RU2415965C2 - Способ плазменного борирования - Google Patents
Способ плазменного борирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2415965C2 RU2415965C2 RU2008115510/02A RU2008115510A RU2415965C2 RU 2415965 C2 RU2415965 C2 RU 2415965C2 RU 2008115510/02 A RU2008115510/02 A RU 2008115510/02A RU 2008115510 A RU2008115510 A RU 2008115510A RU 2415965 C2 RU2415965 C2 RU 2415965C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- metal surface
- titanium
- cvx
- boron
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 16
- 150000001638 boron Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 claims abstract 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 2
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 125000001246 bromo group Chemical group Br* 0.000 claims 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 abstract 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 abstract 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001104 4140 steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 231100000481 chemical toxicant Toxicity 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C23C8/60—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 solids, e.g. powders, pastes
- C23C8/62—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 solids, e.g. powders, pastes only one element being applied
- C23C8/68—Boronising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C23C8/60—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 solids, e.g. powders, pastes
- C23C8/62—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 solids, e.g. powders, pastes only one element being applied
- C23C8/68—Boronising
- C23C8/70—Boronising of ferrous surfaces
Abstract
Изобретение относится к способу получения износоустойчивых металлических поверхностей. Способ плазменного борирования металлической поверхности из титана, из сплава на основе титана, из стали или из феррохрома включает введение в реакционную камеру КВХ4, в котором Х представляет собой галоген, нагревание КВХ4 при температуре, достаточной для выделения ВХ3, и приложение плазменного разряда к ВХ3 для создания активированных борсодержащих частиц для диффундирования в металлическую поверхность. В альтернативном способе осуществления изобретения проводят термическое разложение КВХ4 с образованием КХ и ВХ3, направляют ВХ3 в плазму, сформированную инертным газом, при этом состав и условия формирования плазмы подбирают так, что ВХ3 разлагается на BX2 +и X-, и осуществляют диффундирование ВХ2 + в металлическую поверхность. Получается износостойкая металлическая поверхность, полученная без изменения объема субстрата при борировании, осуществляемом при сниженном расходе ядовитых химикатов. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение касается способа получения износоустойчивых металлических поверхностей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Борирование известно в повышении износоустойчивости металлических поверхностей. Известны разнообразные способы борирования металлических поверхностей. Такие способы создают борный слой на металлической поверхности. Типично эти способы используют реакционноспособные соединения бора, которые диффундируют в металлическую поверхность. Такие реакционноспособные соединения бора включают газообразный диборан и тригалогениды бора, в том числе BCl3 и BF3.
Один способ борирования металлических поверхностей представляет собой способ «твердой засыпки». В этих способах источник бора находится в форме твердого порошка, пасты или в гранулах. Металлическая поверхность засыпается твердым источником бора и затем нагревается для высвобождения и переноса борсодержащих частиц в металлическую поверхность. Этот способ имеет многие недостатки, включая необходимость применения огромного избытка источника бора, приводящего к чрезмерному образованию токсичных отходов.
Еще один способ борирования металлических поверхностей использует плазменный заряд для способствования переносу бора к металлической поверхности. Обычно способы плазменного борирования применяют диборан, BCl3 или BF3, где плазменный заряд сообщается газообразному борсодержащему реагенту, чтобы высвободить реакционноспособные борсодержащие частицы. См., например, патенты США 6306225 и 6783794. Однако эти способы используют коррозионно агрессивные и высокотоксичные газы, и тем самым трудны для реализации в промышленном масштабе.
