RU2569871C1 - Device to form nanostructured coatings with shape memory effect on surface of hollow parts - Google Patents

Device to form nanostructured coatings with shape memory effect on surface of hollow parts Download PDF

Info

Publication number
RU2569871C1
RU2569871C1 RU2014126840/02A RU2014126840A RU2569871C1 RU 2569871 C1 RU2569871 C1 RU 2569871C1 RU 2014126840/02 A RU2014126840/02 A RU 2014126840/02A RU 2014126840 A RU2014126840 A RU 2014126840A RU 2569871 C1 RU2569871 C1 RU 2569871C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
vacuum chamber
metal
hollow
chamber
Prior art date
Application number
RU2014126840/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Олегович Русинов
Жесфина Михайловна Бледнова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ")
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ")
Priority to RU2014126840/02A priority Critical patent/RU2569871C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2569871C1 publication Critical patent/RU2569871C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: device contains vacuum chamber comprising hollow cooled casing with nozzles for air pumping out and argon supply, and lid, inside the chamber metal bath is installed, it is filled with liquid metal melt, around bath heating elements are installed, and between them and casing the heat protecting screens are installed to protect the vacuum chamber casing against overheating. Above the bath metal pipe is installed, it passes through the lid, and is secured in it with possibility of vertical movement. Pipe bottom end is made with possibility of securing to its bottom end of the hollow treated part with creation of the closed cavity, top end of the pipe projecting from the chamber is connected with lever installed on the lid for the pipe vertical movement. Outside the pipe there is nozzle to supply the cooling medium, inside the pipe there is hollow tube with nozzle for cooling medium drainage. Said device additionally contains a process module for ion cleaning of the treated part surface by creation of the glow discharge in the vacuum chamber. Source of ion implantation of metals is installed on casing of the vacuum chamber, and is connected with control box. Around the top end of the pipe with part the attachment secured on lid of the vacuum chamber is installed for surface-plastic deformation of the applied coating with creation of the nanostructured layer with shape memory effect.
EFFECT: increased strength, reliability of part coating, and reversible deformation and wear resistance.
5 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии, в частности к комбинированным способам получения покрытий, и может быть использовано в частности для получения покрытий на деталях.The invention relates to the field of engineering and metallurgy, in particular to combined methods for producing coatings, and can be used in particular to obtain coatings on parts.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является технологический комплекс для формирования на поверхности полых деталей нанопокрытий с последующим исследованием их механических свойств, содержащий устройство для нанесения на поверхность полой детали нанопокрытия, устройство для исследования прочности детали с покрытием при линейном напряженном состоянии и устройство для исследования прочности детали с покрытием при плоском напряженном состоянии, причем устройство для нанесения покрытия содержит вакуумную камеру с узлом подачи охлаждающей жидкости, вакуумная камера состоит из полого охлаждаемого корпуса с патрубком для откачки воздуха и патрубком для подачи аргона и составной охлаждаемой крышки, полость которой соединена с корпусом, на корпусе закреплена панель для термопар и датчиков давления, а внутри установлена металлическая колба с ванной, заполненной жидкометаллическим расплавом, верхний конец металлической колбы закреплен в верхней части крышки, а вокруг нее расположены нагревательные элементы, над ванной установлена металлическая труба, закрепленная в верхней части крышки и выполненная с возможностью прикрепления к ее нижнему концу обрабатываемой полой детали с образованием замкнутой полости, при этом труба установлена с возможностью вертикального перемещения с погружением детали в ванну, верхний конец трубы, выступающий из камеры, соединен с рычагом для вертикального перемещения и содержит патрубок для отвода жидкости, а узел для подачи охлаждающей жидкости состоит из трубки, выполненной с возможностью размещения в полости трубы с деталью и патрубка для подачи охлаждающей жидкости, устройство для исследования прочности детали с покрытием при линейном напряженном состоянии состоит из рычага, соединенного со стержнем, размещенным в полости трубы с деталью, на одном плече рычага установлен индикатор для определения деформации детали, другой конец соединен с тарелкой с грузом, устройство для исследования детали с покрытием при плоском напряженном состоянии содержит оборудование для создания давления, включающее баллон со сжиженным газом, соединенный через редуктор давления с компрессором и манометром, и быстроразъемное соединение для подключения к трубе с деталью (патент РФ №2430191).Closest to the claimed invention is a technological complex for forming on the surface of hollow parts of nanocoatings with subsequent study of their mechanical properties, comprising a device for applying to the surface of a hollow part of nanocoatings, a device for studying the strength of a coated part under linear stress state and a device for studying the strength of a part with the coating in a flat stress state, and the device for applying a coating contains a vacuum chamber with a feed unit and coolant, the vacuum chamber consists of a hollow cooled case with a nozzle for pumping air and a nozzle for supplying argon and a composite cooled cover, the cavity of which is connected to the case, a panel for thermocouples and pressure sensors is fixed on the case, and a metal flask with a bathtub is installed inside, filled with liquid metal melt, the upper end of the metal flask is fixed in the upper part of the lid, and heating elements are located around it, a metal pipe is installed above the bathtub, fixed nested in the upper part of the lid and made with the possibility of attaching to its lower end of the machined hollow part with the formation of a closed cavity, while the pipe is mounted with the possibility of vertical movement with immersion of the part in the bath, the upper end of the pipe protruding from the chamber is connected to a lever for vertical movement and contains a pipe for draining the fluid, and the node for supplying coolant consists of a tube made with the possibility of placement in the cavity of the pipe with the part and a pipe for supplying the coolant device, for studying the strength of a coated part in a linear stress state, consists of a lever connected to a rod placed in the pipe cavity with the part, an indicator is installed on one arm of the lever to determine the deformation of the part, the other end is connected to a plate with a load, a device for research parts with a coating in a plane stress state contains equipment for creating pressure, including a cylinder with a liquefied gas, connected through a pressure reducer with a compressor and a manometer, and rorazemnoe connection for connecting to a pipe piece (RF Patent №2430191).

