RU2809974C1 - Nitriding method for aluminum alloy parts - Google Patents
Nitriding method for aluminum alloy parts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809974C1 RU2809974C1 RU2023123432A RU2023123432A RU2809974C1 RU 2809974 C1 RU2809974 C1 RU 2809974C1 RU 2023123432 A RU2023123432 A RU 2023123432A RU 2023123432 A RU2023123432 A RU 2023123432A RU 2809974 C1 RU2809974 C1 RU 2809974C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitriding
- zincate treatment
- ion
- aluminum alloys
- chamber
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 11
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009738 saturating Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 claims description 3
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 description 1
- SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N radon atom Chemical compound [Rn] SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- HVTHJRMZXBWFNE-UHFFFAOYSA-J sodium zincate Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Na+].[Na+].[Zn+2] HVTHJRMZXBWFNE-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам химико-термической обработки деталей из алюминиевых сплавов, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин.The invention relates to metallurgy, in particular to methods of chemical-thermal treatment of parts made of aluminum alloys, and can be used in mechanical engineering for surface hardening of machine parts.
Алюминиевые сплавы используются в различных областях машиностроения благодаря ряду положительных характеристик, таких как незначительный вес, дешевизна, и др. В то же время, детали, изготовленные из алюминиевых сплавов, обладают низкой износостойкостью, что требует упрочнения их поверхностей. Aluminum alloys are used in various fields of mechanical engineering due to a number of positive characteristics, such as low weight, low cost, etc. At the same time, parts made from aluminum alloys have low wear resistance, which requires hardening of their surfaces.
Широко известны процессы упрочнения поверхности деталей методами химико-термической обработки (ХТО). Известен, например, способ ХТО деталей, включающий диффузионное насыщение элементами внедрения и замещения и последующий нагрев поверхности изделия (А.С. СССР №1515772, МПК С23С 8/00. Способ химико-термической обработки стальных изделий. Бюл. №36, 2013 г.).The processes of hardening the surface of parts using chemical-thermal treatment (CHT) methods are widely known. For example, a method of chemical treatment of parts is known, including diffusion saturation with interstitial and substitution elements and subsequent heating of the surface of the product (A.S. USSR No. 1515772, IPC S23S 8/00. Method of chemical-thermal treatment of steel products. Bulletin No. 36, 2013 .).
Для повышения стойкости поверхностного слоя материала деталей в качестве ХТО используют способы азотирования.To increase the resistance of the surface layer of the material of parts, nitriding methods are used as chemical treatment.
Известен способ ХТО деталей, заключающийся в высокотемпературном азотировании, закалке с последующим отпуском [Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали. М.: Машиностроение, 1976, с. 99-102]. В результате обработки получают высокоазотистый слой небольшой толщины. Такой слой хорошо противостоит коррозии в атмосфере, но плохо работает при высоких изгибных, контактных напряжениях и в условиях повышенного износа.There is a known method for chemical treatment of parts, which consists of high-temperature nitriding, hardening and subsequent tempering [Lakhtin Yu.M., Kogan Ya.D. Nitriding of steel. M.: Mechanical Engineering, 1976, p. 99-102]. As a result of processing, a high-nitrogen layer of small thickness is obtained. This layer resists corrosion well in the atmosphere, but does not work well at high bending and contact stresses and under conditions of increased wear.
Известны также методы азотирования в плазме тлеющего разряда постоянного или пульсирующего тока, которые включают в себя две стадии - очистку поверхности катодным распылением и собственно насыщение поверхности металла азотом [Теория и технология азотирования / Лохтин Ю.М., Коган Л.Д. и др. // М., Металлургия, 1990, с. 89].There are also known methods of nitriding in the plasma of a glow discharge of direct or pulsating current, which include two stages - surface cleaning by cathode sputtering and the actual saturation of the metal surface with nitrogen [Theory and technology of nitriding / Lokhtin Yu.M., Kogan L.D. and others // M., Metallurgy, 1990, p. 89].
