью к углероду в стали, чем железо, а затем ионами металла, осуществляющего пассивацию поверхности материала режущего инструмента. В качестве ионов металлов, обладающих более высокой реакционной способностью к углероду в сталях, чем железо, используют ионы Ta и/или V, и/или Ti, и/или Nb, и/или Zr с энергией 80-200 кэВ, дозой (1-5) • 1017 ион/см2, а в качестве ионов металла, осуществляющего пассивацию поверхности материала режущего инструмента, используют ионы Cr и/или Mo с энергией 20-80 кэВ, дозой (0,2-5) • 1017 ион/см2, причем энергия пассивирующих ионов должна быть меньше по крайней мере на 10-20 кэВ, чем у ионов с высокой реакционной способностью к углероду в указанных выше пределах.The problem is solved in that the method of increasing the corrosion resistance of a cutting tool based on steel alloyed with transition elements of groups IV-VI of the Periodic Table of Elements includes first implanting metal ions having a higher reactivity to carbon in steel than iron, and then metal ions passivating the surface of the material of the cutting tool. As metal ions having a higher reactivity to carbon in steels than iron, Ta and / or V, and / or Ti, and / or Nb, and / or Zr ions with an energy of 80-200 keV, dose (1 -5) • 10 17 ion / cm 2 , and as metal ions that passivate the surface of the cutting tool material, Cr and / or Mo ions with an energy of 20-80 keV, dose (0.2-5) • 10 17 ion are used / cm 2 , moreover, the energy of passivating ions should be at least 10-20 keV less than that of ions with a high reactivity to carbon in the above ranges.

Проведена серия экспериментов по влиянию ионной имплантации на коррозионную стойкость стали 65Х13. Выбор стали был обусловлен следующим. Во-первых, данная сталь относится к коррозионно-устойчивым. Во-вторых, используя ее, можно изготовить острые лезвия скальпелей с очень хорошими механическими свойствами. Все образцы проходили предварительную подготовку [2], которая заключалась в следующем. Пакет из 40 заготовок плотно связывался нихромовой проволокой. Закладывался в горячую печь на воздухе при 1050oC, выдерживался 10 мин, затем весь пакет закаливался в масле. После этого осуществлялась шлифовка на плоскошлифовальном станке, затем тонкая заточка. Следующим этапом было азотирование в струбцине всего пакета при температуре 500-550oC, в течение 15 мин и окончательная шлифовка. Предварительная подготовка обеспечивала структуру материала и углы заточки такие же, как описаны в [2]. Однако эксперименты показали, что при обработке в стерилизующих растворах ее коррозионная устойчивость не достаточна.A series of experiments was conducted on the effect of ion implantation on the corrosion resistance of 65X13 steel. The choice of steel was due to the following. Firstly, this steel is corrosion resistant. Secondly, using it, you can make sharp scalpel blades with very good mechanical properties. All samples underwent preliminary preparation [2], which consisted of the following. A package of 40 blanks tightly bound nichrome wire. It was placed in a hot oven in air at 1050 o C, kept for 10 minutes, then the whole package was quenched in oil. After that, grinding was carried out on a surface grinding machine, then fine grinding. The next step was nitriding in the clamp of the entire package at a temperature of 500-550 o C, for 15 minutes and final grinding. Preliminary preparation ensured the structure of the material and the grinding angles are the same as described in [2]. However, experiments showed that when treated in sterilizing solutions, its corrosion resistance is not sufficient.

На фиг. 1, 2 представлены фотографии лезвий образцов без ионно-лучевой обработки. In FIG. 1, 2, photographs of the blades of samples without ion beam treatment are presented.

Как видно из фотографии фиг. 1, лезвие имеет ровную блестящую поверхность. После стерилизации поверхность становится темной и покрывается ржавчиной фиг. 2. При испытаниях на резание (по дереву) наблюдается выкрашивание режущей кромки (см. фиг. 2). Таким образом, обладая высокими режущими свойствами до стерилизации, лезвия приходили в полную непригодность к эксплуатации после нее. As can be seen from the photograph of FIG. 1, the blade has a smooth shiny surface. After sterilization, the surface becomes dark and rusty in FIG. 2. When testing for cutting (wood), chipping of the cutting edge is observed (see Fig. 2). Thus, having high cutting properties before sterilization, the blades became completely unsuitable for use after it.

