close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15546

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.02.28
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 23C 14/38 (2006.01)
C 23C 8/00 (2006.01)
СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ
(21) Номер заявки: a 20100022
(22) 2010.01.11
(43) 2011.08.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение высшего профессионального
образования "Белорусско-Российский
университет" (BY)
(72) Авторы: Логвин Владимир Александрович; Логвина Екатерина Владимировна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "Белорусско-Российский университет" (BY)
BY 15546 C1 2012.02.28
BY (11) 15546
(13) C1
(19)
(56) ХОДЫРЕВ В.И. и др. Вестник Могилевского государственного технического университета. - 2002. - № 2(3). С. 159-163.
RU 2058427 C1, 1996.
SU 666741 A, 1984.
SU 796247, 1981.
JP 2001/073112 A.
JP 7048006 A, 1995.
АХРАЛОВИЧ Е.С. и др. Сборник
научных работ студентов высших
учебных заведений Республики Беларусь "НИРС 2007". - Минск: Издательский центр БГУ, 2008. - С. 80.
(57)
1. Способ поверхностного упрочнения изделий, включающий обработку поверхности
изделий в тлеющем разряде, отличающийся тем, что между анодом и катодом, расположенными на расстоянии 300-600 мм, создают напряжение 0,5-5 кВ и плотность тока
0,05-0,4 мА/см2, во время обработки при неизменном расстоянии между анодом и катодом
перемещают изделия из астонова темного пространства через катодное темное пространство в катодное отрицательное тлеющее свечение и обратно в течение 10-90 минут.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изделия перемещают из астонова темного
пространства через катодное темное пространство в катодное отрицательное тлеющее
свечение со скоростью в два раза выше, чем обратно.
Фиг. 1
BY 15546 C1 2012.02.28
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изделия перемещают из астонова темного
пространства через катодное темное пространство в катодное отрицательное тлеющее
свечение и обратно с одинаковой скоростью, но осуществляют задержку при прямом и
обратном перемещении в катодном темном пространстве на время, равное половине времени прохождения пути из астонова темного пространства в катодное отрицательное тлеющее свечение.
Изобретение относится к нанесению покрытий диодным распылением материала с
помощью разряда и ионным внедрением и может использоваться в авиационной, приборостроительной, машиностроительной промышленности.
Известные способы упрочнения заключаются в том, что под воздействием ионных
пучков происходит возрастание энергетического уровня материала упрочняемого изделия,
а также испарение материалов в микроскопических областях катода [1, 2].
Данные способы имеют низкую производительность и значительные энергозатраты
при осуществлении, так как необходимо длительное время выдерживать изделия в камере
под действием ионных пучков для упрочнения обрабатываемых изделий.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является
способ, заключающийся в том, что упрочнение осуществляется посредством изменения
свойств поверхностного слоя вследствие торможения в нем бомбардирующих ионов тлеющего разряда [3].
Данный способ, принятый за прототип, для осуществления процесса предполагает
наличие более высокого потенциала и плотности тока между катодом и анодом, а также
изделия подвергают нагреву до высоких температур.
Задачей данного изобретения является снижение энергозатрат и сокращение времени
упрочнения при одновременном повышении износостойкости в процессе эксплуатации
упрочняемых изделий.
Указанная задача достигается тем, что в способе поверхностного упрочнения изделий,
включающем обработку поверхности изделий в тлеющем разряде, согласно изобретению,
между анодом и катодом, расположенными на расстоянии 300-600 мм, создают напряжение 0,5-5 кВ и плотность тока 0,05-0,4 мА/см2, во время обработки при неизменном расстоянии между анодом и катодом перемещают изделия из астонова темного пространства
через катодное темное пространство в катодное отрицательное тлеющее свечение и обратно
в течение 10-90 минут. Изделия перемещают из астонова темного пространства через катодное темное пространство в катодное отрицательное тлеющее свечение со скоростью в
два раза выше, чем обратно. Изделия перемещают из астонова темного пространства через
катодное темное пространство в катодное отрицательное тлеющее свечение и обратно с
одинаковой скоростью, но осуществляют задержку при прямом и обратном перемещении
в катодном темном пространстве на время, равное половине времени прохождения пути
из астонова темного пространства в катодное отрицательное тлеющее свечение.
Известно, что в лабораторной практике используют тлеющий разряд для катодного
распыления материалов [2]. Причина катодного распыления заключается в том, что каждый положительный ион при соударении с катодом и изделиями передает свою энергию
небольшой группе атомов катода и изделий. Это приводит к сильному местному повышению температуры, возникающему в отдельных микроскопических областях катода и изделий, которое и приводит к испарению компонентов, входящих в состав катода и изделий.
При этом ионный и электронный токи, имеющие разные знаки, в межэлектродном пространстве меняются в зависимости от положения изделий между катодом и анодом. Поэтому если менять положение упрочняемых изделий в межэлектродном пространстве,
между катодом и анодом можно менять величину и силу как положительного ионного, так
и отрицательного электронного токов, меняя при этом как потенциал, так и напряжен2
BY 15546 C1 2012.02.28
ность поля, воздействующего на упрочняемое изделие. Кроме того, можно упрочняемое
изделие подвергать большему воздействию сначала положительного ионного, а затем отрицательного электронного токов и наоборот. Таким образом, можно снизить затраты
энергии и сократить время выдержки изделий под действием катодного падения потенциала самостоятельного тлеющего разряда.
Сущность изобретения поясняется фигурами, на которых схематично изображена
установка для упрочнения. На фиг. 1 показан разрез по оси анод-катод с расположением
упрочняемых изделий на устройстве для их перемещения в межэлектродном пространстве, на фиг. 2 представлено приводное устройство с платформами для перемещения изделий во время обработки.
Анод 1 установлен в диэлектрическом стакане 2, закрепленном вверху вакуумной камеры 3 на корпусе 4. На противоположной стороне внизу вакуумной камеры 3 расположен катод 5 на диэлектрическом основании 6. На катоде 5 расположено приводное
устройство 14 с основанием 15, приводом 13 и платформами 12 для перемещения упрочняемых изделий 9 из астонова темного пространства через катодное темное пространство
в катодное отрицательное тлеющее свечение и обратно. Для создания разряжения в вакуумной камере 3 применяют откачной пост 10 и форвакуумный агрегат 11. Тлеющий разряд возбуждается между анодом 1 и катодом 5 посредством подачи напряжения от блока 8
питания через высоковольтные провода 7.
Пример реализации способа. Перед началом процесса обработки на катод 5 устанавливается приводное устройство 14, на платформы 12 которого выкладываются изделия 9,
подлежащие упрочнению. Закрывают вакуумную камеру 3 и включают откачной пост 10
для откачки воздуха из вакуумной камеры 3. После создания достаточного разряжения
в вакуумной камере 3 включают агрегат форвакуумный 12 для создания необходимого
разряжения в вакуумной камере 3 и через высоковольтные провода 7 от блока 8 питания
подают напряжение на катод 5 и анод 1, тем самым зажигают тлеющий разряд. Под действием катодного падения потенциала тлеющего разряда в результате ионно-электронной
и фотоэлектронной эмиссий происходит формирование характерной для него структуры.
Включают привод 13 приводного устройства 14, и платформы 12 с изделиями 9 начинают
перемещать из астонова темного пространства через катодное темное пространство в катодное отрицательное тлеющее свечение и обратно из катодного отрицательного тлеющего свечения через катодное темное пространство в астоново темное пространство. Под
действием катодного падения потенциала тлеющего разряда в результате ионноэлектронной и фотоэлектронной эмиссий происходит испарение частиц из изделий 9 и заполнение вакансий в кристаллической решетке на поверхности изделий 9. Одновременно
с этим происходят повышение энергетического потенциала поверхностного слоя и колебание кристаллической решетки, что приводит к упорядочению ее структуры и частичному изменению структуры с упрочнением поверхностного слоя изделий 9 вследствие
торможения в нем поочередно в большей степени бомбардирующих ионов, а затем в
большей степени электронов и наоборот. Это позволяет сократить время упрочнения изделий до 30 % при одновременном нанесении (конденсировании) на изделия наноструктурированного слоя, сформированного из продуктов испарения из анода и катода, что
повышает их износостойкость до 50 %. После выдержки изделий 9 под действием тлеющего разряда отключают привод 13, снимают напряжение с анода 1 и катода 5, подают
воздух в вакуумную камеру 3, а затем извлекают изделия 9.
Источники информации:
1. Погребяк А.Л., Решнев Р.Е. и др. Модификация свойств металлов под действием
мощных ионных пучков // Известия вузов. Физика. - № 1. - 1987. - С. 52, 65.
2. Калашников С.Г. Электричество: Учебн. пособие для вузов. - М., 1970. - С.410-414.
3
BY 15546 C1 2012.02.28
3. Арзамасов Б.Н., Брострем В.А., Буше Н.А. и др. Конструкционные материалы:
Справочник. - М.: Машиностроение, 1990. - С. 152-153 (прототип).
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
88 Кб
Теги
by15546, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа