close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15569

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
C 23C 8/00
(2006.01)
(2006.01)
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ
(21) Номер заявки: a 20100453
(22) 2010.03.22
(43) 2011.10.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение высшего профессионального образования "БЕЛОРУССКОРОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
(BY)
(72) Авторы: Логвин Владимир Александрович; Жолобов Александр Алексеевич; Логвина Екатерина Владимировна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (BY)
BY 15569 C1 2012.02.28
BY (11) 15569
(13) C1
(19)
(56) ХОДЫРЕВ В.И. и др. Вестник Могилевского государственного технического университета. - 2002. - № 2(3). С. 159-163.
BY 3952 C1, 2001.
RU 2380456 C1, 2010.
RU 2058427 C1, 1996.
JP 2001/073112 A.
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 упрочнения изделий, включающий обработку поверхности изделий в вакууме в тлеющем разряде, отличающийся тем, что на катоде выкладывают изделияиспарители, между анодом и катодом, расположенными на расстоянии 300-600 мм, располагают упрочняемые изделия, создают напряжение 0,5-5 кВ, плотность тока 0,005-0,6 A/м2,
осуществляют откачку воздуха до возбуждения самостоятельного тлеющего разряда, выдерживают в течение 10-90 минут.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют изделия-испарители, выполненные из циркония, а упрочняемые изделия - из твердого сплава и стали.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют изделия-испарители, выполненные из циркония и титана, а упрочняемые изделия - из твердого сплава и стали.
BY 15569 C1 2012.02.28
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют изделия-испарители, выполненные из циркония, титана и ниобия, а упрочняемые изделия - из твердого сплава и стали, в вакуумную камеру осуществляют напуск азота.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют изделия-испарители, выполненные из циркония, титана и ниобия, а упрочняемые изделия - из твердого сплава и стали, в вакуумную камеру осуществляют напуск азота и углеродсодержащих газов.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют изделия-испарители, выполненные из циркония, титана, ниобия и хрома, а упрочняемые изделия - из твердого сплава
и стали, в вакуумную камеру осуществляют напуск азота и углеродсодержащих газов.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют изделия-испарители, выполненные из циркония, титана, ниобия, хрома и тантала, а упрочняемые изделия - из твердого сплава и стали, в вакуумную камеру осуществляют напуск азота и углеродсодержащих
газов, используют анод, выполненный из вольфрама.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что между анодом и катодом размещают дополнительно упрочняемые изделия из сверхтвердых материалов.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что используют анод, выполненный из титана
со вставками по периметру из вольфрама.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что используют анод, выполненный сборным
из титана, вольфрама, циркония, тантала, ниобия и хрома.
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 металлов 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 тлеющего разряда для упрочнения обрабатываемых изделий и потому, что используются только для нанесения (конденсирования) покрытий на
изделия.
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 в вакууме в тлеющем разряде [3].
Данный способ, принятый за прототип, для осуществления процесса предполагает
наличие более высокого потенциала и плотности тока между катодом и анодом и нагрев
изделий до высоких температур.
Задачей данного изобретения является снижение энергозатрат, и сокращение времени
упрочнения при одновременном повышении износостойкости в процессе эксплуатации
упрочняемых изделий-испарителей, и упрочнение изделий с нанесением (конденсированием) наноструктурированного слоя, сформированного из продуктов испарения из изделий-испарителей и анода.
Решение указанной задачи достигается тем, что в способе упрочнения изделий, включающем обработку поверхности изделий в вакууме в тлеющем разряде, согласно изобретению, на катоде выкладывают изделия-испарители, между анодом и катодом,
расположенными на расстоянии 300-600 мм, располагают упрочняемые изделия, создают
напряжение 0,5-5 кВ, плотность тока 0,005-0,6 А/м2, осуществляют откачку воздуха до
возбуждения самостоятельного тлеющего разряда, выдерживают в течение 10-90 минут.
2
BY 15569 C1 2012.02.28
Используют изделия-испарители, выполненные из циркония, а упрочняемые изделия - из
твердого сплава и стали. Используют изделия-испарители, выполненные из циркония и
титана, а упрочняемые изделия - из твердого сплава и стали. Используют изделияиспарители, выполненные из циркония, титана и ниобия, а упрочняемые изделия - из
твердого сплава и стали, в вакуумную камеру осуществляют напуск азота. Используют
изделия-испарители, выполненные из циркония, титана и ниобия, а упрочняемые изделия - из
твердого сплава и стали, в вакуумную камеру осуществляют напуск азота и углеродсодержащих газов. Используют изделия-испарители, выполненные из циркония, титана, ниобия и хрома, а упрочняемые изделия - из твердого сплава и стали, в вакуумную камеру
осуществляют напуск азота и углеродсодержащих газов. Используют изделия-испарители,
выполненные из циркония, титана, ниобия, хрома и тантала, а упрочняемые изделия - из
твердого сплава и стали, в вакуумную камеру осуществляют напуск азота и углеродсодержащих газов, используют анод, выполненный из вольфрама. Между анодом и катодом
размещают дополнительно упрочняемые изделия из сверхтвердых материалов. Используют анод, выполненный из титана со вставками по периметру из вольфрама. Используют
анод, выполненный сборным из титана, вольфрама, циркония, тантала, ниобия и хрома.
