Газообразная среда для ионного азотирования стальных деталей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскмк

Соцмапмстмческмк республик (»I 720049 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заивлеио 14.09.77 (21) 2523370/22-02 с присоединением заявки М— (23) ПриоритетОпубликовано 05.03,80, Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 07.03.80 (51) М. Кл.

С 23 С 11/16

Гвсудврствтввьй кантат

СССР в дезам N3665etoNi в втквитав (53) УДК621.785. .51.06(088.8) (72) Авторы изобретения

У. А, Арифов, У. Д. Мамеджанов, Т. Д. Раджабов и B. С. Яхшиев (7l ) Заявитель

Институт электроники АН Узбекской CCP (54) ГАЗООБРАЗНАЯ СРЕДА ДЛЯ ИОННОГО ABOTHPOBAHHH

СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к физико-химической обработке металлов и сплевов, преимущественно машиностроительного и нефтегазопромыслового незначения, и может применяться при поверхностной обработке деталей, изготовленных из различ5 ного рода сталей и других конструкционных материалов, которые эксплуатируются в агрессивных средах, в условиях контактных напряжений и трения или в условиях знакопеременных напряжений.

Известен способ азотирования в высокочастотном кольцевом и безалектродном тлеющем разряде в среде азота, который иэ-за наличия ВЧ-поля усиливает диффу15 эионную активность насыщающей среды )lj.

Известен также способ обработки стальных деталей в тлеющем разряде в азотсодержашем газе с добавлением аргона

40% (2) .

Однако введение большого количества инертного газа (более 30%) ухудшает процесс азотировения.

Е1ель изобретения — интенсификация процесса насыщения ионного высокочастотного азотирования за счет повышения активности насыщающей смеси.

Поставленная цель достигается тем, что ионная бомбардировке проводится в плазме высокочастотного тлеющего разряда в смеси активного газа — азота (6580 об.%) с добавлением инертного газааргоне (15-30 об.%). При этом разность потенциалов между деталью — катодом и

ВЧ контуром — анодом, 0,4-0,8 кВ с до19 2i зой облучения 10 -10 частиц/см

Использование кольцевого ВЧ разряда, добавка к азоту аргона в пределах 1530 об.% (соотношение Аг: N2 в пределах

0,17-0,42) приводит к более эффективному процессу ионизации атомов азота за счет атомных столкновений в плазме ВЧразряда при одновременном сохранении аффекта очистки и активации обрабатываемой поверхности. Скорость росте общей толщины азотированного слоя при этом возрастает по сравнению с обычным ион7200 .!.;; всех случаях поддерживается в интервал:, .! 0 - 10 торр. После стабилизaè,,:.; температуры образца и давления в па:;,:; чей камере между БЧ--конт-rpo:- :: и с"-,р -=: цом прикладывается разность Г!ото! "!иа =

i 0 лов 0-5 кВ. Благодаря риентированной ионной бомбардировке, осушествляемой за счет приложенной оазности потенцие=лов, температура образца повь!: зется

550 С. Давление рабочей смес . т кже несколько повышается, однако. за откачки. вновь стабилизируетс":- на, †.:-ре, .;-.—

-1 -4 нем уровне 10 -5 - 10 торр,, тол- олш!иана -!итзоти- рид!-!ог.о ъого (слоя,::!!."., Ь .Ъ: ! его ) Разность потен циалов между катодом образ1 цом и ВЧ-кон: уром-ано дом,.

КВ рован слоя„

I !

100 О

Азот

Извес тный

Азот

Аргон

190

Предлагаемые

Ф ю.

200 о . .!

Азот

Аргон

Нулевая разность потенциалов и разли тный состав смеси

=Ф-!

Азот

А ргон! !

Ф

60 !

Азот

Аргон

l .!

70

Азот

Аргон

Различная разность потенциалов я постоянный (оптимальный) состав смеси! О

70

Азот

Аргон

20 ным азотированием соответственно от

190/130 мкм (1,46 рез) до 200/130 мкм (1,54 рез), т,е. в среднем в 1,5 разе.

При добавках аргона менее 15 об 7, или более ЗО об.7, например 40% и 10%, интенсивность роста обшей толшинь! азотированного слоя ухудшается, т.е, оптимальным, отвечающим максимальному положительному эффекту, является содержание аргона 15-30 обЛ.

Так как в предлагаемом способе анодом является высокочастотный контур между анодом и катодом прикладывается разность потенциалов 0,4-0,8 кВ, т,е„ из-за того, что анод одновременно с ориентацией поля излучает электромагнитные колебания, резко увеличивается скорость азотирования.

Пример, Азотируют образцы из стали 38ХМЮА в течение 1 ч. После предварительной откачки рабочей камеры до

-б давления 10 -10 торр для десорбции и удаления остаточных газов на ВЧ-контур (индуктор) подают колебательную мош--— ность и образец нагревается до 300—

«", о ..

450 С. Тлеющий разряд в реакцио - ov объеме зажигается после того„как в рабочую камеру напускают смеcb газов азоте и аргоне, Давление смеси газо во

Влияние состава рабочего глзах на ци!!у азотируемого слоя представлено « таблице.

Обработка стельных деталей за счет атомных столкновений в газовой фазе ар::.-о= на " моЛекулами азота интенсцфит,,ирует и роцесс насы шен ия в 2-2,5 раза.

720049

Продолжение таблицы

Разность потен- Общая тол- Толщина нитСостав рабочего газа, об.%

Способы аэотирования циалов между катодом образом и ВЧ-коншина азоти ридного слоя, мкм рованного слоя, мкм туром-анодом, кВ

Азот 70

Аргон 30

330

0,4

Азот 70

290

0,2

Аргон 30

Азот 70

Аргон 30

260

1,0

Азот 85

Аргон 15

Постоянная разность потенциалов и различный состав смеси

0,5

340

310

300

Составитель Л. Бурлинова

Редактор А. Паук Техред Н. Ковалева Корректор Г. Назарова

Заказ 290/12 Тираж 1074 Подписное

HHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 зо

Формула изобретения

Газообразная среда для ионного аэотировайия стальных деталей, содержащая азот и аргон, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процес. 35 са насыщения, QHG содержит вышеуказанные компоненты при следующем соотношении, об. 7:

Азот 65 80

Аргон 15-3 О

Ис точ ник и информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гущин П. К. Защитные покрытия на металлах. Вып. 1. Киев, Наукова. йумка", 1967, с. 87-91.

2. Азотирование в тлеющем разряде.

Брошюра НИИинформтяжмаш, М 13, 1977.