RU2711067C1 - Способ ионного азотирования в скрещенных электрических и магнитных полях - Google Patents
Способ ионного азотирования в скрещенных электрических и магнитных полях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2711067C1 RU2711067C1 RU2019103185A RU2019103185A RU2711067C1 RU 2711067 C1 RU2711067 C1 RU 2711067C1 RU 2019103185 A RU2019103185 A RU 2019103185A RU 2019103185 A RU2019103185 A RU 2019103185A RU 2711067 C1 RU2711067 C1 RU 2711067C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitriding
- magnetic fields
- crossed electric
- chamber
- fields
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно к вакуумному ионно-плазменному азотированию, и может быть использовано в машиностроении для повышения надежности и долговечности широкого ассортимента деталей машин и инструментов, изготовленных из стали. Способ ионного азотирования стального изделия в тлеющем разряде включает подачу в камеру для азотирования рабочей газовой смеси, нагрев стального изделия до температуры азотирования 500-540°С с выдержкой в течение 4-6 часов и одновременное генерирование в камере для азотирования скрещенных электрического и магнитного полей. Указанный нагрев стального изделия осуществляют посредством плазмы азота повышенной плотности, которую формируют в тороидальной области вращения электронов с помощью скрещенных электрического и магнитного полей, при этом регулированием силы тока и магнитной индукции электромагнитной системы изменяют конфигурацию скрещенных электрического и магнитного полей с обеспечением нахождения обрабатываемого изделия полностью в области указанных полей. Оновременное генерирование в камере для азотирования скрещенных электрического и магнитного полей осуществляют посредством электромагнитной системы, над которой располагают обрабатываемые изделия. Обеспечивается увеличение скорости обработки изделий различных форм и размеров ионным азотированием. 1 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно к вакуумному ионно-плазменному азотированию, и может быть использовано в машиностроении для повышения надежности и долговечности широкого ассортимента деталей машин и инструментов, изготовленных из стали, а также позволяет интенсифицировать процесс азотирования.
Известен способ и устройство для ускоренного азотирования деталей машин с использованием импульсов электромагнитного поля (патент РФ №2532779, кл. С23С 8/36, С23С 14/06, 10.11.2014), включающий подачу в камеру для азотирования реакционного газа, его нагрев с одновременным генерированием в камере переменного электромагнитного поля, осуществляемый посредством соленоида, внутри которого располагают обрабатываемую деталь с направлением вектора магнитной индукции перпендикулярно обрабатываемой поверхности детали и изменением в процессе азотирования его величины с формированием прямоугольных импульсов, длительность и периодичность которых обеспечивают ускорение движения и внедрения ионов азота в обрабатываемую поверхность за счет вертикального фронта нарастания напряженности магнитного поля. Данный способ реализуется устройством для генерирования электромагнитного поля, выполненного в виде расположенного вокруг камеры соленоида, обеспечивающего генерирование импульсного электромагнитного поля с прямоугольными импульсами, с направлением вектора магнитной индукции перпендикулярной обрабатываемой поверхности, находящейся внутри него детали.
Недостатком аналога является малые габариты камеры, в которой осуществляется азотирование, а также отсутствие возможности изменения конфигурации магнитного поля во время процесса азотирования.
Известен способ локального ионного азотирования стальных изделий в тлеющем разряде с магнитным полем (патент РФ №2654161, кл. С23С 8/38, 16.05.2018), включающий проведение вакуумного нагрева участка стального изделия, подверженного интенсивному износу в плазме азота повышенной плотности, при этом упомянутый участок стального изделия помещают в центр кольцевой магнитной системы, установленной на катоде, в которой формируют плазму азота повышенной плотности, и осуществляют вакуумный нагрев с формированием на нем нитридного слоя.
Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием регулирования конфигурации магнитного поля во время процесса азотирования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ вакуумного ионно-плазменного азотирования изделий из стали (патент РФ №2418095, кл. С23С 8/36, С23С 14/06, 10.05.2011), включающий проведение вакуумного нагрева изделий в плазме азота повышенной плотности, которую создают в тороидальной области движения электронов, образованной скрещенными электрическими и магнитными полями, при этом под действием магнитного поля, создаваемого двумя цилиндрическими магнитами, один из которых полый, электроны движутся по циклоидным замкнутым траекториям.
Недостатками прототипа являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием регулирования конфигурации магнитного поля во время процесса азотирования.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение функциональных возможностей ионного азотирования за счет обработки изделий различных форм и размеров в скрещенных электрических и магнитных полях и интенсификация процесса.