Недостатком этого технологического комплекса является невозможность задания величины наведенной деформации, термоциклирования покрытий с эффектом памяти формы. Невозможность дальнейшего повышения прочностных характеристик покрытия с эффектом памяти формы.The disadvantage of this technological complex is the impossibility of setting the magnitude of the induced deformation, thermal cycling of coatings with the shape memory effect. The inability to further increase the strength characteristics of the coating with the shape memory effect.

Задачей изобретения является получение на поверхности деталей наноструктурированного покрытия с эффектом памяти формы.The objective of the invention is to obtain on the surface of parts of a nanostructured coating with a shape memory effect.

Техническим результатом является повышение функциональных, прочностных свойств и надежности покрытий деталей, таких как величина обратимой деформации, износостойкость.The technical result is to increase the functional, strength properties and reliability of the coatings of parts, such as the magnitude of reversible deformation, wear resistance.

Поставленный технический результат достигается предложенным устройством для формирования на поверхности полых деталей наноструктурированных покрытий с эффектом памяти формы, содержащим вакуумную камеру, состоящую из полого охлаждаемого корпуса с патрубками для откачки воздуха и подачи аргона и крышки, внутри камеры установлена металлическая ванна, заполненная жидкометаллическим расплавом, вокруг ванны расположены нагревательные элементы, а между ними и корпусом - теплозащитные экраны, предохраняющие корпус вакуумной камеры от перегрева, над ванной установлена металлическая труба, проходящая сквозь крышку и закрепленная в ней с возможностью вертикального перемещения, нижний конец трубы выполнен с возможностью прикрепления к ее нижнему концу полой обрабатываемой детали с образованием замкнутой полости, верхний конец трубы, выступающий из камеры, соединен с рычагом, установленным на крышке для вертикального перемещения трубы, снаружи трубы расположен патрубок для подвода (подачи) охлаждающей среды, внутри трубы размещена полая трубка с патрубком для отвода (удаления) охлаждающей среды, дополнительно содержащим технологический модуль для ионной очистки поверхности обрабатываемой детали путем создания тлеющего разряда в вакуумной камере, источник ионной имплантации металлов, установленный на корпусе вакуумной камеры и соединенный с блоком управления, а вокруг верхнего конца трубы с деталью установлено закрепленное на крышке вакуумной камеры приспособление для поверхностно-пластического деформирования нанесенного покрытия с получением наноструктурированного слоя с эффектом памяти формы. The technical result achieved is achieved by the proposed device for forming on the surface of hollow parts nanostructured coatings with a shape memory effect, containing a vacuum chamber consisting of a hollow cooled body with nozzles for pumping air and supplying argon and a cover, a metal bath filled with liquid metal melt is installed inside the chamber, around bathtubs have heating elements, and between them and the casing are heat shields protecting the casing of the vacuum chamber from per heating, a metal pipe is installed over the bathtub, passing through the lid and fixed in it with the possibility of vertical movement, the lower end of the pipe is made with the possibility of attaching to its lower end a hollow workpiece with the formation of a closed cavity, the upper end of the pipe protruding from the chamber is connected to a lever mounted on the cover for vertical movement of the pipe, outside the pipe there is a pipe for supplying (supplying) a cooling medium, inside the pipe there is a hollow pipe with a pipe for removal (removal n) a cooling medium, additionally containing a technological module for ionic cleaning of the surface of the workpiece by creating a glow discharge in a vacuum chamber, a metal ion implantation source mounted on the vacuum chamber body and connected to the control unit, and mounted on the lid around the upper end of the pipe with the part vacuum chamber device for surface plastic deformation of the applied coating to obtain a nanostructured layer with a shape memory effect.

Приспособление для поверхностно-пластического деформирования выполнено в виде трех роликов, закрепленных в металлической обойме. В корпусе вакуумной камеры расположено смотровое окно. В качестве охлаждающей среды использована газовая среда или жидкость. К металлической обойме роликов прикладывают усилие с помощью винта. Прикладываемое усилие измеряется динамометром. Вращение роликов осуществляется с помощью электродвигателя.The device for surface-plastic deformation is made in the form of three rollers fixed in a metal cage. A viewing window is located in the housing of the vacuum chamber. As a cooling medium, a gas medium or liquid is used. A force is applied to the metal clip of the rollers with a screw. The applied force is measured by a dynamometer. The rotation of the rollers is carried out using an electric motor.

Повышение величины обратимой деформации, износостойкости обеспечивается за счет применения диффузионной металлизации, ионной имплантации с последующим поверхностно-пластическим деформированием. В результате получается наноструктурированное покрытие. За счет использования технологического модуля производится ионная очистка обрабатываемой детали с покрытием, полученным при помощи диффузионной металлизации, способствующая повышению производительности и прочности сцепления покрытия, полученного с помощью ионной имплантации.The increase in the value of reversible deformation, wear resistance is ensured by the use of diffusion metallization, ion implantation, followed by surface plastic deformation. The result is a nanostructured coating. Due to the use of the technological module, ionized cleaning of the workpiece with a coating obtained by diffusion metallization is performed, which contributes to an increase in the productivity and adhesion of the coating obtained by ion implantation.

На фиг. представлено устройство для формирования на поверхности полых деталей наноструктурированных покрытий с эффектом памяти формы.In FIG. A device is presented for forming nanostructured coatings with a shape memory effect on the surface of hollow parts.

Устройство состоит из полого охлаждаемого корпуса 1 вакуумной камеры, крышки 2, крышка 2 закреплена на корпусе 1 через болтовые соединения 23. Внутри корпуса 1 установлена металлическая ванна 3, заполненная жидкометаллическим расплавом 4. В корпусе 1 расположены нагревательные элементы 5. Измерение температуры нагрева металлической ванны 3 осуществляется с помощью термопары 13. Для предохранения перегрева металла корпуса от перегрева внутри камеры размещаются теплозащитные экраны 16. Над ванной 3 установлена металлическая труба 9, закрепленная через зажимной узел 7 в верхней части крышки 2 с возможностью вертикального перемещения. Нижний конец трубы 9 соединен (например, приварен) с обрабатываемой деталью 8 с образованием замкнутой полости. В верхней части труба 9 содержит патрубок 25 для ввода охлаждающей жидкости и патрубок 12 для вывода охлаждающей жидкости и соединена с рычагом 10, закрепленным на крышке 2, с помощью которого возможно осуществлять вертикальное перемещение трубы 9. The device consists of a hollow cooled housing 1 of the vacuum chamber, cover 2, cover 2 is fixed to the housing 1 through bolted connections 23. Inside the housing 1 there is a metal bath 3 filled with molten molten metal 4. In the housing 1 there are heating elements 5. Measurement of the heating temperature of the metal bath 3 is carried out using a thermocouple 13. To protect the metal overheating of the housing from overheating, heat shields are placed inside the chamber 16. A metal pipe 9 is mounted above the bath 3, fixed through the clamping assembly 7 in the upper part of the cover 2 to move vertically. The lower end of the pipe 9 is connected (for example, welded) with the workpiece 8 to form a closed cavity. In the upper part of the pipe 9 contains a pipe 25 for introducing coolant and a pipe 12 for outputting coolant and is connected with a lever 10 mounted on the cover 2, with which it is possible to carry out vertical movement of the pipe 9.

Узел для подачи охлаждающей жидкости в трубу 9 состоит из металлической трубки 26, размещаемой в полости трубы 9, с патрубком 12 для подачи охлаждающей жидкости. На крышке 2 корпуса 1 закреплено трехроликовое приспособление 11 для поверхностно-пластического деформирования нанесенного покрытия. Патрубок 14 служит для удаления воздуха из корпуса 1 и соединен с диффузионным 20 и форвакуумным 21 насосом. Патрубок 15 служит для подачи аргона из баллона 24. The site for supplying coolant to the pipe 9 consists of a metal tube 26 located in the cavity of the pipe 9, with a pipe 12 for supplying coolant. On the cover 2 of the housing 1 is fixed a three-roll device 11 for surface-plastic deformation of the applied coating. The pipe 14 serves to remove air from the housing 1 and is connected to a diffusion 20 and foreline 21 pump. The pipe 15 serves to supply argon from the cylinder 24.

