RU2504040C2 - Способ и устройство модифицирования поверхности осесимметричных изделий - Google Patents
Способ и устройство модифицирования поверхности осесимметричных изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504040C2 RU2504040C2 RU2011139192/07A RU2011139192A RU2504040C2 RU 2504040 C2 RU2504040 C2 RU 2504040C2 RU 2011139192/07 A RU2011139192/07 A RU 2011139192/07A RU 2011139192 A RU2011139192 A RU 2011139192A RU 2504040 C2 RU2504040 C2 RU 2504040C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axisymmetric
- cathode
- anode
- magnetic
- item
- Prior art date
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии ионно-плазменной обработки поверхности изделий в источнике ионов с широким энергетическим спектром в скрещенных электрическом и магнитном полях, с отбором ионов с границы плазмы и ускорении их электрическим полем. Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности. Обрабатываемое осесимметричное изделие в виде заземленного катода помещается в камеру, наполненную рабочим газом, в магнитное поле и с цилиндрическим анодом, находящимся под электрическим потенциалом в газовом разряде, с целью получения режимов очистки и травления, высоких антикоррозионных, трибологических и механических свойств осесимметричное изделие располагают соосно с осесимметричным составным анодом, с изменяемой геометрией в зависимости от формы и размеров обрабатываемой поверхности, в скрещенных осесимметричном радиально направленном электрическом и продольном магнитном полях, создают регулируемый радиально сходящийся ионный поток в интервале энергий от 0,5 до 5 кэВ и давлении рабочего газа от 10-2 до 100 Па, для этого располагают по торцам соосно изолированные электроды, находящиеся под авторегулирующимся электрическим потенциалом, формируют продольное аксиальносимметричное однородное магнитное поле и продольно перемещают обрабатываемое изделие с осевым поворотом (вращением). Устройство содержит магнитную систему и вакуумную камеру, внутри которой размещены катод и цилиндрический анод, катод расположен осесимметрично внутри анода, по торцам которого установлены соосно изолированные отражательные электроды, в качестве катода используется осесимметричное изделие, поверхность которого подвергается обработке. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к технологии ионно-плазменной обработки поверхности изделий в источнике ионов с широким энергетическим спектром в скрещенных электрическом и магнитном полях, с отбором ионов с границы плазмы и ускорении их электрическим полем.
Предполагаемое изобретение может найти применение в области энергетического машиностроения, в авиационной и в космической промышленности для создания высокоэффективных технологий обработки поверхностей изделий, предпочтительно трубчатых, с формированием в них специальных физико-механических свойств: высокой коррозионностойкости, износостойкости, твердости, антифрикционностью, создание сжимающих напряжений, залечивание микродефектов, специфической топографии поверхности.
Перспективность применения технологии ионно-плазменной обработки поверхности изделий обусловлена тем, что ее воздействие, в отличие от традиционных методов финишной обработки, характеризуется одновременным модифицированием геометрических характеристик рельефа, размеров зерен, дефектной и фазовой структуры поверхностного слоя изделия и, как следствие этого, изменением физико-механических характеристик и прочностных свойств, а также эффективной очисткой поверхности от загрязнений.
Известны способы и устройства, патенты РФ №2039126, №2167466, №2346080, №2039126, обработки поверхности изделий в ионных и плазменных пучках, сформированных в электрическом и магнитном полях в ускорителях с анодным слоем.
В качестве аналога предполагаемого изобретения рассмотрен патент РФ №2167466 в котором излагается плазменный источник ионов и способ его работы. Изобретение относится к плазменным источникам, предназначенным для генерации интенсивных ионных пучков, и к способам их работы. Плазменный источник ионов содержит катодную камеру с газовводом. Полый анод, образующий анодную камеру, сообщен с катодной камерой через выходное отверстие, выполненное в стенке последней. В состав источника ионов входит электрическая система извлечения ионов с эмиссионным электродом, установленным в выходном отверстии анодной камеры. С помощью магнитной системы в катодной и анодной камерах создается магнитное поле с вектором индукции преимущественно осевого направления. В катодной камере установлен поджигной электрод, электрически соединенный с полым анодом. В выходном отверстии катодной камеры установлен дополнительный электрод, который электрически изолирован от полого анода и катодной камеры. В дополнительном электроде выполнено осевое отверстие, диаметр d которого не превышает 0,1D, где D - максимальный внутренний поперечный размер полого анода. Указанное выполнение источника ионов и способ его работы позволяют повысить энергетическую эффективность и газовую экономичность устройства и повысить однородность плотности генерируемого ионного тока.
Предлагаемые способ и устройство не имеют прямых аналогов ни в нашей стране, ни за рубежом.
Создают скрещенные осесимметричные радиально направленное электрическое и продольное магнитное поля, соосно с осе симметричным обрабатываемым изделием.