Известно, что в лабораторной практике используют тлеющий разряд для катодного
распыления металлов [2]. Причина катодного распыления заключается в том, что каждый
положительный ион при соударении с катодом и изделиями, контактирующими с катодом, передает свою энергию небольшой группе атомов катода и изделий, контактирующих с катодом. Это приводит к сильному местному повышению температуры,
возникающему в отдельных микроскопических областях катода и изделий, контактирующих с катодом, которое и приводит к испарению элементов, входящих в состав катода и
изделий, контактирующих с катодом. Поэтому если в качестве катода будут выступать
только упрочняемые изделия, то и испаряться будут элементы, входящие в их состав. При
этом за счет местного повышения температуры, возникающего в отдельных микроскопических объемах, и как следствие местное повышение давления способствуют лучшему
прохождению диффузионных процессов замещения и проникновения материалов друг в
друга. Кроме того, под действием магнитного поля, создаваемого источником тока между
анодом и катодом, элементы испарения из изделий-испарителей будут осаждаться на поверхности изделий, расположенных в межэлектродном пространстве. Если одновременно
осуществлять и упрочнение и нанесение (конденсирование) наноструктурированного
слоя, то и затраты энергии и время выдержки изделий под действием катодного падения
потенциала самостоятельного тлеющего разряда можно сократить, так как ионы, образующиеся в межэлектродном пространстве, будут бомбардировать упрочняемые изделияиспарители и способствовать нанесению (конденсированию) наноструктурированного
слоя на упрочняемых изделиях. Таким образом, можно значительно сократить затраты
энергии на упрочнение изделий-испарителей, находящихся на катоде, и наносить (конденсировать) наноструктурированные слои на упрочняемых изделиях, расположенных в межэлектродном пространстве.
Сущность изобретения поясняется иллюстрацией, на которой схематично изображена
установка для упрочнения и нанесения покрытий. На фигуре показан разрез по оси анодкатод с расположением изделий-испарителей и упрочняемых изделий.
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 диэлектрической прокладке 6. На катоде 5 выкладываются изделияиспарители 13 или пластины-испарители, которые необходимо упрочнить. В межэлектродном пространстве между катодом 5 и анодом 1 располагают изделия 9, подвергаемые
комплексному упрочнению, на диэлектрических подставках 10. Поверхность катода 5, непокрытая изделиями-испарителями 13, покрывается любым диэлектрическим материалом
14. Под действием катодного падения потенциала тлеющего разряда в результате ионно3
BY 15569 C1 2012.02.28
электронной и фотоэлектронной эмиссий происходит испарение частиц из изделийиспарителей или пластин-испарителей и осаждение (конденсирование) их на поверхности
изделий 9, подвергаемых комплексному упрочнению и расположенных в межэлектродном
пространстве между катодом 5 и анодом 1. Высоковольтные провода 7 от катода 5 и анода
1 подключены к высоковольтному блоку 8 питания постоянного тока. Откачной пост 11 и
агрегат форвакуумный 12 служат для откачки воздуха из вакуумной камеры 3. Для напуска различных газов служит система напуска газов 15.
Пример осуществления способа. Перед началом процесса обработки на катод 5 выкладываются изделия-испарители 13 (можно просто пластины-испарители) подлежащие
упрочнению. Поверхность катода 5, не покрытая изделиями-испарителями 13, покрывается любым диэлектрическим материалом 14. В межэлектродном пространстве между катодом 5 и анодом 1 располагают изделия 9, подвергаемые комплексному упрочнению, на
диэлектрических подставках 10. Закрывают вакуумную камеру 3 и включают откачной
пост 11 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 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 испарение частиц из изделий-испарителей 13 и осаждение (конденсирование) их на
поверхности изделий 9, подвергаемых комплексному упрочнению, расположенных в межэлектродном пространстве между катодом 5 и анодом 1. Одновременно с этим происходит
упрочнение поверхностного слоя изделий-испарителей 13 вследствие торможения в нем
бомбардирующих ионов за счет изменения структуры поверхностного слоя. Это позволяет
сократить время упрочнения изделий-испарителей 13 до 30 % или повысить прочность их
поверхностного слоя до 30 % при одновременном нанесении (конденсировании) на изделиях 9, подвергаемых комплексному упрочнению, наноструктурированного слоя, сформированного из продуктов испарения из изделий-испарителей 13, что повышает их
износостойкость до 50 %. После выдержки изделий 9, подвергаемых комплексному
упрочнению, под действием тлеющего разряда снимают напряжение с анода 1 и катода 5,
подают воздух в вакуумную камеру 3, а затем извлекают изделия-испарители 13 и изделия
9, подвергаемые комплексному упрочнению.
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,
рис. 349, 350.
3. Арзамасов Б.Н., Брострем В.А., Буше Н.А. и др. Конструкционные материалы:
Справочник. - М.: Машиностроение, 1990. - С. 152-154 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
180 Кб
Теги
by15569, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа