RU2611248C2 - Method of nitriding parts in glow discharge at different depth of nitrated layer - Google Patents
Method of nitriding parts in glow discharge at different depth of nitrated layer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2611248C2 RU2611248C2 RU2015125240A RU2015125240A RU2611248C2 RU 2611248 C2 RU2611248 C2 RU 2611248C2 RU 2015125240 A RU2015125240 A RU 2015125240A RU 2015125240 A RU2015125240 A RU 2015125240A RU 2611248 C2 RU2611248 C2 RU 2611248C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hardened layer
- glow discharge
- nitriding
- different
- screens
- Prior art date
Links
Images
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
- 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
- C23C8/08—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 only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
Abstract
Description
Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения материалов.The invention relates to the field of thermal and chemical-thermal treatment and can be used in mechanical engineering and other industries for surface hardening of materials.
Известен способ азотирования стальных деталей в тлеющем разряде (ионное азотирование), которое проводят в разреженной азотосодержащей атмосфере, а именно в атмосфере аммиака (NH3) при подключении обрабатываемых деталей к отрицательному электроду - катоду. Анодом является контейнер установки [Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1993, 448 с.]. Между катодом - деталью и анодом возбуждается тлеющий разряд, и положительные ионы газа, бомбардируя поверхность катода, нагревают ее до температуры насыщения. Процесс ионного азотирования реализуется в две стадии: первая - очистка поверхности катодным распылением, вторая - собственно насыщение. Катодное распыление проводят в течение 50-60 мин при напряжении 1100-1400 В и низком давлении 0,13⋅102-0,26⋅102 Па. В процессе катодного распыления температура поверхности детали не превышает 250°С. Температура азотирования 470-580°С, давление 1,3⋅102-13⋅102 Па, рабочее напряжение 400-1100 В, продолжительность процесса от 1 до 24 ч.A known method of nitriding steel parts in a glow discharge (ion nitriding), which is carried out in a rarefied nitrogen-containing atmosphere, namely in an atmosphere of ammonia (NH 3 ) when connecting the workpiece to a negative electrode, the cathode. The anode is the installation container [Lakhtin Yu.M. Metallurgy and heat treatment of metals. M .: Metallurgy, 1993, 448 p.]. A glow discharge is excited between the cathode - the part and the anode, and positive gas ions, bombarding the cathode surface, heat it to the saturation temperature. The ion nitriding process is carried out in two stages: the first is surface cleaning by cathodic sputtering, the second is saturation itself. Cathodic sputtering is carried out for 50-60 minutes at a voltage of 1100-1400 V and low pressure 0.13⋅10 2 -0.26⋅10 2 Pa. During cathodic sputtering, the surface temperature of the part does not exceed 250 ° C. Nitriding temperature 470-580 ° С, pressure 1.3⋅10 2 -13⋅10 2 Pa, operating voltage 400-1100 V, process duration from 1 to 24 hours.
Недостатками аналога являются:The disadvantages of the analogue are:
- сложность оборудования и технологии, а также необходимость проектирования специального оборудования,- the complexity of equipment and technology, as well as the need to design special equipment,
- низкая скорость процесса насыщения поверхностных слоев металла азотом.- low speed of the process of saturation of the surface layers of the metal with nitrogen.
Известен способ (Патент РФ №2058421, кл. С23С 8/36, 20.04.96) азотирования деталей из конструкционных легированных сталей, включающий высокотемпературное ионное азотирование, закалку с температуры полного растворения нитридных фаз, отпуск, чистовую механическую обработку и низкотемпературное ионное азотирование на глубину не менее глубины деазотированного слоя.The known method (RF Patent No. 2054821, class C23C 8/36, 04/20/96) nitriding parts from structural alloy steels, including high-temperature ion nitriding, quenching from the temperature of complete dissolution of nitride phases, tempering, finishing, and low-temperature ion nitriding to a depth not less than the depth of the dezotized layer.
Недостатками аналога являются сложность оборудования и технологии, а также необходимость проектирования специального оборудования.The disadvantages of the analogue are the complexity of equipment and technology, as well as the need to design special equipment.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является способ (Патент РФ №2534906 С1, кл. С23С 8/36, 10.12.2014) азотирования стальной детали в тлеющем разряде, включающий вакуумный нагрев детали в плазме азота повышенной плотности, формируемой между поверхностью детали и перфорированным экраном для получения эффекта полого катода, и получение упрочненного слоя на детали.The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed one is the method (RF Patent No. 2534906 C1, class C23C 8/36, 12/10/2014) of nitriding a steel part in a glow discharge, including vacuum heating the part in high-density nitrogen plasma formed between the surface parts and a perforated screen to obtain the effect of a hollow cathode, and obtaining a hardened layer on the part.