Процессы плазменного борирования имеют ряд преимуществ, включающих скорость и локализованное нагревание субстрата. Этим предотвращается изменение объема металла в борированном куске вследствие отжига и устраняются дополнительные термические обработки для восстановления первоначальной микроструктуры и кристаллической структуры. В результате этого желательно иметь процесс плазменного борирования, который сохраняет преимущества плазменной обработки, в то же время снижая опасности и расходы, связанные с ядовитыми химикатами.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Настоящее изобретение представляет способ борирования металлической поверхности. Согласно способам настоящего изобретения КВХ4, в котором Х представляет собой галоген, представлен как источник бора. Применение КВХ4 имеет то преимущество, что это твердое вещество, которое является легкодоступным и простым в обращении. В некоторых вариантах осуществления КВХ4 вносится в твердой форме в присутствии борируемой металлической поверхности. Теплота подводится так, что КВХ4 выделяет газообразный ВХ3, к которому подводится плазменный заряд. Не вдаваясь в какую-нибудь конкретную теорию, представляется, что плазменный заряд имеет результатом формирование одной или более активных борсодержащих частиц, которые диффундируют в металлическую поверхность. Как здесь применяемый, термин «активированные борсодержащие частицы» касается любой одной или более борсодержащих частиц, создаваемых приложением плазменного заряда к газу, образованному при нагревании КВХ4. В некоторых вариантах исполнения одна или более активированных борсодержащих частиц включают, но не ограничиваются таковыми, В+, ВХ+, ВХ2 + и ВХ3 +.
Применяемый в описании термин «борирование» относится к процессу внедрения борсодержащего слоя в металлическую поверхность.
Как здесь применяемый, термин «плазма» касается ионизированного газа, и термин «плазменный заряд» касается электрического тока, подведенного к газу для формирования плазмы. В некоторых вариантах осуществления плазма согласно настоящему изобретению включает одну или более активированных борсодержащих частиц, включающих, но не ограниченных таковыми, В+, ВХ+, ВХ2 + и ВХ3 +, в которых каждый Х представляет собой галоген.
Как здесь применяемый, термин «тлеющий разряд» касается типа плазмы, образованной пропусканием тока с напряжением от 100 В до нескольких киловольт через газ. В некоторых вариантах осуществления газ представляет собой аргон или какой-то другой благородный газ.
В некоторых вариантах исполнения каждый Х представляет собой хлор, и KBX4 представляет собой KBCl4.
В других вариантах осуществления каждый Х представляет собой фтор, и KBX4 представляет собой KBF4.
В некоторых вариантах исполнения настоящее изобретение представляет способ борирования металлической поверхности, включающий стадии:
(а) внесение КВХ4, в котором каждый Х представляет собой галоген;
(b) нагревание КВХ4 при температуре, достаточной для высвобождения ВХ3; и
(с) приложение плазменного заряда к ВХ3 для создания одной или более активированных борсодержащих частиц для диффундирования в металлическую поверхность.
В других вариантах исполнения настоящее изобретение представляет способ борирования металлической поверхности, включающий стадии:
(а) внесение КВХ4, в котором каждый Х представляет собой галоген, в присутствии металлической поверхности;
(b) нагревание КВХ4 при температуре, достаточной для высвобождения ВХ3; и
(с) приложение плазменного заряда к ВХ3 для создания одной или более активированных борсодержащих частиц для диффундирования в металлическую поверхность.
В некоторых вариантах исполнения борируемая металлическая поверхность представляет собой железосодержащий металл. Железосодержащие металлы хорошо известны специалисту в данной области техники и включают стали, феррохромы с высоким содержанием хрома и титановые сплавы. В некоторых вариантах осуществления железосодержащий металл представляет собой нержавеющую сталь или сталь 4140. В других вариантах исполнения нержавеющая сталь избирается из сортов стали 304, 316, 316L. Согласно одному варианту осуществления железосодержащий металл представляет собой сталь, избираемую из сортов 301, 301L, А710, 1080 или 8620. В других вариантах исполнения борируемая металлическая поверхность представляет собой титан или титансодержащий металл. Такие титансодержащие металлы включают титановые сплавы.
В других вариантах осуществления КВХ4 вносится в твердой форме в камеру, содержащую борируемую металлическую поверхность. КВХ4 нагревается для высвобождения ВХ3. Плазменный заряд прилагается к противолежащей стороне камеры для создания плазмы, включающей одну или более активированных борсодержащих частиц. Температура, при которой КВХ4 нагревается, является достаточной для выделения из него ВХ3. В некоторых вариантах исполнения КВХ4 нагревается при температуре от 700 до 900°С.