Известен также способ азотирования металлов и сплавов, при котором на стадии очистки изделий тлеющий разряд периодически переводят в импульсную электрическую дугу. Это позволяет интенсифицировать процесс за счет быстрого разогрева обрабатываемой поверхности в первые минуты до более высоких температур, чем температура процесса азотирования (А.С. СССР 1534092, МПК С23С 8/36, опубл. 07.01.90; BG 43787. МПК С23С 8/36. Method for chemico-thermic treatment in glowing discharge of gear transmissions. 1988).There is also a known method for nitriding metals and alloys, in which, at the stage of cleaning products, the glow discharge is periodically transferred into a pulsed electric arc. This allows you to intensify the process due to the rapid heating of the treated surface in the first minutes to higher temperatures than the temperature of the nitriding process (A.S. USSR 1534092, IPC S23S 8/36, publ. 01/07/90; BG 43787. IPC S23S 8/36 Method for chemico-thermic treatment in glowing discharge of gear transmissions. 1988).
Однако наличие на поверхности детали из алюминиевого сплава окисной пленки препятствует насыщению его поверхностного слоя азотом. Это обстоятельство требует изыскания методов устранения оксидной пленки с обрабатываемой поверхности детали. However, the presence of an oxide film on the surface of an aluminum alloy part prevents the saturation of its surface layer with nitrogen. This circumstance requires the development of methods for removing the oxide film from the processed surface of the part.
Известен способ азотирования деталей из алюминиевых сплавов, предусматривающий формирование азотированного слоя на поверхности деталей из алюминиевых сплавов путем ионной имплантации азота (патент РФ № 2372418. МПК C23C14/48. Устройство азотирования детали из алюминиевого сплава путем ионной имплантации и способ, в котором используется такое устройство. Опублик. 10.11.2009. Бюл №31). There is a known method for nitriding parts made of aluminum alloys, which involves the formation of a nitrided layer on the surface of parts made of aluminum alloys by ion implantation of nitrogen (RF patent No. 2372418. IPC C23C14/48. Device for nitriding parts made of aluminum alloy by ion implantation and a method in which such a device is used Published November 10, 2009, Bulletin No. 31).
Однако известный способ не предусматривает удаление оксидной пленки с азотируемой поверхности детали и, кроме того, формируется тонкий азотированный слой, который не может обеспечить высокую износостойкость азотированных деталей.However, the known method does not provide for the removal of the oxide film from the nitrided surface of the part and, in addition, a thin nitrided layer is formed, which cannot ensure high wear resistance of the nitrided parts.
Известен также способ азотирования деталей из алюминиевых сплавов (US Patent №4522660. Process for ion nitriding of aluminium or an aluminium alloy and apparatus therefor. 1985.) В данном способе для удаления оксидной пленки с поверхности деталей из алюминиевых сплавов в процессе ионного азотирования используются металлы, поглотители кислорода.There is also a known method for nitriding parts made of aluminum alloys (US Patent No. 4522660. Process for ion nitriding of aluminum or an aluminum alloy and apparatus therefor. 1985.) In this method, metals are used to remove the oxide film from the surface of parts made of aluminum alloys in the process of ion nitriding , oxygen absorbers.
Однако известный способ не обеспечивает надежное удаление оксидной пленки с поверхности деталей из алюминиевых сплавов в процессе ионного азотирования и, кроме того, наличие активного чужеродного металла приводит к загрязнению им азотированного слоя.However, the known method does not ensure reliable removal of the oxide film from the surface of parts made of aluminum alloys during ion nitriding and, in addition, the presence of an active foreign metal leads to contamination of the nitrided layer.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ ионного азотирования детали из алюминиевых сплавов, включающий предварительную очистку поверхности изделия, размещение детали в рабочей камере, активацию поверхности детали перед азотированием, подачу в камеру рабочей насыщающей среды, нагрев детали до температуры азотирования и выдержку при этой температуре до формирования необходимой толщины азотированного слоя (US Patent № 4597808. Process for ion nitriding aluminium alloys. 1986). The closest technical solution, chosen as a prototype, is the method of ion nitriding of a part made of aluminum alloys, including preliminary cleaning of the surface of the product, placing the part in the working chamber, activating the surface of the part before nitriding, supplying a working saturating medium to the chamber, heating the part to the nitriding temperature and holding at this temperature until the required thickness of the nitrided layer is formed (US Patent No. 4597808. Process for ion nitriding aluminum alloys. 1986).