Недостатком ближайшего аналога является:The disadvantage of the closest analogue is:
- отсутствие возможности азотирования деталей с участками, где требуется различная глубина азотированного слоя, за один технологический цикл.- the absence of the possibility of nitriding parts with areas where different depths of the nitrided layer are required for one technological cycle.
Задача изобретения - снижение основного времени обработки, а также уменьшение энергозатрат процесса.The objective of the invention is to reduce the main processing time, as well as reducing the energy consumption of the process.
Технический результат - получение азотированных участков с различными толщинами упрочненных слоев на одной детали за один технологический цикл. Повышение производительности процесса.EFFECT: obtaining nitrided sections with different thicknesses of hardened layers on one part in one technological cycle. Improving process performance.
Задача решается, а технический результат достигается тем, что вакуумный нагрев изделий проводят в плазме азота повышенной плотности, формируемой между деталью и экраном за счет создания эффекта полого катода, и в отличие от прототипа экраны устанавливают на участках детали, где требуется наличие азотированного слоя, и путем регулирования параметров экрана (ширина ячейки, расстояние между ячейками, расстояние от экрана до поверхности детали) достигается получение различных толщин упрочненного слоя на различных участках детали.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the vacuum heating of the products is carried out in a high-density nitrogen plasma formed between the part and the screen by creating a hollow cathode effect, and unlike the prototype, screens are installed in parts of the part where the presence of a nitrided layer is required, and by adjusting the parameters of the screen (cell width, distance between cells, distance from the screen to the surface of the part), various thicknesses of the hardened layer are obtained in different parts of the part.
Существо изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображена схема реализации способа азотирования в тлеющем разряде с применением эффекта полого катода, где: d1, d2 - диаметры отверстий экранов; а1, а2 - расстояния между отверстиями; Н1, Н2 - расстояния между экраном и деталью; h1, h2 - глубины упрочненных слоев. На фиг. 2 и на фиг. 3 изображены примеры реализации способа в виде трехмерных моделей. На фиг. 1 : 1 - деталь; 2 - экраны.In FIG. 1 shows a diagram of a nitriding method in a glow discharge using the hollow cathode effect, where: d 1 , d 2 are the diameters of the screens; a 1 , a 2 - the distance between the holes; H 1 , H 2 - the distance between the screen and the part; h 1 , h 2 - the depth of the hardened layers. In FIG. 2 and in FIG. 3 shows examples of the implementation of the method in the form of three-dimensional models. In FIG. 1: 1 - detail; 2 - screens.
Пример конкретной реализации способа.An example of a specific implementation of the method.
Способ осуществляется следующим образом: в вакуумной камере устанавливают обрабатываемую деталь, на определенном расстоянии на деталь устанавливаются перфорированные экраны из стали с заданными значениями прозрачности. Далее, подключают их к отрицательному электроду, герметизируют камеру и откачивают воздух до давления 10 Па. Затем после эвакуации воздуха камеру продувают рабочим газом 5-15 минут при давлении 1000-1330 Па, затем откачивают камеру до давления 10 Па, подают на электроды напряжение и возбуждают тлеющий разряд. При напряжении 800-1000 В осуществляют катодное распыление. После 10-15-минутной обработки по режиму катодного распыления напряжение понижают до рабочего, а давление повышают до 50 Па, необходимое для зажигания тлеющего разряда. В качестве рабочего газа использовали аргон и смесь азота, аргона и ацетилена (N2 25% + Ar 70% + С2Н2 5%). Азотирование в тлеющем разряде производят при р=50 Па, j=1-2 мА/см2, U=550-600 В. Все процессы проходят за один технологический цикл, в одной камере и в одной атмосфере. После обработки изделие охлаждается вместе с вакуумной камерой под вакуумом. В результате можно получать азотированные участки с различной толщиной упрочненного слоя на одной детали за один технологический цикл. Это позволяет снизить основное время обработки детали и уменьшить энергозатраты процесса обработки.The method is as follows: the workpiece is installed in a vacuum chamber, perforated steel screens with specified transparency values are installed at a certain distance on the part. Next, they are connected to the negative electrode, the chamber is sealed and air is pumped out to a pressure of 10 Pa. Then, after evacuating the air, the chamber is purged with working gas for 5-15 minutes at a pressure of 1000-1330 Pa, then the chamber is pumped out to a pressure of 10 Pa, voltage is applied to the electrodes and a glow discharge is excited. At a voltage of 800-1000 V carry out cathodic sputtering. After 10-15 minutes of cathodic sputtering treatment, the voltage is reduced to the working one, and the pressure is increased to 50 Pa, which is necessary for igniting a glow discharge. Argon and a mixture of nitrogen, argon and acetylene (N 2 25% + Ar 70% + C 2 H 2 5%) were used as the working gas. Nitriding in a glow discharge is carried out at p = 50 Pa, j = 1-2 mA / cm 2 , U = 550-600 V. All processes take place in one technological cycle, in one chamber and in one atmosphere. After processing, the product is cooled together with a vacuum chamber under vacuum. As a result, it is possible to obtain nitrided sections with different thicknesses of the hardened layer on one part in one technological cycle. This allows you to reduce the main processing time of the part and reduce the energy consumption of the processing process.