Устанавливают соосно с изделием составной анод, с изменяемой геометрией в зависимости от формы и размеров обрабатываемой поверхности изделия.
Устанавливают по торцам соосно с изделием изолированные электроды, находящиеся под авто регулирующимся электрическим потенциалом и формируют однородное продольное магнитное поле.
Положительный эффект от модифицирования поверхности достигается за счет изменения физико-механических и структурных свойств поверхностного слоя изделия: ионная очистка, травление, полировка, поверхностное легирование, увеличение твердости, снижение коэффициента трения, создание сжимающих напряжений, залечивание микродефектов, повышение коррозионной стойкости поверхностного слоя, формирование специфической топографии поверхности.
Конструкция коаксиального источника ионов для формирования радиально сходящегося пучка ионов Не+, Ar+ с широким энергетическим спектром состоит из цилиндрического анода 1, цилиндрического катода (осесимметричного образеца) 2, полюса магнита 3, области разряда рабочего газа 4, высоковольтного ввода 5, торцевых отражателей свободных электронов (газового разряда) 6, корпуса 7. Основным элементом предлагаемого изобретения является вакуумная камера (рисунок 1), состоящая из корпуса 7, осесимметричного составного анода 1 с изменяемой геометрией в зависимости от формы и размеров обрабатываемой поверхности изделия, катода 2 - самой обрабатываемой детали, предпочтительно в виде цилиндра (труба, стержень) и полюсных наконечников электромагнита 3. При разности потенциалов между анодом и катодом выше 0,5-5 кВ (энергия ионов соответственно 0,5-5 кэВ) и напряженности магнитного поля около 0,1-1 Тл, в скрещенных полях создается газовый разряд, в котором свободные электроны движутся по круговым орбитам в интервале радиусов 10-50 мм и ионизируют рабочий газ 4 при давлениях 1×10-2 до 100 Па, формируя симметричный радиально сходящийся к оси (на образец 2) поток ионов. С целью повышения эффективности ионизации рабочего газа установлены по торцам соосно изолированные отражательные электроды 6, находящиеся под отрицательным авто регулирующимся электрическим потенциалом относительно катода 2, в интервале значений 50-500 В, достаточным для запирания свободных электронов в разрядном промежутке анод-катод 4. Обмотки электромагнита находятся при атмосферном давлении, а магнитный поток замыкается через немагнитные стенки камеры.
Предлагаемый способ и устройство модифицирования поверхности изделий успешно апробированы в опытной лабораторной установке в режимах очистки, полировки и поверхностного легирования внешней поверхности циркониевых оболочек твэл: производительность - более 1 м2 обрабатываемой поверхности в мин; потребление электроэнергии - 0,5-1 кВт час/м2; обслуживающий персонал - 1 человек; габариты установки - ширина 0,5 метра, высота - 1 метр, длина 1,5 метра.
Claims (3)
1. Способ модифицирования поверхности изделий, заключающийся в том, что обрабатываемое осесимметричное изделие в виде заземленного катода помещается в камеру, наполненную рабочим газом, в магнитное поле и с цилиндрическим анодом, находящимся под электрическим потенциалом в газовом разряде, отличающийся тем, что, с целью получения режимов очистки и травления, высоких антикоррозионных, трибологических и механических свойств, осесимметричное изделие располагают соосно с осесимметричным составным анодом с изменяемой геометрией в зависимости от формы и размеров обрабатываемой поверхности, в скрещенных осесимметричном радиально направленном электрическом и продольном магнитном полях, создают регулируемый осесимметричный радиально сходящийся ионный поток в интервале энергий от 0,5 до 5 кэВ и давлении рабочего газа от 1·10-2 до 100 Па, для этого располагают по торцам соосно изолированные электроды, находящиеся под авторегулирующимся электрическим потенциалом, формируют продольное аксиально-симметричное однородное магнитное поле и продольно перемещают обрабатываемое изделие с осевым поворотом (вращением).