В способе-прототипе перед ионным азотированием детали из алюминиевого сплава слой оксида алюминия удаляют частично или полностью путем ионной бомбардировки активирующего газа. В качестве активирующего газа используют газы гелия (He), неона (Ne), аргона (Ar), криптона (Kr), ксенона (Xe) или радона (Rn). При этом может использоваться тлеющий разряд постоянного тока или переменного тока, такой как высокочастотный разряд, но может применяться ионно-лучевое распыление. В качестве газа для ионного азотирования может быть использован либо азот (N2) либо газ на основе азота, например, аммиак (NH3) или смесь азота (N2) и водорода (H2). In the prototype method, before ion nitriding of aluminum alloy parts, the aluminum oxide layer is removed partially or completely by ion bombardment of the activating gas. The activating gases used are helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe) or radon (Rn). This may use a DC or AC glow discharge, such as a high-frequency discharge, but can also use sputtering ion beam. The gas for ion nitriding can be either nitrogen (N 2 ) or a nitrogen-based gas, for example, ammonia (NH 3 ) or a mixture of nitrogen (N 2 ) and hydrogen (H 2 ).
Однако указанный способ не обеспечивает формирование равномерного азотированного слоя. However, this method does not ensure the formation of a uniform nitrided layer.
Недостатками известных способов и прототипа являются невысокая износостойкость поверхности из-за неоднородности диффузионного слоя в связи с неполным удалением оксидной пленки. Использование только ионной очистки (травления) для удаления оксидной пленки с поверхности деталей из алюминиевых сплавов затруднительно, поскольку оксидная пленка является электроизолятором, препятствующим воздействию бомбардируемых поверхность детали ионов. При этом, при устранении оксидной пленки на локальных участках поверхности детали, на этих участках из-за отсутствия электоизолирующей пленки начинается более интенсивное травление материала детали. В результате кроме повышения шероховатости поверхности возникает значительная вероятность неполного удаления оксидной пленки на части обработанной поверхности. The disadvantages of the known methods and the prototype are the low wear resistance of the surface due to the heterogeneity of the diffusion layer due to incomplete removal of the oxide film. Using only ion cleaning (etching) to remove the oxide film from the surface of parts made of aluminum alloys is difficult, since the oxide film is an electrical insulator that prevents the action of ions bombarding the surface of the part. At the same time, when the oxide film is removed from local areas of the surface of the part, more intense etching of the part material begins in these areas due to the absence of an electrically insulating film. As a result, in addition to increasing surface roughness, there is a significant probability of incomplete removal of the oxide film on part of the treated surface.
Азотирование с использованием известных способов приводит к следующим негативным явлениям: существует высокая вероятность образования неравномерного слоя с уменьшенной концентрацией насыщаемого вещества, неоднородной и пониженной твердостью материала поверхностного слоя, возникновением дефектных участков, возникающих из-за неполного удаления оксидов с азотируемой поверхности детали. Nitriding using known methods leads to the following negative phenomena: there is a high probability of the formation of an uneven layer with a reduced concentration of the saturated substance, heterogeneous and reduced hardness of the surface layer material, and the appearance of defective areas resulting from incomplete removal of oxides from the nitrided surface of the part.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа, повышающего качество азотирования деталей из алюминиевых сплавов за счет обеспечения устранения оксидной пленки.The objective of the present invention is to create a method that improves the quality of nitriding of parts made of aluminum alloys by ensuring the elimination of the oxide film.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение износостойкости азотированного слоя деталей из алюминиевых сплавов.The technical result of the claimed invention is to increase the wear resistance of the nitrided layer of parts made of aluminum alloys.
Технический результат достигается тем, что в способе азотирования детали из алюминиевого сплава, включающем предварительную подготовку поверхности детали, размещение детали в рабочей камере ионно-плазменной установки, подачу в упомянутую камеру рабочей насыщающей среды, нагрев детали до температуры азотирования и выдержку при этой температуре до формирования необходимой толщины азотированного слоя, в отличие от прототипа, подготовку поверхности детали осуществляют цинкатной обработкой с последующим ионным травлением в среде аргона при давлении в диапазоне от 1,0⋅10-1 Па до 3,0⋅10-1 Па, при отрицательном напряжении смещения на изделии в диапазоне от 400 В до 600 В до полного удаления пленки, образованной при цинкатной обработке.The technical result is achieved by the fact that in the method of nitriding a part made of an aluminum alloy, which includes preliminary preparation of the surface of the part, placing the part in the working chamber of an ion plasma installation, supplying a working saturating medium to said chamber, heating the part to the nitriding temperature and holding it at this temperature until formation the required thickness of the nitrided layer, in contrast to the prototype, the surface of the part is prepared by zincate treatment followed by ion etching in an argon environment at a pressure in the range from 1.0⋅10 -1 Pa to 3.0⋅10 -1 Pa, at a negative bias voltage on the product in the range from 400 V to 600 V until the film formed during zincate treatment is completely removed.