Использование ионной имплантации для повышения коррозионной стойкости лезвий показало следующее. Заготовки для скальпелей, прошедшие предварительную подготовку, подвергались имплантации различными ионами. При этом варьировались сорт ионов, их энергия, доза облучения. Результаты испытаний приведены в таблице. Наибольшую коррозионную стойкость показали лезвия, обработанные Mo и Cr. The use of ion implantation to increase the corrosion resistance of the blades showed the following. Pre-prepared scalpel blanks were implanted with various ions. In this case, the sort of ions, their energy, and radiation dose varied. The test results are shown in the table. The highest corrosion resistance showed blades treated with Mo and Cr.

На фиг. 3 представлена фотография лезвия, прошедшего обработку ионами Cr. Режим обработки - энергия ионов E=120 кэВ, доза Д=2•1017 ион/см2.In FIG. Figure 3 shows a photograph of a blade treated with Cr ions. The processing mode is the ion energy E = 120 keV, dose D = 2 • 10 17 ion / cm 2 .

Из фиг. 3 видно, что хотя и коррозионная стойкость возросла, при резании наблюдается разрушение режущей кромки. При меньших дозах облучения наблюдается меньшее скалывание режущей кромки, но появляется ржавчина. Аналогичные результаты были получены и при обработке лезвий ионами Mo. Лучшие результаты были достигнуты при комбинации этих элементов по следующему режиму: облучение ионами Mo с энергией E= 120 кэВ и дозой Д=1017 ион/см2, затем ионами Cr с энергией E=40-80 кэВ и дозой Д=5•1016 ион/см2.From FIG. 3 it can be seen that although corrosion resistance has increased, the cutting edge is destroyed during cutting. At lower radiation doses, less chipping of the cutting edge is observed, but rust appears. Similar results were obtained when blades were treated with Mo ions. The best results were achieved with a combination of these elements in the following mode: irradiation with Mo ions with an energy of E = 120 keV and a dose of D = 10 17 ions / cm 2 , then with Cr ions with an energy of E = 40-80 keV and a dose of D = 5 • 10 16 ion / cm 2 .

Результаты испытаний представлены на фиг. 4. The test results are shown in FIG. 4.

Как видно на фотографии, после испытаний наблюдаются сколы режущей кромки, хотя и в меньшей степени чем в предыдущем случае. As can be seen in the photograph, after testing, chips of the cutting edge are observed, although to a lesser extent than in the previous case.

Интересные результаты были получены при обработке ионами Nb по следующему режиму. Лезвия обрабатывались сначала с энергией E=120 кэВ и дозой Д=1017 ион/см2, затем с энергией E=80 кэВ и дозой Д=5•1017 ион/см2.Interesting results were obtained by treatment with Nb ions in the following mode. The blades were treated first with an energy of E = 120 keV and a dose of D = 10 17 ion / cm 2 , then with an energy of E = 80 keV and a dose of D = 5 • 10 17 ion / cm 2 .

Фотография лезвия после обработки, стерилизации и испытании резанием представлена на фиг. 5, из которой видно, что коррозионная устойчивость недостаточна, однако, наблюдается слабое разрушение лезвия при резании. A photograph of the blade after processing, sterilization and cutting testing is shown in FIG. 5, which shows that the corrosion resistance is insufficient, however, there is a slight destruction of the blade during cutting.

Из представленного выше можно сделать вывод, что использование ионной имплантации описанным путем не обеспечивает достаточного повышения стойкости режущего инструмента: при недостаточной концентрации легирующих (пассивирующих) элементов наблюдается коррозия режущей кромки при стерилизации, а при концентрации, достаточной для предотвращения коррозии, происходит охрупчивание режущей кромки, что приводит к ее выкрашиванию при эксплуатации. По-видимому, это обусловлено тем, что в процессе имплантации имеющийся в приповерхностном слое стали углерод вступает во взаимодействие с имплантированными ионами, образуя карбиды, и тем самым, с одной стороны, уменьшает концентрацию металла, способного осуществлять пассивацию (Cr или Mo), а с другой стороны, высокая концентрация карбидной фазы охрупчивает режущую кромку. From the above it can be concluded that the use of ion implantation in the described way does not provide a sufficient increase in the resistance of the cutting tool: with an insufficient concentration of alloying (passivating) elements, cutting edge corrosion is observed during sterilization, and at a concentration sufficient to prevent corrosion, embrittlement of the cutting edge occurs, which leads to its chipping during operation. Apparently, this is due to the fact that during the implantation process, the carbon available in the surface layer of steel interacts with the implanted ions to form carbides, and thereby, on the one hand, reduces the concentration of metal capable of passivation (Cr or Mo), and on the other hand, a high concentration of carbide phase embrittles the cutting edge.