На корпусе 1 вакуумной камеры расположен источник ионной имплантации 18 металлов с блоком управления 19. Для очистки покрываемой детали 8 после диффузионного насыщения в расплаве 4 используется источник питания 22, связанный при помощи высоковольтных кабелей 27 с корпусом 1 вакуумной камеры и металлической трубой 9. В корпусе 1 вакуумной установки расположено смотровое окно 17. Трехроликовое приспособление 11 выполнено в виде трех роликов, закрепленных в металлической обойме. К металлической обойме роликов прикладываем усилие с помощью винта 28. Прикладываемое усилие измеряется динамометром 29. Далее осуществляется вращение роликов с помощью электродвигателя 30, связанного с трехроликовым приспособлением 11.An ion implantation source 18 of metals with a control unit 19 is located on the housing 1 of the vacuum chamber. For cleaning the coated part 8 after diffusion saturation in the melt 4, a power supply 22 is used, connected via high-voltage cables 27 to the housing 1 of the vacuum chamber and the metal pipe 9. In the housing 1 of the vacuum unit, there is a viewing window 17. The three-roller device 11 is made in the form of three rollers fixed in a metal cage. We apply a force to the metal cage of the rollers with a screw 28. The applied force is measured by a dynamometer 29. Next, the rollers are rotated using an electric motor 30 connected to a three-roller device 11.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Металлическая труба 9 с приваренной к ней обрабатываемой деталью 8 закрепляется в крышке 2 с помощью зажимного узла 7. При этом труба 9 с деталью 8 образуют замкнутую полость. Далее крышка 2 закрепляется при помощи болтов 23 в корпусе 1 вакуумной камеры. С помощью патрубка 25 в трубу 9 подают охлаждающую среду (дистиллированная вода, воздух), которая далее отводится с трубы 9 при помощи трубки 26, находящейся в полости трубы 9, через патрубок 12. Из корпуса 1 вакуумной камеры откачивают воздух форвакуумным 21 и диффузионным 20 насосами через патрубок 14 до давления 6·10-7 мм рт.ст., и камера заполняется аргоном из баллона 24 через патрубок 15. Затем включают нагревательные элементы 5, содержащие фехралевые проволоки, и доводят температуру жидкометаллического расплава в металлической ванне 3 до 1000-1100°С. Измерение температуры нагрева металлической ванны 3 осуществляется с помощью термопары 13. С помощью рычага 10 трубу 9 опускают вниз, и деталь 8 погружается в ванну 3. Температуру охлаждающей среды, подаваемой в замкнутую полость через патрубок 25, подбирают таким образом, чтобы температура детали 8, на поверхности которой формируют покрытие, составляла 700-900°С. После нанесения покрытия трубу 9 с помощью рычага 10 поднимают, тем самым, вынимая деталь 8 из ванны 3 с расплавом. Затем приступают к ионной очистке от излишков расплава полученного покрытия на детали 8. Ионную очистку проводят в тлеющем разряде. The metal pipe 9 with the workpiece 8 welded to it is fixed in the cover 2 with the help of the clamping unit 7. In this case, the pipe 9 with the workpiece 8 form a closed cavity. Next, the cover 2 is fixed using bolts 23 in the housing 1 of the vacuum chamber. Using the pipe 25, a cooling medium (distilled water, air) is supplied to the pipe 9, which is then discharged from the pipe 9 using the pipe 26 located in the cavity of the pipe 9 through the pipe 12. From the casing 1 of the vacuum chamber, air is evacuated by fore-vacuum 21 and diffusion 20 pumps through the nozzle 14 to a pressure of 6 · 10 -7 mm Hg, and the chamber is filled with argon from the cylinder 24 through the nozzle 15. Then, the heating elements 5 containing fechral wires are turned on and the temperature of the molten metal melt in the metal bath 3 is adjusted to 1000– 1100 ° C. The temperature of the heating of the metal bath 3 is measured using a thermocouple 13. Using the lever 10, the pipe 9 is lowered down, and the part 8 is immersed in the bath 3. The temperature of the cooling medium supplied to the closed cavity through the nozzle 25 is selected so that the temperature of the part 8, on the surface of which the coating is formed, was 700-900 ° C. After coating the pipe 9 with the help of the lever 10 is lifted, thereby removing the part 8 from the bath 3 with the melt. Then proceed to ion cleaning of excess melt of the obtained coating on part 8. Ionic cleaning is carried out in a glow discharge.

Для получения тлеющего разряда включают источник питания 22, связанный высоковольтными кабелями 27 с трубкой 9 и корпусом 1 вакуумной камеры. После ионной очистки полученного покрытия на детали 8 осуществляют ионную имплантацию. Для этого включают источник ионной имплантации 18 металлов при помощи блока управления 19. Блок управления 19 связан с источником ионной имплантации 18 при помощи высоковольтного кабеля и высоковольтным кабелем связан с корпусом вакуумной камеры 1. После ионной имплантации трубу 9 с помощью рычага 10 поднимают, тем самым располагая деталь 8 в трехроликовом приспособлении 11, закрепленном на крышке 2 вакуумной камеры. Трехроликовое приспособление 11 выполнено в виде трех роликов, закрепленных в металлической обойме. К металлической обойме роликов прикладываем усилие с помощью винта 28. Прикладываемое усилие измеряется динамометром 29. Далее осуществляется вращение роликов с помощью электродвигателя 30, связанного с трехроликовым приспособлением 11. Контроль над процессом осуществляется с помощью смотрового окна 17, расположенного в корпусе 1 вакуумной камеры.To obtain a glow discharge, a power source 22 is connected, connected by high-voltage cables 27 to the tube 9 and the housing 1 of the vacuum chamber. After ion cleaning of the resulting coating on the part 8 carry out ion implantation. To do this, turn on the ion source of implantation of 18 metals using the control unit 19. The control unit 19 is connected to the source of ion implantation 18 using a high-voltage cable and the high-voltage cable is connected to the housing of the vacuum chamber 1. After ion implantation, the pipe 9 is raised using the lever 10, thereby locating the part 8 in the three-roller device 11, mounted on the cover 2 of the vacuum chamber. Three-roller device 11 is made in the form of three rollers fixed in a metal cage. We apply a force to the metal cage of the rollers with a screw 28. The applied force is measured with a dynamometer 29. Next, the rollers are rotated using an electric motor 30 connected to a three-roller device 11. The process is monitored using an inspection window 17 located in the housing 1 of the vacuum chamber.