Кроме того, возможны следующие дополнительные приемы способа: цинкатную обработку проводят в водном растворе концентрацией 50 г/л ZnO и 262,5 г/л NaOH при 60-70°C в течение времени от 1,5 мин до 3 мин; цинкатную обработку проводят при 70-80°C в течение времени от 1,5 мин до 3 мин в щелочном растворе, содержащем, г/л:In addition, the following additional methods are possible: zincate treatment is carried out in an aqueous solution with a concentration of 50 g/l ZnO and 262.5 g/l NaOH at 60-70°C for a time of 1.5 minutes to 3 minutes; zincate treatment is carried out at 70-80°C for a period of time from 1.5 minutes to 3 minutes in an alkaline solution containing, g/l:
тринатрийфосфат – 30-70; trisodium phosphate – 30-70;
кальцинированная сода – 10-20.soda ash – 10-20.
Поскольку наличие оксидной пленки приводит к неравномерному ее удалению с поверхности из-за её электроизоляционного эффекта, то замена диэлектрической пленки на металлическую обеспечивает равномерное травление поверхности. Это может быть достигнуто, например, использованием способов, основанных на цинкатном методе. В растворе цинката натрия на деталях из алюминия или алюминиевых сплавов происходит растворение окисной пленки. При этом на поверхности формируется тонкая, равномерная пленка цинка, которая легко удаляется ионным травлением. Since the presence of an oxide film leads to its uneven removal from the surface due to its electrical insulating effect, replacing the dielectric film with a metal one ensures uniform etching of the surface. This can be achieved, for example, using methods based on the zincate method. In a solution of sodium zincate on parts made of aluminum or aluminum alloys, the oxide film dissolves. In this case, a thin, uniform film of zinc is formed on the surface, which is easily removed by ion etching.
Для оценки эксплуатационных свойств деталей из алюминиевых сплавов, обработанных по предлагаемому способу, были проведены следующие испытания. Образцы из алюминиевых сплавов АА2139 (сплав системы Al-Cu-Mg-Mn-Ag) и Д16 были подвергнуты обработке как по способу-прототипу (US Patent № 4597808), согласно приведенным в способе-прототипе условиям и режимам обработки, так и по вариантам предлагаемого способа.To evaluate the performance properties of parts made of aluminum alloys processed using the proposed method, the following tests were carried out. Samples of aluminum alloys AA2139 (an alloy of the Al-Cu-Mg-Mn-Ag system) and D16 were processed both according to the prototype method (US Patent No. 4597808), according to the conditions and processing modes given in the prototype method, and according to variants the proposed method.
Ниже приведены режимы обработки образцов по предлагаемому способу. Удовлетворительным результатом (У.Р.) для предлагаемого способа считался результат, превышающий износостойкость азотированного слоя, полученного по способу-прототипу, не менее чем в 1,2 раза, в противном случае результат признавался неудовлетворительным (Н.Р.). Below are the sample processing modes using the proposed method. A satisfactory result (S.R.) for the proposed method was considered to be a result that exceeded the wear resistance of the nitrided layer obtained by the prototype method by at least 1.2 times, otherwise the result was considered unsatisfactory (N.R.).