Одним из путей решения данной проблемы является связывание углерода в стали. Уменьшить концентрацию углерода в железе можно, в частности, основываясь на известной твердофазной реакции типа
FenCm + kMe ---> MekCm + nFe, (1)
где n, m, k - коэффициенты, Me - металл, обладающий большей активностью к углероду в стали, чем железо. Такого типа реакции происходят в стали при высоких температурах и при ионной имплантации. На последнее указывают исследования, проведенные с помощью вторичной ионной масс-cпектрометрии (ВИМС), сталей, облученных ионами Ti, Zr и др. активными элементами из ряда активности [4]. На повышение коррозионной стойкости к межкристаллитной коррозии при введении этих элементов указывается и в [4], когда легируют несколькими элементами, среди которых имеются сенсибилизаторы, связывающие углерод в карбиды типа: TiC, NbC, TaC и др., препятствуя выделению карбидов молибдена и хрома. Необходимо отметить, что концентрации элементов сенсибилизаторов и пассиваторов должны быть достаточно высокими (десятки процентов) [5]. Сохранить высокие механические свойства стали при сохранении высокой коррозионной стойкости можно только созданием определенного элементного состава, распределенного специальным образом в приповерхностной зоне материала изделий. Такое конструирование химсостава приповерхностных слоев материала возможно методом ионной имплантации.
One way to solve this problem is to bind carbon in steel. The carbon concentration in iron can be reduced, in particular, based on a known solid-phase reaction of the type
Fe n Cm + kMe ---> Me k C m + nFe, (1)
where n, m, k are the coefficients, Me is a metal that has greater activity to carbon in steel than iron. This type of reaction occurs in steel at high temperatures and during ion implantation. The latter is indicated by studies carried out using secondary ion mass spectrometry (SIMS), steels irradiated with Ti, Zr ions and other active elements from a number of activities [4]. An increase in the corrosion resistance to intergranular corrosion with the introduction of these elements is also indicated in [4], when they are alloyed with several elements, among which there are sensitizers that bind carbon to carbides of the type: TiC, NbC, TaC, etc., preventing the release of molybdenum and chromium carbides. It should be noted that the concentration of elements of sensitizers and passivators should be quite high (tens of percent) [5]. High mechanical properties of steel can be maintained while maintaining high corrosion resistance only by creating a certain elemental composition, distributed in a special way in the near-surface zone of the product material. This design of the chemical composition of the surface layers of the material is possible by ion implantation.

Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.

Партия образцов была изготовлена из стали 65Х13, прошла предварительную обработку [2], как было указано выше, прошла ионно-лучевую обработку и стерилизацию по стандартному режиму, затем испытание на резание. Ионно-лучевая обработка осуществлялась следующим образом. Сначала образцы облучали ниобием с энергией ионов E=120 кэВ, дозой Д=1017 ион/см2, затем хромом с энергией ионов E= 80 кэВ, дозой Д=5•1016 ион/см2. Выбор типа ионов, энергия и доза обусловлены следующим. Ниобий является сенсибилизатором в стали и по реакции (1) будет забирать углерод у железа и препятствовать образованию карбидов хрома. Практически с помощью ниобия (Ti, Zr) мы создаем барьерный слой, препятствующий выходу углерода к хрому. Имплантируя хром с относительно малыми энергиями, достигаем его высокой концентрации в приповерхностной области материала. Поскольку углерод уже связан, то не будет происходить образования карбидов хрома и он сможет выполнять функции пассиватора. Энергия ионов хрома не должна быть высокой (выше 80 кэВ), так как в этом случае для достижения необходимой концентрации придется давать высокую дозу облучения. Последнее приведет к высокой хрупкости и появлению сколов при резании.The batch of samples was made of 65X13 steel, underwent preliminary processing [2], as mentioned above, underwent ion-beam processing and sterilization according to the standard mode, then a cutting test. Ion beam processing was carried out as follows. First, the samples were irradiated with niobium with an energy of ions E = 120 keV, a dose of D = 10 17 ion / cm 2 , then chromium with an energy of ions E = 80 keV, a dose of D = 5 • 10 16 ion / cm 2 . The choice of ion type, energy and dose are due to the following. Niobium is a sensitizer in steel and, according to reaction (1), it will take carbon from iron and prevent the formation of chromium carbides. Practically with the help of niobium (Ti, Zr) we create a barrier layer that prevents the release of carbon to chromium. Implanting chromium with relatively low energies, we achieve its high concentration in the surface region of the material. Since carbon is already bound, the formation of chromium carbides will not occur and it will be able to serve as a passivator. The energy of chromium ions should not be high (above 80 keV), since in this case it will be necessary to give a high radiation dose to achieve the required concentration. The latter will lead to high fragility and the appearance of chips when cutting.

Из фиг. 6 видно, что лезвие не коррелирует и не разрушается при резании. Лабораторные испытания скальпелей, обработанных по предлагаемому способу, проведенные в областной клинической больнице г. Томска, в клиниках Сибирского медицинского университета показали следующее: стойкость скальпелей (количество операций и стерилизаций без потери режущих свойств) возросла в 2-3 раза по сравнению с необработанными скальпелями, а за счет уменьшения количества переточек увеличивается в 2-3 раза общий срок службы инструмента. From FIG. 6 it is seen that the blade does not correlate and does not collapse when cutting. Laboratory tests of scalpels processed by the proposed method, carried out in the regional clinical hospital in Tomsk, in clinics of the Siberian Medical University showed the following: the resistance of scalpels (the number of operations and sterilization without loss of cutting properties) increased by 2-3 times compared to untreated scalpels, and by reducing the number of regrills, the total tool life is increased by a factor of 2–3.

Литература
1. Патент Российской федерации N 2061100 от 25.03.94, кл. C 23 F 15/00.
Literature
1. Patent of the Russian Federation N 2061100 from 03.25.94, cl. C 23 F 15/00.

2. Патент Российской федерации N 2062304, от 08.12.93. кл. C 23 C 8/36. 2. Patent of the Russian Federation N 2062304, dated 08.12.93. class C 23 C 8/36.

3. Патент Российской федерации N 2078847 C1, от 10.05.97, МПК6 C 23 C 8/36.3. Patent of the Russian Federation N 2078847 C1, dated 05/10/97, IPC 6 C 23 C 8/36.

4. Химическая энциклопедия под редакцией гл. ред. И.Л. Кнунянц, Т.2. М. 1990 г., с. 134. 4. Chemical Encyclopedia edited by Ch. ed. I.L. Knunyants, Vol. 2. M. 1990, with. 134.

5. Е. А. Ульянин, Коррозионно-стойкие стали и сплавы, -М.: Металлургия, 1991 г. 5. E. A. Ulyanin, Corrosion-resistant steels and alloys, -M .: Metallurgy, 1991

Claims (2)

1. Способ повышения коррозионной стойкости режущего инструмента на основе стали, легированной переходными элементами IV - VI групп периодической системы элементов, включающий имплантацию ионов, отличающийся тем, что сначала осуществляют имплантацию ионов металлов, обладающих более высокой реакционной способностью к углероду и стали, чем железо, а затем ионами металла, осуществляющего пассивацию поверхности материала режущего инструмента. 1. A method of increasing the corrosion resistance of a cutting tool based on steel alloyed with transition elements of groups IV to VI of the periodic system of elements, including ion implantation, characterized in that the implantation of metal ions having a higher reactivity to carbon and steel than iron is carried out first, and then metal ions, passivating the surface of the material of the cutting tool. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ионов металлов, обладающих более высокой реакционной способностью к углероду в сталях, чем железо, используют ионы Та, и/или V, и/или Ti, и/или Nb, и/или Zr с энергией 80 - 200 кэВ, дозой (1 - 5) х 1017 ион/см2, а в качестве ионов металла, осуществляющего пассивацию поверхности материала режущего инструмента, используют ионы Cr и/или Мо с энергией 20 - 80 кэВ, дозой (0,2 - 5) х 1017 ион/см2, причем энергия пассивирующих ионов должна быть по крайней мере на 10 - 20 кэВ меньше, чем у ионов с высокой реакционной способностью к углероду в указанных выше пределах.2. The method according to claim 1, characterized in that as the metal ions having a higher reactivity to carbon in steels than iron, use ions Ta, and / or V, and / or Ti, and / or Nb, and / or Zr with an energy of 80 - 200 keV, dose (1 - 5) x 10 17 ion / cm 2 , and as ions of a metal that passivate the surface of the material of the cutting tool, Cr and / or Mo ions with an energy of 20 - 80 keV are used dose (0.2 - 5) x 10 17 ion / cm 2 , moreover, the energy of passivating ions should be at least 10 - 20 keV less than that of ions with a high reactivity to carbon Herod within the above limits.
RU99101521A 1999-01-26 1999-01-26 Method of improving corrosion resistance of steel-based cutting tools RU2156831C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99101521A RU2156831C1 (en) 1999-01-26 1999-01-26 Method of improving corrosion resistance of steel-based cutting tools

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99101521A RU2156831C1 (en) 1999-01-26 1999-01-26 Method of improving corrosion resistance of steel-based cutting tools

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2156831C1 true RU2156831C1 (en) 2000-09-27

Family

ID=20215122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99101521A RU2156831C1 (en) 1999-01-26 1999-01-26 Method of improving corrosion resistance of steel-based cutting tools

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2156831C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457087C2 (en) * 2007-02-19 2012-07-27 Купер Тулз ГмбХ Solder stick with lattice-structure surface
RU2532657C1 (en) * 2013-06-13 2014-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-техническое объединение "МЕДТЕХНИКА" (ООО "ПТО "МЕДТЕХНИКА") Method for sharpening of cutting edge of microscissors
RU2602589C1 (en) * 2015-06-09 2016-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт Уральского отделения Российской академии наук Method for surface treatment of carbon steel

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457087C2 (en) * 2007-02-19 2012-07-27 Купер Тулз ГмбХ Solder stick with lattice-structure surface
RU2532657C1 (en) * 2013-06-13 2014-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-техническое объединение "МЕДТЕХНИКА" (ООО "ПТО "МЕДТЕХНИКА") Method for sharpening of cutting edge of microscissors
RU2602589C1 (en) * 2015-06-09 2016-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт Уральского отделения Российской академии наук Method for surface treatment of carbon steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6431863B1 (en) Endodontic instruments having improved physical properties
Singh et al. Corrosion degradation and prevention by surface modification of biometallic materials
US3915757A (en) Ion plating method and product therefrom
US6076264A (en) Coated manicure implement
CZ265496A3 (en) Composite product, alloy and process
Ensinger Modification of mechanical and chemical surface properties of metals by plasma immersion ion implantation
Bell Current status of supersaturated surface engineered S-phase materials
Leigh et al. The influence of ion energy on the nitriding behaviour of austenitic stainless steel
JP2015514874A (en) Method for solution hardening of cold deformed workpieces of passive alloys and components hardened by this method
Borges et al. Solution heat treatment of plasma nitrided 15-5PH stainless steel-Part I: Improvement of the corrosion resistance
RU2156831C1 (en) Method of improving corrosion resistance of steel-based cutting tools
Szymkiewicz et al. TEM investigations of active screen plasma nitrided Ti6Al4V and Ti6Al7Nb alloys
Hryniewicz et al. Modification of nitinol biomaterial for medical applications
Gobbi et al. Improvement of mechanical properties and corrosion resistance of 316L and 304 stainless steel by low temperature plasma cementation
Prasetya et al. The Effect of Plasma Nitridation on Surface Hardness of Titanium Alloy (Ti-6Al-4V) for Artificial Knee Joint Applications
JPS58181864A (en) Surface treatment method
EP3815655B1 (en) Medical instrument, medical device, method of manufacturing medical instrument, and metal article
US9757498B2 (en) Bonded alumina coating for stainless steel
Li et al. Application of Plasma Immersion Ion Implantation for Surface Modification of Nickeltitanium Rotary Instruments
RU2338811C1 (en) Method of production of items out of titanium alloys and items produced by this method (versions)
Saedon et al. Formation of S phase layer on medical grade AISI 316LVM via low-temperature hybrid gas diffusion process
Narayan Medical application of stainless steels
RU2068459C1 (en) Method of working article surface made of steel and copper-base alloys
RU2070607C1 (en) Method of metal and their alloys pieces hardening
Tesi et al. Analysis of surface structures and of size and shape variations in ionitrided precipitation hardening stainless steel samples

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070127