Пример 1.Example 1

Металлическая труба 9 с приваренной к ней обрабатываемой деталью 8 из стали 45 закрепляется в крышке 2 с помощью зажимного узла 7. При этом труба 9 с деталью 8 образуют замкнутую полость. Далее крышка 2 закрепляется при помощи болтов 23 в корпусе 1 вакуумной камеры. С помощью патрубка 25 в трубу 9 подают дистиллированную воду, которая далее отводится с трубы 9 при помощи трубки 26, находящейся в полости трубы 9, через патрубок 12. Из корпуса 1 вакуумной камеры откачивают воздух форвакуумным 21 и диффузионным 20 насосами через патрубок 14 до давления 6·10-7 мм рт.ст., и камера заполняется аргоном из баллона 24 через патрубок 15. Затем включают нагревательные элементы 5, содержащие фехралевые проволоки, и доводят температуру расплавленного свинца с растворенным порошком Ti50Ni50 в металлической ванне 3 до 1000°С. The metal pipe 9 with the workpiece 8 made of steel 45 welded to it is fixed in the cover 2 with the help of the clamping unit 7. In this case, the pipe 9 with the detail 8 form a closed cavity. Next, the cover 2 is fixed using bolts 23 in the housing 1 of the vacuum chamber. Using the pipe 25, distilled water is supplied to the pipe 9, which is then discharged from the pipe 9 using the pipe 26 located in the cavity of the pipe 9 through the pipe 12. From the housing 1 of the vacuum chamber, air is evacuated by the 21 vacuum and 20 diffusion pumps through the pipe 14 to pressure 6 · 10 -7 mm Hg, and the chamber is filled with argon from a cylinder 24 through a pipe 15. Then, heating elements 5 containing fechral wires are turned on and the temperature of the molten lead with dissolved Ti 50 Ni 50 powder in a metal bath 3 is adjusted to 1000 ° C.

Измерение температуры нагрева металлической ванны 3 осуществляется с помощью термопары 13. С помощью рычага 10 трубу 9 опускают вниз, и деталь 8 из стали 45 погружается в ванну 3 с расплавленным свинцом с растворенным порошком Ti50Ni50. Температуру охлаждающей среды, подаваемой в замкнутую полость через патрубок 25, подбирают таким образом, чтобы температура детали 8 из стали 45, на поверхности которой формируют покрытие, составляла 700°С. После нанесения покрытия трубу 9 с помощью рычага 10 поднимают, тем самым вынимая деталь 8 (сталь 45) из ванны 3 с расплавленным свинцом с растворенным порошком Ti50Ni50. Затем приступают к ионной очистке от излишков расплава полученного покрытия на детали 8. Ионную очистку проводят в тлеющем разряде. The temperature of the heating of the metal bath 3 is measured using a thermocouple 13. Using the lever 10, the pipe 9 is lowered down, and a steel part 8 is immersed in a bath 3 with molten lead with dissolved Ti 50 Ni 50 powder. The temperature of the cooling medium supplied to the closed cavity through the nozzle 25 is selected so that the temperature of the part 8 of steel 45, on the surface of which the coating is formed, is 700 ° C. After coating the pipe 9 with the help of the lever 10 is lifted, thereby removing the part 8 (steel 45) from the bath 3 with molten lead with dissolved powder Ti 50 Ni 50 . Then proceed to ion cleaning of excess melt of the obtained coating on part 8. Ionic cleaning is carried out in a glow discharge.

Для получения тлеющего разряда включают источник питания 22, связанный высоковольтными кабелями 27 с трубкой 9 и корпусом 1 вакуумной камеры. После ионной очистки полученного покрытия на детали 8 осуществляют ионную имплантацию. Для этого включают источник ионной имплантации 18 металла Zr при помощи блока управления 19. Блок управления 19 связан с источником ионной имплантации 18 металла Zr при помощи высоковольтного кабеля и высоковольтным кабелем связан с корпусом вакуумной камеры 1. После ионной имплантации металла Zr трубу 9 с помощью рычага 10 поднимают, тем самым располагая деталь 8 из стали 45 в трехроликовом приспособлении 11, закрепленном на крышке 2 вакуумной камеры. Трехроликовое приспособление 11 выполнено в виде трех роликов, закрепленных в металлической обойме. К металлической обойме роликов прикладываем усилие 1 кН с помощью винта 28. Прикладываемое усилие измеряется динамометром 29. Далее осуществляется вращение роликов с помощью электродвигателя 30, связанного с трехроликовым приспособлением 11. Контроль над процессом осуществляется с помощью смотрового окна 17, расположенного в корпусе 1 вакуумной камеры. Поверхностно-пластическое деформирование с помощью трехроликового приспособления проводим в интервале температур мартенситных превращений.To obtain a glow discharge, a power source 22 is connected, connected by high-voltage cables 27 to the tube 9 and the housing 1 of the vacuum chamber. After ion cleaning of the resulting coating on the part 8 carry out ion implantation. To do this, include a source of ion implantation 18 of Zr metal using a control unit 19. The control unit 19 is connected to a source of ion implantation 18 of Zr metal using a high-voltage cable and a high-voltage cable is connected to the housing of the vacuum chamber 1. After ion implantation of Zr metal, pipe 9 with a lever 10 lift, thereby locating the steel part 8 in a three-roller device 11, mounted on the cover 2 of the vacuum chamber. Three-roller device 11 is made in the form of three rollers fixed in a metal cage. We apply a force of 1 kN to the metal clip of the rollers using a screw 28. The applied force is measured with a dynamometer 29. Next, the rollers are rotated using an electric motor 30 connected to a three-roller device 11. The process is monitored using a viewing window 17 located in the housing 1 of the vacuum chamber . We use the three-roller device to conduct surface plastic deformation in the temperature range of martensitic transformations.