Удаление оксидной пленки - цинкатная обработка:Removal of oxide film - zincate treatment:
- первый вариант: водный раствор концентрацией 50 г/л ZnO и 262,5 г/л NaOH: 50°C – (Н.Р.), 60°C – (У.Р.), 70°C – (У.Р.), 80°C – (Н.Р.). Время обработки 1,0 мин (Н.Р.), 1,5 мин (У.Р.), 2,0 мин (У.Р.), 3,0 мин (У.Р.), 4,0 мин (Н.Р.); - first option: aqueous solution with a concentration of 50 g/l ZnO and 262.5 g/l NaOH: 50°C – (N.R.), 60°C – (U.R.), 70°C – (U. R.), 80°C – (N.R.). Processing time 1.0 min (N.R.), 1.5 min (U.R.), 2.0 min (U.R.), 3.0 min (U.R.), 4.0 min (N.R.);
- второй вариант: щелочной раствор, содержащий, г/л: тринатрийфосфат - 20 г/л (Н.Р.), 30 г/л (У.Р.), 50 г/л (У.Р.), 70 г/л (У.Р.), 80 г/л (Н.Р.); кальцинированная сода - 5 г/л (Н.Р.), 10 г/л (У.Р.), 20 г/л (У.Р.), 30 г/л (Н.Р.).- second option: alkaline solution containing, g/l: trisodium phosphate - 20 g/l (N.R.), 30 g/l (U.R.), 50 g/l (U.R.), 70 g /l (U.R.), 80 g/l (N.R.); soda ash - 5 g/l (N.R.), 10 g/l (U.R.), 20 g/l (U.R.), 30 g/l (N.R.).
Время обработки 1,0 мин (Н.Р.), 1,5 мин (У.Р.), 2,0 мин (У.Р.), 3,0 мин (У.Р.), 4,0 мин (Н.Р.). Processing time 1.0 min (N.R.), 1.5 min (U.R.), 2.0 min (U.R.), 3.0 min (U.R.), 4.0 min (N.R.).
Ионное травление в среде аргона.Ion etching in argon.
В вакуумной камере установки для ионного азотирования вначале создавался вакуум (1,0⋅10-3 Па), затем в камеру производился напуска аргона (до давления в диапазоне от 1,0⋅10-1 Па до 3,0⋅10-1Па), подавалось отрицательное напряжение смещения на деталь: 300 В (Н.Р.), 400 В (У.Р.), 500 В (У.Р.), 600 В (У.Р.), 700 В (Н.Р.); время обработки деталей соответственно приведенным выше значениям напряжений смещения составляло: 12 минут, 10 минут, 8 минут. При всех вариантах наблюдалось удаление цинковой пленки.In the vacuum chamber of the installation for ion nitriding, a vacuum was first created (1.0⋅10 -3 Pa), then argon was injected into the chamber (to a pressure in the range from 1.0⋅10 -1 Pa to 3.0⋅10 -1 Pa ), a negative bias voltage was applied to the part: 300 V (N.R.), 400 V (U.R.), 500 V (U.R.), 600 V (U.R.), 700 V (N. R.); the processing time of parts according to the above values of bias voltages was: 12 minutes, 10 minutes, 8 minutes. With all options, removal of the zinc film was observed.
Ионное азотирование. Рабочий газ в виде смеси азота, аргона и ацетилена (Ar – 70%, N2 – 25%, С2Н2 – 5%), давление в камере – Р=50 Па, время азотирования – 8 часов. Ionic nitriding. The working gas is a mixture of nitrogen, argon and acetylene (Ar - 70%, N 2 - 25%, C 2 H 2 - 5%), pressure in the chamber - P = 50 Pa, nitriding time - 8 hours.
Отличие предлагаемого способа от способа-прототипа состояло в предварительном удалении перед ионным азотированием оксидной пленки с последующей обработкой поверхности детали ионной имплантацией ионами азота.The difference between the proposed method and the prototype method was the preliminary removal of the oxide film before ion nitriding, followed by treatment of the surface of the part by ion implantation with nitrogen ions.
Испытания показали повышение износостойкости образцов по сравнению с прототипом приблизительно в 2,8-3,2 раза (таблица).Tests showed an increase in the wear resistance of the samples compared to the prototype by approximately 2.8-3.2 times (table).
Таблица - Износостойкость образцов из алюминиевых сплавов после азотированияTable - Wear resistance of samples made of aluminum alloys after nitriding
Таким образом, проведенные сравнительные испытания показали, что предлагаемый способ азотирования детали из легированной стали позволяет обеспечить заявленный технический результат изобретения - повышение износостойкости азотированного слоя деталей из алюминиевых сплавов.Thus, comparative tests have shown that the proposed method of nitriding a part made of alloy steel makes it possible to achieve the stated technical result of the invention - increasing the wear resistance of the nitrided layer of parts made of aluminum alloys.