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015125240A RU2611248C2 (en) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | Method of nitriding parts in glow discharge at different depth of nitrated layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015125240A RU2611248C2 (en) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | Method of nitriding parts in glow discharge at different depth of nitrated layer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015125240A RU2015125240A (en) | 2017-01-10 |
| RU2611248C2 true RU2611248C2 (en) | 2017-02-21 |
Family
ID=57955865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015125240A RU2611248C2 (en) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | Method of nitriding parts in glow discharge at different depth of nitrated layer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2611248C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5443663A (en) * | 1992-06-30 | 1995-08-22 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Plasma nitrided titanium and titanium alloy products |
| WO1997014172A1 (en) * | 1995-10-12 | 1997-04-17 | He Holdings, Inc., Doing Business As Hughes Electronics | Method and apparatus for plasma processing |
| RU2534906C1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method of local material treatment with effect of hollow cathode during ionic nitriding |
| RU2534907C1 (en) * | 2013-04-08 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Procedure for local treatment of material at nitriding in glow discharge |
-
2015
- 2015-06-25 RU RU2015125240A patent/RU2611248C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5443663A (en) * | 1992-06-30 | 1995-08-22 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Plasma nitrided titanium and titanium alloy products |
| WO1997014172A1 (en) * | 1995-10-12 | 1997-04-17 | He Holdings, Inc., Doing Business As Hughes Electronics | Method and apparatus for plasma processing |
| RU2534907C1 (en) * | 2013-04-08 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Procedure for local treatment of material at nitriding in glow discharge |
| RU2534906C1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method of local material treatment with effect of hollow cathode during ionic nitriding |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015125240A (en) | 2017-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106011738A (en) | Surface plating composite coating process for die | |
| RU2418096C2 (en) | Procedure for creation of macro non-uniform structure of material at nitriding | |
| CN109609891B (en) | Carburization control method for metallographic structure of BG801 material | |
| CA2916769A1 (en) | Tib2 layers and manufacture thereof | |
| RU2611248C2 (en) | Method of nitriding parts in glow discharge at different depth of nitrated layer | |
| RU2413033C2 (en) | Procedure for plasma nitriding item out of steel or non-ferrous alloy | |
| RU2013118075A (en) | METHOD FOR COMBINED CHEMICAL AND THERMAL TREATMENT OF MACHINE PARTS FROM HEAT RESISTANT STEELS | |
| CN103774086A (en) | Two-section rapid gas nitriding method for middle-carbon and low-carbon alloy structural steel | |
| RU2562185C1 (en) | Modification method of surface of items from titanium alloys in vacuum | |
| RU2409699C1 (en) | Procedure for forming non-uniform structure of material at nitriding in glow discharge | |
| RU2534907C1 (en) | Procedure for local treatment of material at nitriding in glow discharge | |
| RU2409700C1 (en) | Procedure of nitriding in plasma of glow discharge | |
| RU2418095C2 (en) | Procedure for vacuum ion-plasma nitriding items out of steel | |
| Roliński et al. | Controlling plasma nitriding of ferrous alloys | |
| RU2558320C1 (en) | Surface hardening of titanium alloys in vacuum | |
| RU2291227C1 (en) | Construction-steel parts surface hardening method | |
| RU2662518C2 (en) | Macro-nonuniform structure creation method on the materials surface | |
| RU2625864C1 (en) | Method of low-temperature ion nitriding steel products in magnetic field | |
| RU2640703C2 (en) | Method of local processing steel articles under ionic nitrogen in magnetic field | |
| RU2611003C1 (en) | Method of ion nitration of titanium alloys | |
| RU2664106C2 (en) | Method of low-temperature ionic nitration of steel parts | |
| RU2711064C1 (en) | Method of increasing wear resistance of a gear-type part | |
| RU2276201C1 (en) | Method for nitriding articles in glow discharge with hollow-cathode effect | |
| RU2562187C1 (en) | Method of modification of surface of products from titanic alloys in glow discharge | |
| RU2534697C1 (en) | Method of local material treatment with effect of hollow cathode during ionic nitriding |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190626 |