Пример 2.Example 2

Металлическая труба 9 с приваренной к ней обрабатываемой деталью 8 из стали 12Х18Н10Т закрепляется в крышке 2 с помощью зажимного узла 7. При этом труба 9 с деталью 8 образуют замкнутую полость. Далее крышка 2 закрепляется при помощи болтов 23 в корпусе 1 вакуумной камеры. С помощью патрубка 25 в трубу 9 подают дистиллированную воду, которая далее отводится с трубы 9 при помощи трубки 26, находящейся в полости трубы 9, через патрубок 12. Из корпуса 1 вакуумной камеры откачивают воздух форвакуумным 21 и диффузионным 20 насосами через патрубок 14 до давления 6·10-7 мм рт.ст., и камера заполняется аргоном из баллона 24 через патрубок 15. Затем включают нагревательные элементы 5, содержащие фехралевые проволоки, и доводят температуру расплавленного свинца с растворенным порошком TiNiCu в металлической ванне 3 до 1100°С. Измерение температуры нагрева металлической ванны 3 осуществляется с помощью термопары 13. С помощью рычага 10 трубу 9 опускают вниз, и деталь 8 из стали 12Х18Н10Т погружается в ванну 3 с расплавленным свинцом с растворенным порошком TiNiCu. Температуру охлаждающей среды, подаваемой в замкнутую полость через патрубок 25, подбирают таким образом, чтобы температура детали 8 из стали 12Х18Н10Т, на поверхности которой формируют покрытие, составляла 800°С. После нанесения покрытия трубу 9 с помощью рычага 10 поднимают, тем самым вынимая деталь 8 (сталь 12Х18Н10Т) из ванны 3 с расплавленным свинцом с растворенным порошком TiNiCu. Затем приступают к ионной очистке от излишков расплава полученного покрытия на детали 8. Ионную очистку проводят в тлеющем разряде. The metal pipe 9 with the workpiece 8 made of steel 12X18H10T welded to it is fixed in the cover 2 with the help of the clamping unit 7. In this case, the pipe 9 with the detail 8 form a closed cavity. Next, the cover 2 is fixed using bolts 23 in the housing 1 of the vacuum chamber. Using the pipe 25, distilled water is supplied to the pipe 9, which is then discharged from the pipe 9 using the pipe 26 located in the cavity of the pipe 9 through the pipe 12. From the housing 1 of the vacuum chamber, air is evacuated by the 21 vacuum and 20 diffusion pumps through the pipe 14 to pressure 6 · 10 -7 mm Hg, and the chamber is filled with argon from the cylinder 24 through the nozzle 15. Then, heating elements 5 containing fechral wires are turned on and the temperature of the molten lead with dissolved TiNiCu powder in the metal bath 3 is adjusted to 1100 ° C. The temperature of the heating of the metal bath 3 is measured using a thermocouple 13. Using the lever 10, the pipe 9 is lowered down, and a part 8 made of 12X18H10T steel is immersed in a bath 3 with molten lead with dissolved TiNiCu powder. The temperature of the cooling medium supplied to the closed cavity through the nozzle 25 is selected so that the temperature of the part 8 made of steel 12X18H10T, on the surface of which the coating is formed, is 800 ° C. After coating the pipe 9 with the help of the lever 10 is lifted, thereby removing the part 8 (steel 12X18H10T) from the bath 3 with molten lead with dissolved TiNiCu powder. Then proceed to ion cleaning of excess melt of the obtained coating on part 8. Ionic cleaning is carried out in a glow discharge.

Для получения тлеющего разряда включают источник питания 22, связанный высоковольтными кабелями 27 с трубкой 9 и корпусом 1 вакуумной камеры. После ионной очистки полученного покрытия на детали 8 осуществляют ионную имплантацию. Для этого включают источник ионной имплантации 18 металла Со при помощи блока управления 19. Блок управления 19 связан с источником ионной имплантации 18 металла Со при помощи высоковольтного кабеля и высоковольтным кабелем связан с корпусом вакуумной камеры 1. После ионной имплантации металла Со трубу 9 с помощью рычага 10 поднимают, тем самым располагая деталь 8 из стали 12Х18Н10Т в трехроликовом приспособлении 11, закрепленном на крышке 2 вакуумной камеры. Трехроликовое приспособление 11 выполнено в виде трех роликов, закрепленных в металлической обойме. К металлической обойме роликов прикладываем усилие 1,2 кН с помощью винта 28. Прикладываемое усилие измеряется динамометром 29. Далее осуществляется вращение роликов с помощью электродвигателя 30, связанного с трехроликовым приспособлением 11. Контроль над процессом осуществляется с помощью смотрового окна 17, расположенного в корпусе 1 вакуумной камеры. Поверхностно-пластическое деформирование с помощью трехроликового приспособления проводим в интервале температур мартенситных превращений.To obtain a glow discharge, a power source 22 is connected, connected by high-voltage cables 27 to the tube 9 and the housing 1 of the vacuum chamber. After ion cleaning of the resulting coating on the part 8 carry out ion implantation. To do this, they include a source of ion implantation 18 of Co metal using a control unit 19. A control unit 19 is connected to a source of ion implantation 18 of Co metal using a high-voltage cable and a high-voltage cable is connected to the housing of the vacuum chamber 1. After ion implantation of metal Co, a pipe 9 with a lever 10 lift, thereby locating the part 8 of steel 12X18H10T in a three-roller device 11, mounted on the cover 2 of the vacuum chamber. Three-roller device 11 is made in the form of three rollers fixed in a metal cage. We apply a force of 1.2 kN to the metal clip of the rollers using a screw 28. The applied force is measured with a dynamometer 29. Next, the rollers are rotated using an electric motor 30 connected to a three-roller device 11. The process is monitored using a viewing window 17 located in the housing 1 vacuum chamber. We use the three-roller device to conduct surface plastic deformation in the temperature range of martensitic transformations.