Количество КВХ4, используемое в способах согласно настоящему изобретению, представляется в количестве, достаточном для поддержания давления от около 10 до около 1500 Па внутри реакционной камеры. В некоторых вариантах исполнения давление составляет от около 50 до около 1000 Па. В других вариантах осуществления давление составляет от около 100 до около 750 Па. Специалисту-технологу будет понятно, что термическое разложение КВХ4 с образованием ВХ3 имеет результатом повышение давления внутри реакционной камеры. Не вдаваясь в какую-нибудь конкретную теорию, представляется, что число молей образуемого газообразного ВХ3 может быть рассчитано путем измерения роста давления.
В некоторых вариантах осуществления газообразный водород вводится в камеру с КВХ4 и получаемым при его термическом разложении ВХ3. Не вдаваясь в какую-нибудь конкретную теорию, представляется, что элементарный водород облегчает разложение ВХ3 на одну или более активированных борсодержащих частиц при воздействии плазменного заряда. В некоторых вариантах исполнения газообразный водород вводится в количестве, которое равно количеству высвобождаемого ВХ3 или составляет молярный избыток сравнительно с последним.
В некоторых вариантах осуществления газообразные ВХ3 и необязательный водород вносятся в плазму потоком инертного газа, например аргона. Плазма позволяет ускорить диффузию реакционноспособных элементов и обеспечить высокоскоростное воздействие реакционноспособных борсодержащих частиц на обрабатываемую металлическую поверхность. В некоторых вариантах исполнения плазма представляет собой плазму тлеющего разряда. Субстрат может быть любым материалом, который пригоден для применения в способах плазменной обработки, например стали или титановые сплавы. КВХ4 может быть подвергнут разложению в отдельной камере для разложения, соединенной с плазменной камерой, или же как разложение, так и плазменная обработка могут происходить в отдельных зонах одиночного реакционного сосуда.
Как здесь описанные, способы согласно настоящему изобретению включают стадию приложения плазменного заряда для создания одной или более активированных борсодержащих частиц. В некоторых вариантах осуществления плазменный заряд представляет собой пульсирующий плазменный заряд. В других вариантах исполнения прилагается плазменный заряд, в котором напряжение регулируется от около 0 до около 800 В. В еще других вариантах осуществления сила тока составляет около 200 А максимально.
Прочие варианты исполнения изобретения будут очевидны специалисту-технологу из рассмотрения описания или практики раскрытого здесь изобретения. Предполагается, что описание и примеры рассматриваются только как иллюстративные, с истинными пределами и смыслом изобретения, указанными нижеследующими пунктами формулы изобретения.
ПРИМЕР
Стальная деталь помещается в реакционную камеру вместе с 50 г KBF4 в тигеле из нитрида бора. Реакционная камера вакуумируется до давления 0,01 Па. Тигель нагревается до температуры 900°С, приводящей к разложению KBF4 с образованием BF3. Газовая смесь H2/Ar с 10%-ным содержанием водорода добавляется в реакционную камеру до давления 500 Па. Электрический разряд прилагается при напряжении 600 В и силе тока 150 А. Реакция продолжается в течение около 3 часов или до тех пор, пока не достигается желаемое внедрение бора.
Claims (13)
1. Способ борирования металлической поверхности из титана, из сплава на основе титана, из стали или из феррохрома, включающий введение в реакционную камеру КВХ4, в котором Х представляет собой галоген, нагревание КВХ4 при температуре, достаточной для выделения ВХ3, и приложение плазменного разряда к ВХ3 для создания активированных борсодержащих частиц для диффундирования в металлическую поверхность.
2. Способ по п.1, в котором КВХ4 вводят в реакционную камеру, содержащую металлическую борируемую поверхность.
3. Способ по п.1, в котором активированные борсодержащие частицы выбирают из В+, ВХ+, ВХ2 + или ВХ3 +.
4. Способ по п.3, в котором плазменный разряд представляет собой плазму тлеющего разряда.
5. Способ по п.1, в котором КВХ4 нагревают при температуре от 700 до 900°С.
6. Способ по п.1, в котором дополнительно в камеру с КВХ4 вводят газообразный водород.
7. Способ по п.6, в котором газообразный водород вводят в потоке аргона.