2. Устройство для модифицирования поверхности осесимметричных изделий путем ионно-плазменной обработки, содержащее магнитную систему, создающую направленное магнитное поле, вакуумную камеру, внутри которой размещены катод и цилиндрический анод, отличающееся тем, что катод расположен осесимметрично внутри анода, по торцам которого установлены соосно изолированные отражательные электроды, служащие для запирания свободных электронов внутри анода и находящиеся под отрицательным авторегулирующимся относительно катода потенциалом, а в качестве катода используется осесимметричное изделие, поверхность которого подвергается обработке.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что магнитная система состоит из полюсных наконечников электромагнита, расположенных по торцам пространства, образованного цилиндрическими анодом и осесимметричным катодом, за отражательными электродами, и обмотки электромагнита, находящейся за пределами вакуумной камеры, а магнитный поток замыкается через немагнитные стенки камеры.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011139192/07A RU2504040C2 (ru) | 2011-09-26 | 2011-09-26 | Способ и устройство модифицирования поверхности осесимметричных изделий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011139192/07A RU2504040C2 (ru) | 2011-09-26 | 2011-09-26 | Способ и устройство модифицирования поверхности осесимметричных изделий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011139192A RU2011139192A (ru) | 2013-04-10 |
RU2504040C2 true RU2504040C2 (ru) | 2014-01-10 |
Family
ID=49151582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011139192/07A RU2504040C2 (ru) | 2011-09-26 | 2011-09-26 | Способ и устройство модифицирования поверхности осесимметричных изделий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2504040C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2167466C1 (ru) * | 2000-05-30 | 2001-05-20 | Бугров Глеб Эльмирович | Плазменный источник ионов и способ его работы |
KR100307074B1 (ko) * | 1999-09-08 | 2001-09-24 | 이종구 | 다원계 증착을 위한 표적표면 오염 방지용 나누개 및 기판 오염 방지용 가리개를 가진 증착조 |
RU97730U1 (ru) * | 2009-01-11 | 2010-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Установка для комплексной ионно-плазменной обработки и нанесения покрытий |
RU2403316C2 (ru) * | 2008-05-13 | 2010-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Способ нанесения ионно-плазменного покрытия |
RU111855U1 (ru) * | 2011-07-25 | 2011-12-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" | Устройство для нанесения ионно-плазменного покрытия |
-
2011
- 2011-09-26 RU RU2011139192/07A patent/RU2504040C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100307074B1 (ko) * | 1999-09-08 | 2001-09-24 | 이종구 | 다원계 증착을 위한 표적표면 오염 방지용 나누개 및 기판 오염 방지용 가리개를 가진 증착조 |
RU2167466C1 (ru) * | 2000-05-30 | 2001-05-20 | Бугров Глеб Эльмирович | Плазменный источник ионов и способ его работы |
RU2403316C2 (ru) * | 2008-05-13 | 2010-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Способ нанесения ионно-плазменного покрытия |
RU97730U1 (ru) * | 2009-01-11 | 2010-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Установка для комплексной ионно-плазменной обработки и нанесения покрытий |
RU111855U1 (ru) * | 2011-07-25 | 2011-12-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" | Устройство для нанесения ионно-плазменного покрытия |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011139192A (ru) | 2013-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105407621B (zh) | 一种紧凑型d‑d中子发生器 | |
CN107195527B (zh) | 一种提高ecr离子源中氢分子离子比例系统及其方法 | |
EP2739764A2 (en) | Ion source | |
CN106385756B (zh) | 一种电弧加热式螺旋波等离子体电推进装置 | |
CN111526653B (zh) | 具备电磁能量双重激发功能的微波耦合等离子体发生装置 | |
RU2504040C2 (ru) | Способ и устройство модифицирования поверхности осесимметричных изделий | |
RU87065U1 (ru) | Устройство для создания однородной газоразрядной плазмы в технологических вакуумных камерах больших объемов | |
RU139030U1 (ru) | Ионно-плазменный двигатель | |
CN103118478A (zh) | 一种脉冲潘宁放电大口径等离子体发生装置 | |
US8901820B2 (en) | Ribbon antenna for versatile operation and efficient RF power coupling | |
RU116733U1 (ru) | Устройство для создания однородно-распределенной газоразрядной плазмы в больших вакуумных объемах технологических установок | |
WO2001093293A1 (en) | Plasma ion source and method | |
US20110163674A1 (en) | Mitigation of plasma-inductor termination | |
CN109659212B (zh) | 一种阵列孔空心阴极放电离子源 | |
Li et al. | Influence of magnetic field on the electrical breakdown characteristics in cylindrical diode | |
RU152775U1 (ru) | Стационарный плазменный двигатель с модифицированным каналом | |
RU2527898C1 (ru) | Стационарный плазменный двигатель малой мощности | |
Watanabe et al. | Experimental investigation of inductively coupled plasma cathode for the application to ion thrusters | |
RU2799184C1 (ru) | Способ генерации низкотемпературной плазмы в узких протяженных металлических трубках | |
RU2808774C1 (ru) | Способ получения заряженных частиц | |
RU2620603C2 (ru) | Способ работы плазменного источника ионов и плазменный источник ионов | |
RO134720A2 (ro) | Sursă de plasmă de radiofrecvenţă pentru aplicaţii în propulsia spaţială a sateliţilor de mici dimensiuni | |
RU2371803C1 (ru) | Плазменный источник ионов | |
UA87745U (ru) | Плазменный реактор с магнитной системой | |
Teresov et al. | Electron-ion-plasma equipment for surface modification of materials |