close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16594

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.12.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 06B 3/00 (2006.01)
C 23C 14/02 (2006.01)
C 23C 8/00 (2006.01)
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ИЗДЕЛИЙ
ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ПОКРЫТИЯ
(21) Номер заявки: a 20101407
(22) 2010.09.29
(43) 2012.04.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение высшего профессионального
образования
"БелорусскоРоссийский университет" (BY)
(72) Авторы: Логвин Владимир Александрович; Логвина Екатерина Владимировна (BY)
BY 16594 C1 2012.12.30
BY (11) 16594
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "Белорусско-Российский университет" (BY)
(56) RU 2180617 C2, 2002.
RU 2044801 C1, 1995.
SU 1827689 A1, 1993.
SU 1026964 A, 1983.
JP 59004025 A, 1984.
JP 2001/073112 A.
JP 9199426 A, 1997.
JP 2081424 A, 1990.
(57)
1. Способ обработки поверхностного слоя изделий перед нанесением покрытия, заключающийся в том, что поверхность изделий обезжиривают при помощи этилового
спирта, располагают в вакуумной камере на катоде, нагревают до 180-250 °С, осуществляют откачку воздуха из вакуумной камеры до разряжения 1,3-13,3 Па, создают между
катодом и анодом, расположенными на расстоянии 300-800 мм, напряжение 0,5-6 кВ и
плотность тока 0,05-3 А/м2, постепенно повышают напряжение между катодом и анодом
до возбуждения самостоятельного тлеющего разряда с образованием шаровидного светящегося облака на торце анода, отключают нагрев и во время остывания выдерживают изделия в течение 15-60 минут, при этом одновременно с откачкой воздуха и воздействием
BY 16594 C1 2012.12.30
тлеющего разряда катод с изделиями подвергают ультразвуковому воздействию с частотой 20-45 кГц и интенсивностью ультразвуковых колебаний 10-2-10 мВт/м2, а во время горения тлеющего разряда поверхность изделий подвергают периодическому сканированию
с помощью источника когерентного света.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед обезжириванием при помощи этилового спирта изделия подвергают ультразвуковой обработке в растворителе.
Изобретение относится к нанесению покрытий диодным распылением материала с
помощью разряда и ионным внедрением и используется в авиационной, приборостроительной, машиностроительной промышленности.
Известны способы обработки поверхности под нанесение покрытий или повышения
параметров качества поверхностного слоя материала, которые заключаются в том, что посредством бомбардировки поверхности изделия положительно зараженными ионами повышается адгезия, что способствует лучшему прохождению диффузионных процессов
между основой и наносимым покрытием, а также износостойкость поверхности [1, 2].
Данные способы имеют низкую производительность и значительные энергозатраты
при осуществлении, так как необходимо нагревать изделие до высоких температур и выдерживать длительное время.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является
способ, заключающийся в том, что обработка поверхности осуществляется под воздействием ультразвуковой энергии, в результате чего происходит возрастание энергетического уровня материала, что способствует лучшему прохождению диффузионных процессов
между основой и наносимым покрытием, а также износостойкость поверхности [3].
Данный способ, принятый за прототип, имеет недостаток, заключающийся в том, что
для осуществления обработки поверхности требуется длительное время воздействия ультразвуковой энергии, что снижает производительность процесса.
Задачей данного изобретения является снижение энергозатрат и сокращение времени
обработки поверхностного слоя изделий из различных материалов под нанесение покрытий и повышение износостойкости поверхности.
Указанная задача достигается тем, что способ обработки поверхностного слоя изделий
перед нанесением покрытия, согласно изобретению, поверхность изделий обезжиривают
при помощи этилового спирта, располагают в вакуумной камере на катоде, нагревают до
80-250 °С, осуществляют откачку воздуха из вакуумной камеры до разряжения 1,313,3 Па, создают между катодом и анодом, расположенными на расстоянии 300-800 мм,
напряжение 0,5-6 кВ и плотность тока 0,05-3 А/м2, постепенно повышают напряжение
между катодом и анодом до возбуждения самостоятельного тлеющего разряда с образованием шаровидного светящегося облака на торце анода, отключают нагрев и во время
остывания выдерживают изделия в течение 15-60 минут, при этом одновременно с откачкой воздуха и воздействием тлеющего разряда катод с изделиями подвергают ультразвуковому воздействию с частотой 20-45 кГц и интенсивностью ультразвуковых колебаний
10-2-10 мВт/м2, а во время горения тлеющего разряда поверхность изделий подвергают периодическому сканированию с помощью когерентного источника света. Перед обезжириванием при помощи этилового спирта изделия подвергают ультразвуковой обработке в
растворителе.
Известно, что под воздействием ультразвуковой энергии происходит возрастание
энергетического уровня материалов. Кроме того, в тлеющем разряде поток ионов носит
немоноэнергетический характер: не все ионы, исходящие из анода, имеют энергию достаточную для осуществления структурных изменений в материалах активизируемого поверхностного слоя изделий. Поэтому подвергая катод вместе с изделиями ультразвуковому воздействию в процессе обработки можно значительно повысить начальную
2
BY 16594 C1 2012.12.30
энергию электронов, исходящих из поверхности изделий, тем самым усилить действие
эффекта Франка-Рида. Далее под действием катодного падения потенциала энергия ионов
остаточных газов и исходящих из анода в вакуумной камере в межкатодном пространстве
увеличивается, что способствует лучшей обработке поверхностного слоя изделий. Применение когерентного света позволяет концентрировать ионы в области пучка света и
направлять их в ту область, где необходимо наибольшее воздействие ионов на поверхность изделий.