8. Способ плазменного борирования металлической поверхности из титана, из сплава на основе титана, из стали или из феррохрома, включающий введение в реакционную камеру КВХ4, в котором Х представляет собой галоген, термическое разложение КВХ4 с образованием КХ и ВХ3, направление ВХ3 в плазму, сформированную инертным газом, при этом состав и условия формирования плазмы подбирают так, что ВХ3 разлагается на ВХ2 + и X-, и осуществляют диффундирование ВХ2 + в металлическую поверхность.
9. Способ по п.8, в котором Х представляет собой фтор.
10. Способ по п.8, в котором Х представляет собой хлор.
11. Способ по п.8, в котором Х представляет собой бром.
12. Способ по п.8, в котором дополнительно в камеру с КВХ4 вводят газообразный водород.
13. Способ по п.12, в котором газообразный водород вводят в потоке аргона.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US72025105P | 2005-09-22 | 2005-09-22 | |
| US60/720,251 | 2005-09-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008115510A RU2008115510A (ru) | 2009-10-27 |
| RU2415965C2 true RU2415965C2 (ru) | 2011-04-10 |
Family
ID=37900279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008115510/02A RU2415965C2 (ru) | 2005-09-22 | 2006-09-21 | Способ плазменного борирования |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7767274B2 (ru) |
| EP (1) | EP1938672A4 (ru) |
| JP (1) | JP2009512778A (ru) |
| AU (1) | AU2006294993B2 (ru) |
| CA (1) | CA2623650A1 (ru) |
| RU (1) | RU2415965C2 (ru) |
| WO (1) | WO2007038192A2 (ru) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101370664B1 (ko) | 2005-10-14 | 2014-03-04 | 비브 나노, 인코포레이티드 | 복합 나노입자, 나노입자 및 이의 제조방법 |
| WO2007124018A2 (en) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Skaff Corporation Of America, Inc. | Mechanical parts having increased wear resistance |
| CA2680858A1 (en) * | 2007-03-22 | 2008-09-25 | Skaff Corporation Of America, Inc. | Mechanical parts having increased wear-resistance |
| US8894770B2 (en) | 2012-03-14 | 2014-11-25 | Andritz Iggesund Tools Inc. | Process and apparatus to treat metal surfaces |
Family Cites Families (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2025060A (en) | 1934-01-17 | 1935-12-24 | Ind Res Lab Ltd | Process of making a hard lining metal |
| US2046914A (en) | 1935-05-17 | 1936-07-07 | Ind Res Lab Ltd | Hard ferrous-lined tube |
| US3164215A (en) | 1961-04-26 | 1965-01-05 | Howard L Johnson | Retractable drill bit and associated structures |
| US3793160A (en) | 1968-12-09 | 1974-02-19 | Triangle Ind Inc | Method of forming case-hardened metals by electrolysis |
| FR2323592A1 (fr) | 1974-01-26 | 1977-04-08 | Hofmann Gmbh Adolf | Fermeture inviolable pour recipients |
| CH590339A5 (ru) | 1974-02-07 | 1977-08-15 | Ciba Geigy Ag | |
| JPS53149133A (en) * | 1977-06-01 | 1978-12-26 | Toho Kinzoku Kk | Immersing borating agent for metal |
| US4398968A (en) * | 1981-08-28 | 1983-08-16 | Koichiro Koyama | Method of boronizing transition metal surfaces |
| DE3328355A1 (de) | 1983-08-05 | 1985-02-14 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | Tiegel zur aufnahme von salzbaedern fuer das borieren von staehlen |
| US4533004A (en) | 1984-01-16 | 1985-08-06 | Cdp, Ltd. | Self sharpening drag bit for sub-surface formation drilling |
| DE3431044A1 (de) | 1984-08-23 | 1986-03-06 | Elektroschmelzwerk Kempten GmbH, 8000 München | Verfahren zum borieren von metall und metall-legierungen mittels fester boriermittel |
| US4603062A (en) | 1985-01-07 | 1986-07-29 | Cdp, Ltd. | Pump liners and a method of cladding the same |