Технический результат - увеличение скорости обработки изделий ионным азотированием, обработка изделий различных форм и размеров.
Данная задача решается за счет того, что заявленный способ включает подачу в камеру для азотирования рабочую газовую смесь, нагрев стального изделия до температуры азотирования 500-540°С, с выдержкой в течение 4-6 часов и одновременное генерирование в камере для азотирования скрещенных электрического и магнитного полей. В отличие от прототипа, в заявляемом изобретении указанный нагрев стального изделия осуществляют посредством плазмы азота повышенной плотности, которую формируют в тороидальной области вращения электронов с помощью скрещенных электрического и магнитного полей, при этом регулированием силы тока и магнитной индукции электромагнитной системы изменяют конфигурацию скрещенных электрического и магнитного полей с обеспечением нахождения обрабатываемого изделия полностью в области указанных полей, а одновременное генерирование в камере для азотирования скрещенных электрического и магнитного полей осуществляют посредством электромагнитной системы, над которой располагают обрабатываемые изделия.
Существо изобретения поясняется чертежом.
На чертеже изображена схема реализации способа ионного азотирования в скрещенных электрических и магнитных полях. Схема содержит источники питания 1 и 2, камера 3, электромагнитная система 4, анод 5, подложка - катод 6, изоляторы 7 и обрабатываемые изделия из стали 8.
Пример конкретной реализации способа.
В вакуумной камере устанавливают обрабатываемые изделия из стали на подложку 6, установленную над электромагнитной системой 4. Затем в камере создают рабочее давление (Рраб.=50 Па), необходимое для зажигания тлеющего разряда. В камеру подают смесь газов из аргона, азота и водорода (50% Аr, 35% N2, 15% Н2). Далее создают скрещенные электрические и магнитные поля путем подачи напряжения источником питания 2 на электромагнитную систему. Во время процесса ионного азотирования, на источнике питания 2 регулируют силу тока и магнитную индукцию, влияющую на конфигурацию скрещенных электрических и магнитных полей. Силу тока и магнитную индукцию устанавливают таким образом, чтобы обрабатываемое изделие полностью находилось в области скрещенных электрических и магнитных полях. За счет плазмы азота повышенной плотности, которую формируют в тороидальной области вращения электронов при помощи скрещенных электрических и магнитных полей, происходит нагрев изделия до температур 500-540°С, при этом азотирование происходит в течение 4-6 часов.
Заявленный способ имеет следующие преимущества: возможность регулирования конфигурацией скрещенных электрических и магнитных полей под изделия различных форм и размеров, интенсификация процесса азотирования за счет плазмы азота повышенной плотности, высокая технологичность процесса, экологическая чистота процесса за счет отсутствия вредных производственных выбросов в атмосферу, простота схемы обработки и сравнительно невысокая стоимость оборудования.
Claims (1)
- Способ ионного азотирования стального изделия в тлеющем разряде, включающий подачу в камеру для азотирования рабочей газовой смеси, нагрев стального изделия до температуры азотирования 500-540°С с выдержкой в течение 4-6 часов и одновременное генерирование в камере для азотирования скрещенных электрического и магнитного полей, отличающийся тем, что указанный нагрев стального изделия осуществляют посредством плазмы азота повышенной плотности, которую формируют в тороидальной области вращения электронов с помощью скрещенных электрического и магнитного полей, при этом регулированием силы тока и магнитной индукции электромагнитной системы изменяют конфигурацию скрещенных электрического и магнитного полей с обеспечением нахождения обрабатываемого изделия полностью в области указанных полей, а одновременное генерирование в камере для азотирования скрещенных электрического и магнитного полей осуществляют посредством электромагнитной системы, над которой располагают обрабатываемые изделия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103185A RU2711067C1 (ru) | 2019-02-05 | 2019-02-05 | Способ ионного азотирования в скрещенных электрических и магнитных полях |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103185A RU2711067C1 (ru) | 2019-02-05 | 2019-02-05 | Способ ионного азотирования в скрещенных электрических и магнитных полях |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2711067C1 true RU2711067C1 (ru) | 2020-01-15 |
Family