При получении покрытий на установке, взятой в качестве прототипа, величина обратимой деформации для сплава TiNi составила 1,2%; на предложенной установке величина обратимой деформации для сплава TiNi составила 4,3%, износостойкость увеличилась в 3-4 раза.Upon receipt of coatings on the installation, taken as a prototype, the magnitude of the reversible deformation for the TiNi alloy was 1.2%; at the proposed installation, the value of reversible deformation for the TiNi alloy was 4.3%, the wear resistance increased by 3-4 times.

В результате работы установки получается наноструктурированное покрытие с эффектом памяти формы, с повышенной износостойкостью.As a result of the installation, a nanostructured coating with a shape memory effect and increased wear resistance is obtained.

Claims (5)

1. Устройство для формирования на поверхности полых стальных деталей наноструктурированных покрытий с эффектом памяти формы, содержащее вакуумную камеру, состоящую из полого охлаждаемого корпуса с патрубками для откачки воздуха и подачи аргона и крышки, внутри камеры установлена металлическая ванна, заполненная жидкометаллическим расплавом, вокруг ванны расположены нагревательные элементы, а между ними и корпусом - теплозащитные экраны, предохраняющие корпус вакуумной камеры от перегрева, над ванной установлена металлическая труба, проходящая сквозь крышку и закрепленная в ней с возможностью вертикального перемещения, нижний конец трубы выполнен с возможностью прикрепления к ее нижнему концу полой обрабатываемой детали с образованием замкнутой полости, верхний конец трубы, выступающий из камеры, соединен с рычагом, установленным на крышке для вертикального перемещения трубы, снаружи трубы расположен патрубок для подачи охлаждающей среды, внутри трубы размещена полая трубка с патрубком для отвода охлаждающей среды, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит технологический модуль для ионной очистки поверхности обрабатываемой детали путем создания тлеющего разряда в вакуумной камере, источник ионной имплантации металлов, установленный на корпусе вакуумной камеры и соединенный с блоком управления, а вокруг верхнего конца трубы с деталью установлено закрепленное на крышке вакуумной камеры приспособление для поверхностно-пластического деформирования нанесенного покрытия с получением наноструктурированного слоя с эффектом памяти формы.1. A device for forming on the surface of hollow steel parts of nanostructured coatings with a shape memory effect, containing a vacuum chamber, consisting of a hollow cooled case with nozzles for pumping air and supplying argon and a cover, a metal bath filled with molten liquid metal is installed inside the chamber, around the bath are located heating elements, and between them and the casing - heat shields protecting the casing of the vacuum chamber from overheating, a metal pipe is installed over the bathtub, passing through the cover and secured in it with the possibility of vertical movement, the lower end of the pipe is made with the possibility of attaching to its lower end a hollow workpiece with the formation of a closed cavity, the upper end of the pipe protruding from the chamber is connected to a lever mounted on the cover for vertical movement of the pipe , outside the pipe there is a pipe for supplying a cooling medium, inside the pipe there is a hollow pipe with a pipe for removing the cooling medium, characterized in that it additionally contains a technological module for ionic cleaning of the surface of the workpiece by creating a glow discharge in a vacuum chamber, a metal ion implantation source mounted on the vacuum chamber body and connected to the control unit, and a device for surface-plastic mounted on the cover of the vacuum chamber around the upper end of the pipe with the part deformation of the applied coating to obtain a nanostructured layer with a shape memory effect. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приспособление для поверхностно-пластического деформирования выполнено в виде трех роликов, закрепленных в металлической обойме.2. The device according to claim 1, characterized in that the device for surface-plastic deformation is made in the form of three rollers fixed in a metal cage. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе вакуумной камеры расположено смотровое окно.3. The device according to claim 1, characterized in that a viewing window is located in the housing of the vacuum chamber. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве охлаждающей среды использована газовая среда или жидкость.4. The device according to claim 1, characterized in that the gas medium or liquid is used as the cooling medium. 5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что приспособление для поверхностно-пластического деформирования выполнено с возможностью приложения усилия с помощью винта к металлической обойме роликов, причем прикладываемое усилие измеряют динамометром, а вращение роликов осуществляется с помощью электродвигателя. 5. The device according to p. 2, characterized in that the device for surface plastic deformation is made with the possibility of applying force with a screw to the metal clip of the rollers, the applied force is measured with a dynamometer, and the rotation of the rollers is carried out using an electric motor.
RU2014126840/02A 2014-07-01 2014-07-01 Device to form nanostructured coatings with shape memory effect on surface of hollow parts RU2569871C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014126840/02A RU2569871C1 (en) 2014-07-01 2014-07-01 Device to form nanostructured coatings with shape memory effect on surface of hollow parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014126840/02A RU2569871C1 (en) 2014-07-01 2014-07-01 Device to form nanostructured coatings with shape memory effect on surface of hollow parts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2569871C1 true RU2569871C1 (en) 2015-11-27