| US4725508A (en) | 1986-10-23 | 1988-02-16 | The Perkin-Elmer Corporation | Composite hard chromium compounds for thermal spraying |
| US4851255A (en) * | 1986-12-29 | 1989-07-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Ion implant using tetrafluoroborate |
| US5009000A (en) | 1988-09-28 | 1991-04-23 | Scot Industries, Inc. | Method for making sucker rod oil well pump |
| JPH0480351A (ja) * | 1990-07-19 | 1992-03-13 | Satake Eng Co Ltd | グロー放電を用いた窒化と硼化の同時処理方法 |
| US5328763A (en) | 1993-02-03 | 1994-07-12 | Kennametal Inc. | Spray powder for hardfacing and part with hardfacing |
| US6306225B1 (en) | 1996-01-25 | 2001-10-23 | Bor Tec Gmbh | Process for producing wear-resistant boride layers on metallic material surfaces |
| US6011248A (en) | 1996-07-26 | 2000-01-04 | Dennis; Mahlon Denton | Method and apparatus for fabrication and sintering composite inserts |
| US5861630A (en) | 1997-11-22 | 1999-01-19 | Becker; Richard L. | Method for generating a boron vapor |
| EP1143031A3 (de) | 1997-12-15 | 2004-04-28 | Volkswagen AG | Plasmaborierung |
| EP0964074A3 (en) * | 1998-05-13 | 2001-02-07 | Axcelis Technologies, Inc. | Ion implantation control using optical emission spectroscopy |
| DE19830654C2 (de) | 1998-07-09 | 2002-06-27 | Durferrit Gmbh | Boriermittel, seine Verwendung und Verfahren zur Erzeugung einphasiger, Fe¶2¶B-haltiger Boridschichten |
| DE19842515C1 (de) * | 1998-09-17 | 2000-04-20 | Sabine Boehm | Verfahren zur Oberflächenbehandlung metallischer Werkstoffe |
| US6723279B1 (en) | 1999-03-15 | 2004-04-20 | Materials And Electrochemical Research (Mer) Corporation | Golf club and other structures, and novel methods for making such structures |
| US6230610B1 (en) | 1999-06-11 | 2001-05-15 | Utex Industries, Inc. | Pump liner |
| US6463843B2 (en) | 1999-06-11 | 2002-10-15 | Fredrick B. Pippert | Pump liner |
| US20050208218A1 (en) | 1999-08-21 | 2005-09-22 | Ibadex Llc. | Method for depositing boron-rich coatings |
| CA2327031C (en) | 1999-11-29 | 2007-07-03 | Vladimir Gorokhovsky | Composite vapour deposited coatings and process therefor |
| US6458218B1 (en) | 2001-01-16 | 2002-10-01 | Linamar Corporation | Deposition and thermal diffusion of borides and carbides of refractory metals |
| DE20116978U1 (de) | 2001-10-16 | 2003-02-27 | Winklhofer & Soehne Gmbh | Gelenkkette |
| US6830441B1 (en) | 2001-11-15 | 2004-12-14 | Harbison-Fischer Manufacturing Company | Valve for downhole pump |
| US6878434B2 (en) | 2002-03-15 | 2005-04-12 | Kyocera Corporation | Composite construction and manufacturing method thereof |
| AU2003295609A1 (en) | 2002-11-15 | 2004-06-15 | University Of Utah | Integral titanium boride coatings on titanium surfaces and associated methods |
| WO2005002742A1 (en) | 2003-02-07 | 2005-01-13 | Diamond Innovations, Inc. | Process equipment wear surfaces of extended resistance and methods for their manufacture |
| US7666353B2 (en) | 2003-05-02 | 2010-02-23 | Brunswick Corp | Aluminum-silicon alloy having reduced microporosity |
| US7125457B2 (en) | 2003-12-31 | 2006-10-24 | General Electric Company | Method for removing oxide from cracks in turbine components |
| US7139219B2 (en) | 2004-02-12 | 2006-11-21 | Tempress Technologies, Inc. | Hydraulic impulse generator and frequency sweep mechanism for borehole applications |
| US20050287307A1 (en) * | 2004-06-23 | 2005-12-29 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Etch and deposition control for plasma implantation |
| WO2007124018A2 (en) | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Skaff Corporation Of America, Inc. | Mechanical parts having increased wear resistance |