ID=69171559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019103185A RU2711067C1 (ru) | 2019-02-05 | 2019-02-05 | Способ ионного азотирования в скрещенных электрических и магнитных полях |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2711067C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777250C1 (ru) * | 2021-11-17 | 2022-08-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Установка для ионного азотирования в плазме тлеющего разряда |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2063472C1 (ru) * | 1993-06-11 | 1996-07-10 | Валерий Афанасьевич Богатов | Способ плазменной обработки деталей и устройство для его осуществления |
US7922880B1 (en) * | 2007-05-24 | 2011-04-12 | Novellus Systems, Inc. | Method and apparatus for increasing local plasma density in magnetically confined plasma |
RU2418095C2 (ru) * | 2009-06-29 | 2011-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ вакуумного ионно-плазменного азотирования изделий из стали |
RU2590439C1 (ru) * | 2015-02-03 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ азотирования изделия из стали в плазме тлеющего разряда |
RU2654161C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2018-05-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ локального ионного азотирования стальных изделий в тлеющем разряде с магнитным полем |
-
2019
- 2019-02-05 RU RU2019103185A patent/RU2711067C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2063472C1 (ru) * | 1993-06-11 | 1996-07-10 | Валерий Афанасьевич Богатов | Способ плазменной обработки деталей и устройство для его осуществления |
US7922880B1 (en) * | 2007-05-24 | 2011-04-12 | Novellus Systems, Inc. | Method and apparatus for increasing local plasma density in magnetically confined plasma |
RU2418095C2 (ru) * | 2009-06-29 | 2011-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ вакуумного ионно-плазменного азотирования изделий из стали |
RU2590439C1 (ru) * | 2015-02-03 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ азотирования изделия из стали в плазме тлеющего разряда |
RU2654161C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2018-05-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ локального ионного азотирования стальных изделий в тлеющем разряде с магнитным полем |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793172C1 (ru) * | 2021-04-13 | 2023-03-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Способ ионного азотирования тонколистовых изделий с ультрамелкозернистой структурой в магнитном поле |
RU2777250C1 (ru) * | 2021-11-17 | 2022-08-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Установка для ионного азотирования в плазме тлеющего разряда |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5015493A (en) | Process and apparatus for coating conducting pieces using a pulsed glow discharge | |
US5503725A (en) | Method and device for treatment of products in gas-discharge plasma | |
BRPI0714437A2 (pt) | mÉtodo para separar camadas eletricamente isolantes | |
JPH0543785B2 (ru) | ||
US9139902B2 (en) | Method and apparatus for plasma ion implantation of solid element | |
RU2711067C1 (ru) | Способ ионного азотирования в скрещенных электрических и магнитных полях | |
RU2418095C2 (ru) | Способ вакуумного ионно-плазменного азотирования изделий из стали | |
RU2590439C1 (ru) | Способ азотирования изделия из стали в плазме тлеющего разряда | |
RU2640703C2 (ru) | Способ локальной обработки стального изделия при ионном азотировании в магнитном поле | |
RU2654161C1 (ru) | Способ локального ионного азотирования стальных изделий в тлеющем разряде с магнитным полем | |
RU2664106C2 (ru) | Способ низкотемпературного ионного азотирования стальных деталей | |
RU2478141C2 (ru) | Способ модификации поверхности материала плазменной обработкой | |
RU2682986C1 (ru) | Способ упрочнения стального изделия ионно-плазменной карбонитрацией | |
RU2611003C1 (ru) | Способ ионного азотирования титановых сплавов | |
Portnov et al. | Nitrogening Hammers of the Grain Crusher of the Aknar Poultry Factory | |
KR101027471B1 (ko) | 플라즈마 처리방법 및 처리장치 | |
RU2793172C1 (ru) | Способ ионного азотирования тонколистовых изделий с ультрамелкозернистой структурой в магнитном поле | |
RU2413784C1 (ru) | Способ ионного азотирования стали | |
RU2777250C1 (ru) | Установка для ионного азотирования в плазме тлеющего разряда | |
RU2116707C1 (ru) | Устройство для создания низкотемпературной газоразрядной плазмы | |
KR100317731B1 (ko) | 고밀도 플라즈마 이온질화 방법 및 그 장치 | |
RU2277592C2 (ru) | Способ светлой закалки изделий в тлеющем разряде с эффектом полого катода | |
RU187937U1 (ru) | Устройство для ионно-плазменного упрочнения изделий из конструкционных и специальных сталей и сплавов | |
RU2532779C1 (ru) | Способ и устройство для ускоренного азотирования деталей машин с использованием импульсов электромагнитного поля | |
Smirnov et al. | Microstructure and wear resistance of modified surfaces obtained by ion-plasma nitriding of 40ХН2МА steel |