Family

ID=54753658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014126840/02A RU2569871C1 (en) 2014-07-01 2014-07-01 Device to form nanostructured coatings with shape memory effect on surface of hollow parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2569871C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2718785C1 (en) * 2019-11-20 2020-04-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Apparatus for producing nanostructured composite multifunctional coatings from material with shape memory effect on part surface

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070061006A1 (en) * 2005-09-14 2007-03-15 Nathan Desatnik Methods of making shape memory films by chemical vapor deposition and shape memory devices made thereby
RU2352686C2 (en) * 2003-09-29 2009-04-20 ДЖЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК КОМПАНИ (э Нью-Йорк Корпорейшн) Nano-structural coating system, components and corresponding methods of manufacturing
RU2430191C2 (en) * 2009-12-08 2011-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") Technological complex for formation of nanocoatings on surface of hollow parts and investigations of their mechanical properties
RU2466207C2 (en) * 2010-12-23 2012-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ Method for synthesis of nanostructure film on article and apparatus for realising said method
RU2475567C1 (en) * 2011-06-17 2013-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет " (ГОУВПО "КубГТУ") Plant for obtaining nanostructured coatings from material with shape memory effect on cylindrical surface of parts

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2352686C2 (en) * 2003-09-29 2009-04-20 ДЖЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК КОМПАНИ (э Нью-Йорк Корпорейшн) Nano-structural coating system, components and corresponding methods of manufacturing
US20070061006A1 (en) * 2005-09-14 2007-03-15 Nathan Desatnik Methods of making shape memory films by chemical vapor deposition and shape memory devices made thereby
RU2430191C2 (en) * 2009-12-08 2011-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") Technological complex for formation of nanocoatings on surface of hollow parts and investigations of their mechanical properties
RU2466207C2 (en) * 2010-12-23 2012-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ Method for synthesis of nanostructure film on article and apparatus for realising said method
RU2475567C1 (en) * 2011-06-17 2013-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет " (ГОУВПО "КубГТУ") Plant for obtaining nanostructured coatings from material with shape memory effect on cylindrical surface of parts

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2718785C1 (en) * 2019-11-20 2020-04-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Apparatus for producing nanostructured composite multifunctional coatings from material with shape memory effect on part surface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Park et al. Effect of electric current on recrystallization kinetics in interstitial free steel and AZ31 magnesium alloy
CN108519321B (en) Method for testing by using welding joint force-corrosion coupling testing device
RU2569871C1 (en) Device to form nanostructured coatings with shape memory effect on surface of hollow parts
CN107760949B (en) A kind of preparation method of the high tenacity casting magnesium alloy ingot of complex intensifying
Cubides et al. New insights on the corrosion mechanism of a peak-aged Mg–9Al–1Zn alloy in a chloride environment
CN106769474A (en) Loading biaxial tension stress sample Experiment in Erosive Electrochemistry device and method of testing
KR101775060B1 (en) Method and apparatus for thermally treating an aluminium workpiece and aluminium workpiece
JP5465845B2 (en) Semiconductor manufacturing equipment
Abdul et al. The Relationship Between Surface roughening and Resistance Heating in Austenitic Thin Metal Foils of SUS 304 and SUS 316 During Tensile Test
CN105506326A (en) Preparation method of long-period-structure-reinforced magnesium-zirconium alloy ingot
CN102400135B (en) Coating hot-pressing reinforcement method of magnesium-aluminum alloy plate
PL216025B1 (en) Method for plasma processing of liquids, especially water and device for plasma processing of liquids
Bharadwaj et al. Experimental pool boiling heat transfer analysis with Zn-Cu micro-structured surfaces developed by electric discharge coating technique
Chen et al. Corrosion susceptibility of different planes of AlMgScZr alloy produced by selective laser melting
RU2430191C2 (en) Technological complex for formation of nanocoatings on surface of hollow parts and investigations of their mechanical properties
CN107723436A (en) A kind of device and method for preventing heat treatment of workpieces deformation
CN104406860B (en) Bimetallic laminated composite plate different temperature electric current strengthening combination process physical simulating device
Kaya et al. Effect of solution treatment on thermal conductivity of porous NiTi shape memory alloy
RU93150U1 (en) INSTALLATION FOR FORMING ON THE SURFACE DETAILS OF NANO-COATINGS AND RESEARCH OF STRENGTH OF DETAILS AT LINEAR STRESS STATE
RU92726U1 (en) INSTALLATION FOR FORMING ON THE SURFACE DETAILS OF NANO-COATINGS AND STUDIES OF THE STRENGTH OF THE HOLLOW DETAILS AT A PLANE STRESSED STATE
RU2563910C1 (en) Vacuum process unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface
CN210001924U (en) real-time indirect sputtering target temperature measuring device
CN103397364A (en) Aluminum-silicon alloy surface ceramic treatment method and apparatus
US8408280B1 (en) Bleedout detection system
Han et al. Study on the fast nitriding process of active screen plasma nitriding

Legal Events

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

Effective date: 20160702