| CA2680858A1 (en) | 2007-03-22 | 2008-09-25 | Skaff Corporation Of America, Inc. | Mechanical parts having increased wear-resistance |
-
2006
- 2006-09-21 CA CA002623650A patent/CA2623650A1/en not_active Abandoned
- 2006-09-21 JP JP2008532375A patent/JP2009512778A/ja active Pending
- 2006-09-21 WO PCT/US2006/036791 patent/WO2007038192A2/en active Application Filing
- 2006-09-21 AU AU2006294993A patent/AU2006294993B2/en not_active Ceased
- 2006-09-21 EP EP06815087A patent/EP1938672A4/en not_active Withdrawn
- 2006-09-21 RU RU2008115510/02A patent/RU2415965C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-09-21 US US11/534,086 patent/US7767274B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1938672A2 (en) | 2008-07-02 |
| US7767274B2 (en) | 2010-08-03 |
| US20070098917A1 (en) | 2007-05-03 |
| WO2007038192A2 (en) | 2007-04-05 |
| AU2006294993A1 (en) | 2007-04-05 |
| JP2009512778A (ja) | 2009-03-26 |
| WO2007038192A3 (en) | 2009-04-16 |
| RU2008115510A (ru) | 2009-10-27 |
| CA2623650A1 (en) | 2007-04-05 |
| AU2006294993B2 (en) | 2011-12-01 |
| EP1938672A4 (en) | 2010-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kulka et al. | Current trends in boriding | |
| Kulka et al. | Trends in thermochemical techniques of boriding | |
| L’vov | Mechanism of carbothermal reduction of iron, cobalt, nickel and copper oxides | |
| Yoon et al. | Plasma paste boronizing treatment of the stainless steel AISI 304 | |
| Campos-Silva et al. | Pulsed-DC powder-pack boriding: Growth kinetics of boride layers on an AISI 316 L stainless steel and Inconel 718 superalloy | |
| RU2415965C2 (ru) | Способ плазменного борирования | |
| Chen et al. | Thermal reactive deposition coating of chromium carbide on die steel in a fluidized bed furnace | |
| Spence et al. | Characterization of the operative mechanism in potassium fluoborate activated pack boriding of steels | |
| Roliński | Plasma-assisted nitriding and nitrocarburizing of steel and other ferrous alloys | |
| JP5431348B2 (ja) | 高速電気分解プロセスを用いた被覆のホウ素化のための方法 | |
| Dalke et al. | Use of a solid carbon precursor for DC plasma nitrocarburizing of AISI 4140 steel | |
| WO2020053443A1 (en) | Stainless steel object having a surface modified with chromium | |
| Xie et al. | Effects and mechanisms of an alternating current field on pack boriding | |
| Tsipas et al. | Boroaluminide coatings on ferritic–martensitic steel deposited by low-temperature pack cementation | |
| JP4058625B2 (ja) | 金属拡散方法およびそれによって製造される改良物品 | |
| Chen et al. | Investigation on the robust boronizing strategy for the surface strengthening of CoCrNi medium-entropy alloy | |
| US4818351A (en) | Method for the surface treatment of an iron or iron alloy article | |
| EP0876516B1 (de) | Verfahren zur herstellung von verschleissfesten boridschichten auf metallischen werkstoffoberflächen | |
| Eroglu et al. | Surface hardening of tungsten heavy alloys | |
| Zhang et al. | Properties of stainless-steel surface after hollow cathode assisted plasma nitriding | |
| Tang et al. | The interfacial stability of the coated-SiC/Fe couple | |
| Belous et al. | Strengthening of titanium alloys by ion-plasma nitriding | |
| JPH11158603A (ja) | 表面硬化オーステナイト鋼製品およびその製法 | |
| Ullah et al. | Effect of methane concentration on surface properties of cathodic cage plasma nitrocarburized AISI-304 | |
| Marot et al. | Improved nitrogen transport in Fe–C alloys during NH3 plasma nitridation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130922 |