Claims (5)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2809974C1 true RU2809974C1 (en) | 2023-12-19 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU836213A1 (en) * | 1977-12-21 | 1981-06-07 | Ордена Трудового Красного Знамениинститут Химии И Химической Технологииан Литовской Ccp | Aqueus solution for pickling aluminium and its alloys |
US4597808A (en) * | 1984-04-05 | 1986-07-01 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Process for ion nitriding aluminum or aluminum alloys |
US20120006785A1 (en) * | 2006-05-17 | 2012-01-12 | Vladimir Gorokhovsky | Wear Resistant Vapor Deposited Coating, Method of Coating Deposition and Applications Therefor |
RU2610811C9 (en) * | 2011-09-13 | 2017-04-10 | Монне Руаяль Канадьен/Королевский Канадский Монетный Двор | Aluminium zinc plating |
RU2660502C1 (en) * | 2017-11-28 | 2018-07-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Method for applying a coating to the surface of a steel product |
RU2777058C1 (en) * | 2022-01-30 | 2022-08-01 | Аскар Джамилевич Мингажев | Method for nitriding parts from alloyed steel |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU836213A1 (en) * | 1977-12-21 | 1981-06-07 | Ордена Трудового Красного Знамениинститут Химии И Химической Технологииан Литовской Ccp | Aqueus solution for pickling aluminium and its alloys |
US4597808A (en) * | 1984-04-05 | 1986-07-01 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Process for ion nitriding aluminum or aluminum alloys |
US20120006785A1 (en) * | 2006-05-17 | 2012-01-12 | Vladimir Gorokhovsky | Wear Resistant Vapor Deposited Coating, Method of Coating Deposition and Applications Therefor |
RU2610811C9 (en) * | 2011-09-13 | 2017-04-10 | Монне Руаяль Канадьен/Королевский Канадский Монетный Двор | Aluminium zinc plating |
RU2660502C1 (en) * | 2017-11-28 | 2018-07-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Method for applying a coating to the surface of a steel product |
RU2777058C1 (en) * | 2022-01-30 | 2022-08-01 | Аскар Джамилевич Мингажев | Method for nitriding parts from alloyed steel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0158271B1 (en) | Process for ion nitriding aluminum or aluminum alloys | |
US7138066B2 (en) | Gear surface treatment procedure | |
RU2809974C1 (en) | Nitriding method for aluminum alloy parts | |
US11613463B2 (en) | Vanadium nitride film, and member coated with vanadium nitride film and method for manufacturing the same | |
CN110760788A (en) | Modification treatment method for surface hardness of cast titanium alloy | |
RU2812924C1 (en) | Ion nitriding method for aluminium alloy parts | |
CN116377376A (en) | Low-temperature ion carbonitriding method for nickel-based alloy | |
US4289544A (en) | Inhibition of fretting corrosion of metals | |
JPS60174873A (en) | Pretreatment of metallic substrate for vapor deposition | |
US5127988A (en) | Process for the surface treatment of conductive material | |
JP2963169B2 (en) | Electrodes for high frequency plasma generation | |
KR100594998B1 (en) | Method for nitriding of Ti and Ti alloy | |
RU2362831C2 (en) | Nitriding method of steel products | |
RU2755911C1 (en) | Method for low temperature ionic nitrogening of steel parts | |
JP3471507B2 (en) | Metal surface treatment | |
CN113957380A (en) | Low-current glow light and high-current arc light plasma combined nitriding method | |
JPH01205085A (en) | Method for cleaning metal | |
RU2132887C1 (en) | Method of restoring surface layers of parts of titanium-based alloys by the aid of cycle of ionic-beam treatments | |
USRE36746E (en) | Plasma descaling of titanium and titanium alloys | |
JPH10251840A (en) | Formation of thin film | |
KR20200079677A (en) | Method for improving anti-corrosion resistance of Mg member and Mg member having excellent anti-corrosion resistance | |
RU2199789C2 (en) | Process of manufacture of active element of helium-neon laser with cold cathode | |
JPS5935672A (en) | Ionic nitriding treatment of stainless steel parts having ruggedness | |
JP4663154B2 (en) | Pure titanium baking process | |
KR890001031B1 (en) | Metal surface treatment method by glow discharge |