Установка для вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытий

Авторы патента:

Гончаров Виталий Степанович (RU)

Гончаров Максим Витальевич (RU)

Васильев Евгений Викторович (RU)

C23C14/48 - ионное внедрение

C23C14/32 - с использованием взрыва, испарения и последовательной ионизации паров (C23C 14/34-C23C 14/48 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2562568:

Васильев Евгений Викторович (RU)
Гончаров Максим Витальевич (RU)
Гончаров Виталий Степанович (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для ионно-плазменного упрочнения инструмента с размерами, превышающими габариты рабочей камеры установки. Установка содержит вакуумную камеру, электродуговой испаритель с катодными узлами, которые установлены с возможностью разворота, и механизм вращения изделия. Кроме того, она снабжена удлиняющими цилиндрами, крепежными устройствами, тефлоновыми направляющими и кольцом, при этом на верхней и нижней панелях вакуумной камеры выполнены отверстия, на которых закреплены удлиняющие цилиндры с возможностью размещения в них концевых частей изделия. Крепежные устройства выполнены с возможностью вертикальной установки в них изделия и продольного перемещения в токоизолирующих от вакуумной камеры тефлоновых направляющих, а кольцо установлено с возможностью размещения на изделии и зацепления с валом механизма вращения. Изобретение позволяет расширить номенклатуру изделий, упрочняемых в ионно-плазменных установках. 2 ил.

Известна установка для комплексной ионно-плазменной обработки, которая содержит вакуумную камеру, электродуговой источник плазмы в виде расположенного в вакуумной камере, по меньшей мере, одного длинномерного электрода, держатель изделий с изолированным токоподводом, эмиттер электронов, выполненный в виде эмиссионной камеры, внутри которой установлен длинномерный линейный катод эмиттера электронов, сообщающейся с вакуумной камерой через перфорированную перегородку, отверстия которой расположены вдоль продольной оси упомянутого линейного катода (Патент РФ N 2453629, МПК С23С 14/30, приор, от 15.06.2010, опубл. 20.06.2012).

Однако известная установка имеет значительные габариты, плохо приспособлена для упрочнения малогабаритных изделий.

Известная также серийная установка вакуумного ионно-плазменного напыления ННВ-6.6-И1, которая состоит из корпуса, дверцы, электродугового испарителя, системы водоохлаждения, вакуумной системы, механизма вращения, основания и электрической части (Установка ионно-плазменная камерная вакуумная ННВ-6.6-И1. Инструкция по эксплуатации.), которая принята за прототип.

Однако известная установка, принятая за прототип, не позволяет упрочнять длинномерные изделия с размерами, превышающими габариты рабочей камеры.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение номенклатуры упрочняемых деталей в серийных ионно-плазменных установках типа ННВ.

Поставленная техническая задача решается тем, что установка для вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытий, содержащая вакуумную камеру, электродуговой испаритель с катодными узлами и механизм вращения изделия, согласно предложенному изобретению снабжена удлиняющими цилиндрами, крепежными устройствами, тефлоновыми направляющими и кольцом, при этом на верхней и нижней панелях вакуумной камеры выполнены отверстия, на которых закреплены удлиняющие цилиндры с возможностью размещения в них концевых частей изделия, крепежные устройства выполнены с возможностью вертикальной установки в них изделия и продольного перемещения в токоизолирующих от вакуумной камеры тефлоновых направляющих, а кольцо установлено с возможностью размещения на изделии и зацепления с валом механизма вращения изделия, причем катодные узлы установлены с возможностью разворота.

Технический результат заключается в расширении номенклатуры упрочняемых изделий в ионно-плазменных установках.

Такая конструкция позволяет упрочнять длинномерные изделия, например, протяжки, в ионно-плазменных установках с габаритами вакуумной камеры меньше размера упрочняемого изделия.

На фиг. 1 представлена предлагаемая схема установки. В нижней и верхней панелях вакуумной камеры 6 выполнены отверстия, на которых закреплены удлиняющие цилиндры 1 и 11. Крепежные устройства 3, 4, 9 и 10 выполнены с возможностью вертикальной установки в них упрочняемого изделия 8 и продольного перемещения в токоизолирующих от вакуумной камеры тефлоновых направляющих 2 и 12. Кольцо 5 установлено с возможностью размещения на изделии и зацепления с диском 15, который закреплен на валу 14. При вращении вала 14 диск 15 входит в зацепление с кольцом 5, которое обеспечивает вращательное и возвратно-поступательное движение упрочняемого изделия, причем рабочий ход изделия определяется углом наклона кольца. Катодные узлы 7 и 13 развернуты при помощи переходных фланцев (фиг. 2) таким образом, что плазменные потоки равномерно распределяются по упрочняемой поверхности.

Установка работает следующим образом. Упрочняемое длинномерное изделие 8 помещают в вакуумную камеру 6 таким образом, что его концевые части располагаются в удлиняющих цилиндрах 1 и 13. Затем изделие закрепляют в направляющих 2 и 12 при помощи крепежных устройств 3, 4, 9, 10. На упрочняемом изделии фиксируют кольцо 5, которое входит в зацепление с диском 15 вала 14. Вакуумируют рабочую камеру и приводят в действие вал с диском, который входит в зацепление с кольцом 5 и передает вращательное и возвратно-поступательное движение упрочняемому изделию. Таким образом достигается равномерное нанесение покрытия по всей режущей поверхности упрочняемого изделия, за исключением его концевых элементов, не требующих упрочнения.

При помощи предлагаемой установки было произведено упрочнение длинномерной протяжки длиной 900 мм (рабочая часть 600 мм), полученные результаты свидетельствуют о том, что толщина покрытия на калибрующих зубьях не превышает предел допуска точности (2 мкм), в то время как на рабочих зубьях синтезируется покрытие достаточной толщины (4-5 мкм).

Предлагаемое устройство позволяет упрочнять длинномерные изделия с размерами, превышающими габариты рабочей камеры ионно-плазменной установки; может быть изготовлено с помощью известных в технике средств. Следовательно, предлагаемое устройство обладает промышленной применимостью.

Использование предлагаемого устройства ведет к расширению номенклатуры упрочняемых деталей в серийных ионно-плазменных установках.

Установка для вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытий, содержащая вакуумную камеру, электродуговой испаритель с катодными узлами и механизм вращения изделия, отличающаяся тем, что она снабжена удлиняющими цилиндрами, крепежными устройствами, тефлоновыми направляющими и кольцом, при этом на верхней и нижней панелях вакуумной камеры выполнены отверстия, на которых закреплены удлиняющие цилиндры с возможностью размещения в них концевых частей изделия, крепежные устройства выполнены с возможностью вертикальной установки в них изделия и продольного перемещения в токоизолирующих от вакуумной камеры тефлоновых направляющих, а кольцо установлено с возможностью размещения на изделии и зацепления с валом механизма вращения изделия, причем катодные узлы установлены с возможностью разворота.

Изобретение относится к способам защиты лопаток турбомашин из легированных сталей от эрозии и солевой коррозии. Проводят подготовку поверхности пера лопатки под нанесение покрытия электролитно-плазменным полированием в электролите в виде 4 - 8% водного раствора сульфата аммония при напряжении 260-320 В и температуре 60-80°C.

Способ химико-термической обработки детали из легированной стали // 2559606

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам химико-термической обработки металлов и сплавов, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин, в том числе деталей, работающих в парах трения, а также режущего инструмента и штамповой оснастки.

Способ получения упрочненного слоя на резьбовой поверхности детали из легированных сталей // 2557183

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защитно-упрочняющей обработки деталей с резьбовыми поверхностями, применяемых, например, в ролико-винтовых и шарико-винтовых передачах.

Способ ионно-плазменного прецизионного азотирования поверхностей металлических изделий // 2555692

Изобретение относится к плазменной химико-термической обработке, а именно к способу ионно-плазменного прецизионного азотирования металлических поверхностей, и может быть использовано в машиностроении, двигателестроении, металлургии и других отраслях промышленности.

Способ формирования жаростойкого нанокомпозитного покрытия на поверхности изделий из жаропрочных никелевых сплавов. // 2549813

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к методам образования защитных покрытий на деталях, подверженных высоким температурам и механическим нагрузкам.

Способ обработки металлических деталей и устройство для его осуществления // 2544961

Изобретение относится к способу и устройству обработки металлических деталей и может найти применение для композиционного микролегирования и упрочнения поверхности металлических деталей.

Устройство для химико-термической обработки деталей в несамостоятельном тлеющем разряде // 2544729

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов, в частности к ионному азотированию, и может быть использовано в машиностроении, автостроении и арматуростроении.

Способ нанесения покрытия на металлические заготовки в установке вакуумирования (варианты) // 2543575

Изобретение относится к вакуумной обработке поверхностей заготовок. Способ нанесения покрытия на металлические заготовки осуществляют в установке вакуумирования, содержащей выполненный в виде мишени первый электрод, который является частью источника испарения электрической дугой и через который подают дуговой разряд с током дугового разряда, посредством которого испаряют материал мишени, и второй электрод, который выполнен в виде держателя заготовок и вместе с заготовками образует электрод смещения, на который подают напряжение смещения.

Устройство для ионно-плазменного травления и нанесения тонких пленок // 2540318

Изобретение относится к области нанесения тонких пленок в вакууме и может быть использовано, например, в микроэлектронике. Устройство содержит вакуумную камеру и магнитную систему.

Способ повышения износостойкости резьбовой поверхности детали из легированных сталей // 2539137

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защитно-упрочняющей обработки и нанесения износостойких покрытий на резьбовые поверхности деталей, применяемых, например, в ролико-винтовых и шарико-винтовых передачах.

Установка для вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытий // 2562566

Изобретение относится преимущественно к машиностроению и может быть применено для ионно-плазменного упрочнения инструмента с размерами, превышающими габариты рабочей камеры установки.Установка для вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытия содержит камеру, катодные узлы, систему водоохлаждения, вакуумную систему и механизм вращения обрабатываемого изделия.

Установка для обработки нанокомпозитов в водородной плазме // 2560898

Изобретение относится к вакуумно-плазменной обработке нанокомпозитов. Установка для обработки нанокомпозитов в водородной плазме содержит СВЧ-печь, установленный внутри СВЧ-печи кварцевый реактор для размещения в нем нанокомпозитов, состоящий из корпуса в виде полого цилиндра из кварцевого стекла и установленных на его торцах фланцев с хвостовиками для соединения с вакуумными шлангами, один из которых предназначен для подачи водорода в кварцевый реактор и снабжен натекателем, а другой - для вакуумирования СВЧ-печи и реактора.

Установка для нанесения металлических покрытий на стеклянные или керамические микрошарики // 2556161

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для нанесения металлических покрытий на стеклянные или керамические микрошарики. Установка содержит вакуумную камеру с герметичной крышкой, используемую в качестве анода, размещенный в камере катод, трубопроводы, соединенные с вакуумным насосом, источник питания и провода для подвода питания к камере и катоду.

Установка для наводораживания тонкопленочных композитов в водородной плазме и способ наводораживания тонкопленочных композитов в водородной плазме с ее помощью // 2553745

Группа изобретений относится к вакуумно-плазменной обработке композитов. Установка для наводораживания тонкопленочных композитов в водородной плазме содержит СВЧ-печь и установленный внутри нее кварцевый реактор.

Устройство для получения неорганических материалов // 2549850

Изобретение относится к устройствам для получения неорганических материалов. Устройство содержит рабочую камеру 1, включающую источник высокотемпературной ионизированной среды 2 и источник инертного газа 4, корпус которой имеет систему охлаждения в виде рубашки 8, заполненной хладагентом, полость камеры 1 сообщена с контейнером 3 исходного неорганического порошкообразного материала - кремния или углерода, рабочая камера 1 оснащена вакуум-установкой 5, а в полости камеры 1 размещен теплообменник 9 для аккумулирования перерабатываемого исходного материала, соединенный с источником теплообменной среды и закрепленный на одной из сторон рабочей камеры 1, соединенной с корпусом посредством шарнира 10.

Способ электровзрывного напыления композиционных износостойких покрытий системы tib2-mo на поверхности трения // 2547974

Изобретение относится к способу электровзрывного напыления на поверхности трения композиционных покрытий системы TiB2-Mo. Осуществляют размещение порошковой навески из диборида титана между двумя слоями молибденовой фольги.

Способ обработки нанокомпозитов в водородной плазме // 2547088

Изобретение относится к вакуумно-плазменной обработке композитов. При обработке нанокомпозитов в водородной плазме используют установку, содержащую СВЧ-печь, установленный внутри печи кварцевый реактор для размещения в нем нанокомпозитов, состоящий из корпуса в виде полого цилиндра из кварцевого стекла и установленных на его торцах с использованием вакуумного уплотнения из термостойкой резины диэлектрических фланцев с хвостовиками для соединения с вакуумными шлангами, один из которых предназначен для подачи водорода в кварцевый реактор и снабжен натекателем, а другой - для вакуумирования СВЧ-печи и реактора при помощи механического насоса.

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе углеродистого вольфрама, вольфрама и меди на медные электрические контакты // 2546940

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе вольфрама, углеродистого вольфрама и меди, и может быть использовано в электротехнике.

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе вольфрама и меди на медные электрические контакты // 2546939

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе вольфрама и меди, которые могут быть использованы в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка вольфрама массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва, формирование на ней композиционного покрытия системы W-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30 имп.

Установка для обработки нанокомпозитов в водородной плазме // 2542211

Изобретение относится к вакуумно-плазменной обработке композитов. Установка для обработки нанокомпозитов в водородной плазме содержит СВЧ-печь, установленный внутри печи кварцевый реактор для размещения в нем нанокомпозитов, состоящий из корпуса в виде полого цилиндра из кварцевого стекла и установленных на его торцах с использованием вакуумного уплотнения диэлектрических фланцев с хвостовиками для соединения с вакуумными шлангами, один из которых предназначен для подачи водорода и снабжен натекателем, а другой - для вакуумирования СВЧ-печи и реактора при помощи механического насоса.

Способ детонационного наращивания поверхности физических объектов // 2567289

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для детонационного наращивания поверхности физических объектов. В способе используют детонационный циклический инструмент (1) с манипулятором (2) и блок установки обрабатываемой детали (4) с приводом. В процессе наращивания поверхности физических объектов (3) манипулятор (2) и блок установки обрабатываемой детали (4) перемещают так, чтобы газодетонационный циклический инструмент (1) на объекте напыления (3) формировал на поверхности детали дискретные пятна напыления от отдельных очередных выстрелов в последовательности 1…n. При этом пятно напыления, выполненное при n-м от начала процесса обработки объекта выстреле газодетонационного инструмента (1), накладывалось на пятно напыления, выполненное в процессе не позднее чем n-2-го от начала процесса обработки объекта выстрела газодетонационного циклического инструмента (1). Способ позволяет повысить качество покрытия (5), исключив контакт и перегрев наносимого материала в зонах его перекрытия при последовательных выстрелах, и улучшить адгезию покрытия к основе. Обстрел компактной площадки поверхности детали производят в такой последовательности, что обеспечивают локальный нагрев детали от сосредоточенной в целом обработки локальной серией выстрелов газодетонационного циклического инструмента. Расстояние на поверхности детали между площадками, по которым производятся очередные серии выстрелов, минимизируют. 2 ил.