Сущность изобретения поясняется иллюстрациями. На фигуре представлена схема
установки для осуществления способа.
Анод 1 установлен в диэлектрическом стакане 2, закрепленном вверху вакуумной камеры 3 на корпусе 4. На противоположной стороне внизу вакуумной камеры 3 расположен катод 12 на ультразвуковом излучателе 5, подключенном к ультразвуковому
источнику 13, и диэлектрическом основании 6, изолирующем катод 12 и ультразвуковой
излучатель 5 от корпуса 4. Высоковольтные провода 7 от катода 12 и анода 1 подключены
к высоковольтному блоку 8 питания постоянного тока. На корпусе 4 на теплоизолирующей прокладке 16 установлен нагревательный элемент 14, подключенный к отдельному
источнику 15. Вверху на корпусе 4 вакуумной камеры 3 установлен источник 17 когерентного света с устройством 18 сканирования поверхности изделий 9. Откачной пост 10
и агрегат форвакуумный 11 служат для откачки воздуха и паров растворителя из вакуумной камеры 3. Изделия 9 располагают на катоде 12.
Пример реализации способа.
Обработку по предлагаемому способу осуществляют следующим образом. Изделия 9
после окончательной обработки обезжиривают при помощи этилового спирта и помещают
в вакуумную камеру 3 на катоде 12. Закрывают вакуумную камеру 3 и включают нагревательный элемент 14 от отдельного источника 15 тока для нагрева изделий 9 до температуры 180-250 °С, вследствие повышения температуры молекулы, подлежащего откачке из
вакуумной камеры 3 воздуха и паров растворителя и этилового спирта, становятся более
подвижными, что позволяет снизить время на их откачку из вакуумной камеры 3. Вместе
с этим включают откачной пост 10 для откачки воздуха, паров растворителя и этилового
спирта из вакуумной камеры 3 и источник 13 ультразвукового излучения, который обеспечивает энергией ультразвуковой излучатель 5, передающий ультразвуковое излучение
на катод 12 вместе с изделиями 9. После создания достаточного разряжения в вакуумной
камере 3 включают агрегат форвакуумный 11 для создания разряжения 1,3-13,3 Па. После
достижения заданной температуры в вакуумной камере 3 выключают нагревательный
элемент 14, а изделия 9 дальше подвергают ультразвуковому воздействию с частотой 2045 кГц и интенсивностью ультразвуковых колебаний10-2-10 мВт/м2 от ультразвукового
излучателя 5, подключенного к ультразвуковому источнику 13. Одновременно создают
между катодом 12 и анодом 1, расположенными на расстоянии 300-800 мм, напряжение
0,5-6 кВ и плотность тока 0,05-3 А/м2, постепенно повышают напряжение между катодом
12 и анодом 1 до возбуждения самостоятельного тлеющего разряда с образованием шаровидного светящегося облака на торце анода, и во время остывания выдерживают изделия
9 в течение 15-60 минут, осуществляя сканирование поверхности изделий 9 источником
17 когерентного света при помощи устройства 18. Благодаря вышеописанным действиям
обеспечивается возникновение и устойчивое горение тлеющего разряда с формированием
характерных для него структур при меньшем разряжении в вакуумной камере 3 и меньшем катодном падении потенциала, что, в свою очередь, снижает энергопотребление при
работе установки. После выдержки изделий 9 под действием тлеющего разряда, ультразвукового воздействия и сканирования когерентным светом снимают напряжение с анода
1 и катода 12, а также ультразвукового излучателя 5. В результате ультразвукового воздействия, катодного падения потенциала тлеющего разряда и сканирования когерентным
светом на изделия 9 в два раза сокращается время выдержки изделий 9 для обработки по3
BY 16594 C1 2012.12.30
верхностного слоя изделий из различных материалов под нанесение покрытий, а также
перераспределения внутренних напряжений при проведении отпуска. Одновременно с перераспределением внутренних напряжений происходит насыщение поверхностного слоя
изделий 9 ионами материала анода 1. После остывания изделий 9 подают воздух в вакуумную камеру 3 и извлекают изделия 9. Применение предлагаемого способа позволяет
сократить энергозатраты при проведении отпуска изделий в два раза с одновременным
проведением самоорганизации поверхностного слоя изделий из различных материалов
под нанесение покрытий и повышения износостойкости поверхности. Если есть необходимость для более качественной очистки поверхности изделий перед ультразвуковой обработкой в растворителе, применяют ультразвуковую обработку в щелочном растворе.
Источники информации:
1. Арзамасов Б.Н., Брострем В.А., Буше Н.А. и др. Конструкционные материалы:
Справочник. - М.: Машиностроение, 1990. - С. 152-153.
2 Марков А.И. Ультразвуковая обработка материалов. - М.: Машиностроение, 1980. С. 41.
3. Кулемин А.В. Ультразвук и диффузия в металлах. - М.: Металлургия, 1978. - С. 5-6
(прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
84 Кб
Теги
by16594, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа