Спосіб формування зносостійкого покриття на поверхні металевої деталі

 

Винахід відноситься до галузі технології машинобудування і може бути використане в процесах зміцнення деталей машин та інструментів.

Відомий спосіб отримання зносостійких покриттів з сполук металів, що включає осадження металу на поверхню виробу і його подальшу обробку у вакуумній камері низькотемпературною плазмою газового дугового розряду з одночасним впливом магнітного поля (SU 1832751, C23C 8/24, C23C 14/32, 20.01.1998). Недоліком цього способу є його складність і висока вартість.

Відомий спосіб обробки поверхні деталей із легованих сталей з метою підвищення зносостійкості, прийнятий за прототип, який полягає в тому, що деталь поміщають у герметичну камеру, куди закачують газ (N2або C) і створюють тліючий електророзряд, який іонізує газ. При впливі іонізованого газу на поверхню деталі на ній створюється зносостійке покриття (JPS 55100982, C23C 22/00, C23C 8/38, 01.08.1980). Недоліком даного способу є також складність, що спричиняє високу трудомісткість, висока вартість.

Завданням пропонованого винаходу є значне спрощення способу формування зносостійкого покриття і виключення з цього процесу �ного способу.

Рішення зазначеної задачі досягається тим, що в способі формування зносостійкого покриття на поверхні металевої деталі, що включає вплив на згадану поверхню іонізованим газом, отриманим пропусканням її через електророзряд, покриття формують, щонайменше, локальним з допомогою сопла, розташованого на відстані 8-10 мм від поверхні деталі під кутом 70-80° до неї, при цьому в якості іонізованого газу використовують озоноване повітря, який отримують з допомогою коронного електророзряду силою струму 400 мкА, що створюється всередині згаданого сопла, а вплив озонованим повітрям на поверхню деталі здійснюють з тиском 0,2 кгс/см2при кімнатній температурі.

Приклад реалізації способу.

Запропонований спосіб може бути здійснено, наприклад, за допомогою пристрою для отримання озонованого повітря «УИВ-1», описаного в патенті RU 2279962, B23Q 11/10, 20.07.2006. Підготовлену відповідним чином (промивка, очистка) металеву деталь розміщують на робочому столі і закріплюють за допомогою оснастки. При цьому поверхня деталі, на якій необхідно сформувати зносостійке покриття, і сопло «УИВ-1» повинні бути розташовані один відносить�2 при цьому усередині сопла створюють коронний електророзряд силою струму 400 мкА, який дозволяє на виході з сопла отримати озоноване повітря. Такий вплив озонованим повітрям на поверхню деталі здійснюють у звичайних умовах при кімнатній температурі протягом заданого часу. Так, наприклад, для деталі з титанових сплавів вплив здійснюють протягом 3 годин, для деталі з швидкорізальних сплавів - протягом 3,5 годин, а для деталей з твердих сплавів - протягом 4 годин. Отримане в результаті зносостійке покриття, яке складається залежно від фазового складу матеріалу деталі з оксидів або карбідів, має товщину близько 400-600 нм і може бути сформована в залежності від необхідних умов, щонайменше, локальним. Наведені параметри режиму обробки деталі обумовлені одержанням якісного зносостійкого покриття. Вихід параметрів за нижні межі не дозволяє забезпечити необхідну товщину і твердість покриття, а перевищення верхніх меж може призвести до незворотних фізико-хімічних і структурних змін матеріалу деталі, що погіршує її властивості.

Застосування даного винаходу дозволяє значно спростити спосіб формування износмирования зносостійкого покриття на поверхні металевої деталі, включає вплив на згадану поверхню іонізованим газом, отриманим пропусканням її через електророзряд, відрізняється тим, що покриття формують, щонайменше, локальним з допомогою сопла, розташованого на відстані 8-10 мм від поверхні деталі під кутом 70-80° до неї, при цьому в якості іонізованого газу використовують озоноване повітря, який отримують з допомогою коронного електророзряду силою струму 400 мкА, що створюється всередині згаданого сопла, а вплив озонованим повітрям на поверхню деталі здійснюють з тиском 0,2 кгс/см2при кімнатній температурі.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вплив озонованим повітрям на деталь з титанових сплавів здійснюється протягом 3 годин.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вплив озонованим повітрям на деталь з швидкорізальних сплавів здійснюють протягом 3,5 годин.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вплив озонованим повітрям на деталь з твердих сплавів здійснюють протягом 4 годин.



 

Схожі патенти:
Винахід відноситься до області машинобудування, зокрема до методу утворення захисного нанокомпозитного покриття на поверхні виробу з жароміцного нікелевого сплаву, схильного до високих температур і механічних навантажень. Проводять очищення вироби і вакуумної камери в середовищі інертного газу, здійснюють іонне травлення, після якого здійснюють іонно-плазмове цементацію, додатково проводять іонне травлення поверхні виробу та нанесення покриття методом фізичного осадження з парової фази. Іонно-плазмове цементацію з подальшим іонним травленням проводять поетапно з числом етапів N, причому N≥1, до насичення вуглецем приповерхневого шару згаданого вироби на глибину до 50 мкм. На поверхню виробу наносять не менше одного мікрослоя з ніхрому і сплаву алюмінію з кремнієм, який складається з наношарів зазначених матеріалів товщиною 1-100 нм, а потім наносять мікрошар з наношарів оксидів ніхрому і сплаву алюмінію з кремнієм товщиною 1-100 нм. В окремих випадках здійснення винаходу загальна товщина мікрослоя з ніхрому і сплаву алюмінію з кремнієм становить 2,3-3,0 мкм, при цьому зазначений мікрошар наносять шляхом послідовного проходження і�алюмінію з кремнієм становить 0,5-1,5 мкм, при цьому зазначений мікрошар наносять шляхом послідовного проходження вироби перед мішенями магнетронів з зазначених матеріалів при подачі в камеру кисню. Забезпечується підвищення довговічності і жаростійкості нікелевого сплаву в умовах високотемпературного окислення і ерозійного впливу. 2 з.п. ф-ли, 1 табл., 1 пр.

Пристрій для хіміко-термічної обробки деталей в несамостійному тліючому розряді

Винахід відноситься до області хіміко-термічної обробки металів, зокрема до іонному азотуванню, і може бути використане в машинобудуванні, автобудуванні і арматуробудуванні. Пристрій для хіміко-термічної обробки деталі в несамостійному тліючому розряді містить вакуумну камеру і підкладку для розміщення деталей, джерело живлення, з'єднаний з негативним полюсом з підкладкою, позитивним - з корпусом камери, термоемісійний електрод, другий джерело живлення, з'єднаний з негативним полюсом з термоемісійним електродом, позитивним - з корпусом камери, порожнистий циліндричний електрод, що має внутрішній діаметр, перевищує геометричні розміри оброблюваної деталі, і термоемісійний електрод, розташований коаксіально з циліндричним електродом. Пристрій додатково містить другий порожнистий циліндричний електрод, розташований коаксіально першого електрода і утворює з першим електродом електростатичну лінзу. Вісь симетрії порожнистих циліндричних електродів орієнтована під кутом, рівним критичному куті падіння іонного потоку на поверхню оброблюваної деталі. Термоемісійний електрод розташований у фокусі електростатичної обробки. 1 іл.
Винахід відноситься до області машинобудування, до способів утворення захисних покриттів на виробах, що мають тонкостінні і товстостінні частини і виконаних із сталі або титанового сплаву. Проводять очищення виробів у вакуумній камері в середовищі інертного газу, потім здійснюють іонне травлення, іонно-плазмене азотування, чередующееся з іонним травленням, і нанесення нанокомпозитного покриття методом фізичного осадження з парової фази за допомогою магнетронів. Температуру тонкостінних і товстостінних частин виробів вирівнюють під час очищення виробів у середовищі інертного газу, іонного травлення, іонно-плазмового азотування, смугастих з іонним травленням, і нанесення нанокомпозитного покриття шляхом розміщення виробів так, щоб тонкостінна частина одного виробу розташовувалася між товстостінними частинами інших виробів. Згадане нанесення нанокомпозитного покриття проводять шляхом нанесення мікрослоя з наношарів товщиною 1-100 нм з титану і хрому і подальшого нанесення мікрослоя з наношарів товщиною 1-100 нм з нітридів титану і хрому. В окремих випадках здійснення винаходу мікрошар з титану і хрому наносять товщиною 0,3-0,8 мкм шляхом последовательногЅрома наносять товщиною 2,5-3 мкм шляхом послідовного проходження вироби перед магнетронами з мішенями з титану і хрому при подачі в камеру азоту. Підвищується термін служби покриття в умовах ерозії, корозії і високих температур. 2 з.п. ф-ли, 1 табл., 1пр.

Спосіб локальної обробки матеріалу при азотуванні в тліючому розряді

Винахід відноситься до галузі термічної і хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для поверхневого зміцнення матеріалів. Спосіб азотування сталевої деталі в плазмі тліючого розряду включає розміщення сталевої деталі і перфорованого екрану у вакуумній камері, здійснення катодного розпилення, вакуумний нагрівання деталі в плазмі тліючого розряду, що складається з суміші азотсодержащего і інертного газів, з формуванням ділянок з різнорідною структурою сталі, при цьому перехідна ділянка між ділянками з різнорідною структурою має микронеоднородную структуру з поступовою зміною одного виду в інший. Різнорідну структуру формують у вигляді макронеоднородной структури сталі за допомогою перфорованого екрану, виконаного з отворами діаметром d, причому d>4·l, де l - товщина катодного шару, та щільно прилягає до оброблюваної деталі для забезпечення можливості отримання на поверхні ділянок, азотованих в тліючому розряді, що чергуються з неазотированними ділянками. Забезпечується підвищення контактної довговічності і зносостійкості зміцненого шару за рахунок локальної опрацювання�

Спосіб локальної обробки матеріалу з ефектом порожнистого катода при іонному азотуванні

Винахід відноситься до галузі термічної і хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для поверхневого зміцнення матеріалів. Спосіб азотування сталевої деталі в плазмі тліючого розряду включає розміщення сталевої деталі і перфорованого екрану у вакуумній камері, здійснення катодного розпилення, вакуумний нагрівання деталі в плазмі тліючого розряду, що складається з суміші азотсодержащего і інертного газів, з формуванням ділянок з різнорідною структурою сталі, при цьому перехідна ділянка між ділянками з різнорідною структурою має микронеоднородную структуру з поступовою зміною одного виду в інший. Різнорідну структуру сталі формують у вигляді макронеоднородной структури допомогою перфорованого екрану, виконаного з отворами діаметром d, причому 2·l<d<4·l, де l - товщина катодного шару, та щільно прилягає до оброблюваної деталі, для забезпечення можливості отримання на поверхні чергуються азотованих в тліючому розряді з ефектом порожнистого катода ділянок з неазотированними ділянками. Забезпечується підвищення контактної довговічності і зносостійкості зміцненого сло

Спосіб локальної обробки матеріалу з ефектом порожнистого катода при іонному азотуванні

Винахід відноситься до галузі термічної і хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості, для поверхневого зміцнення матеріалів. Спосіб азотування сталевої деталі в плазмі тліючого розряду включає катодне розпилення, вакуумний нагрівання деталі в плазмі тліючого розряду, що складається з суміші азотсодержащего і інертного газів, з формуванням ділянок з різнорідною структурою сталі, при цьому перехідна ділянка між ділянками з різнорідною структурою має микронеоднородную структуру з поступовою зміною одного виду в інший. Різнорідну структуру формують у вигляді макронеоднородной структури сталі за допомогою перфорованого екрану, виконаного з отворами діаметром d, причому d>4·l, де l - товщина катодного шару, та щільно прилягає до оброблюваної деталі, і екрану для створення ефекту порожнистого катода, щільно прилягає до перфорированному екрану, для забезпечення можливості отримання на поверхні ділянок, азотованих в тліючому розряді з ефектом порожнистого катода, що чергуються з неазотированними ділянками. Забезпечується підвищення контактної довговічності і зносостійкості зміцненого сло

Спосіб і пристрій для прискореного азотування деталей машин з використанням імпульсів електромагнітного поля

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до способу ионоазотирования деталей машин з використанням імпульсів електромагнітного поля. Забезпечують подачу в камеру для азотування реакційного газу, його нагрів з одночасним генеруванням у камері змінного електромагнітного поля за допомогою соленоїда. Всередині соленоїда розташовують оброблювану деталь з напрямом вектора магнітної індукції перпендикулярно до оброблюваної поверхні деталі і зміною в процесі азотування його величини з формуванням прямокутних імпульсів, тривалість і періодичність яких забезпечує прискорення руху та впровадження іонів азоту в оброблювану поверхню за рахунок вертикального фронту наростання напруженості магнітного поля. Пристрій для здійснення зазначеного способу містить камеру для азотування деталі, пристрій для подачі реакційного газу в згадану камеру на оброблювану деталь, нагрівальний пристрій і пристрій для генерування електромагнітного поля. Пристрій для генерування електромагнітного поля виконано у вигляді розташованого навколо згаданої камери соленоїда, що забезпечує генерування імпульсного елек�брабативаемой поверхні, що знаходиться всередині нього деталі. Забезпечується одночасне прискорення процесу азотування і підвищення механічних властивостей приповерхневих шарів матеріалу, що формуються в результаті одночасного азотування і впливу як на іони азоту, так і на матеріал оброблюваної деталі імпульсами порівняно малопотужного магнітного поля. 2 н. і 2 з.п. ф-ли, 3 іл.
Винахід відноситься до способу іонно-плазмового азотування довгомірної сталевої деталі. Спосіб включає нагрівання деталі, ізотермічну витримку, попереднє азотування, остаточне азотування та охолодження. Починають охолодження до температури 530°C до 370-390°C протягом 100-140 хвилин в плазмі тліючого розряду. Потім проводять охолодження до 240-260°C протягом 100-140 хвилин. Остаточне охолодження до 140-160°C протягом 100-140 хвилин проводять у печі без впливу плазми. Подачу іонізуючих газів здійснюють циклічно. При нагріванні до температури 200-220°C ведуть подачу газової суміші водень, азот, метан протягом 15-20 хвилин, далі до температури нагріву 400-440°C протягом 100-140 хвилин і при ізотермічній витримці протягом 20-40 хвилин здійснюють подачу водню, а при подальшому нагріванні до 480°C подають водень протягом 20-30 хвилин. Попереднє азотування ведуть з участю водню і азоту протягом 100-140 хвилин, а остаточне азотування ведуть з участю азоту, водню і метану протягом 14-16 годин. Охолодження до температури 530°C - 370-390°C ведуть в середовищі азоту і водню протягом 120 хвилин і подальше охолодження до 150-170°C протягом 240 хвилин ведуть з участю лише азоту. В результаті досягається сохраЀаботки і збереження поверхні металу від утворення окисної плівки.

Спосіб виготовлення деталей машин з отриманням субмікро - та наноструктурованого стану дифузійного приповерхневого шару при азотуванні

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до способів підвищення механічних властивостей приповерхневих шарів деталей машин із сплавів на основі заліза з отриманням субмікро - або наноструктурованого стану дифузійних шарів. Спосіб включає збирання пакета з поперемінно чергуються сталевих листів, що мають різний хімічний склад, вакуумування і нагрівання пакету, гарячу деформацію пакета по висоті при температурі, що знаходить між значеннями температур поліморфних перетворень обох сплавів, при цьому після гарячої деформації з пакету вирізають заготовки деталей таким чином, щоб при подальшому азотування напрямок міжшарових меж у заготівлі деталі збігалося з напрямком дифузійного потоку азоту, після чого проводять азотування з отриманням субмікро - та наноструктурованого стану дифузійного приповерхневого шару на поверхні деталі. Спосіб дозволяє підвищити механічні властивості приповерхневих шарів матеріалу, що формуються в результаті азотування, і, відповідно, збільшити довговічність деталей. 9 іл., 1 пр.

Спосіб формування микроструктурированного шару нітриду титану

Винахід відноситься до способу формування микроструктурированного шару нітриду титану. Формування микроструктурированного шару нітриду титану здійснюють шляхом впливу на титанову основу фемтосекундним лазерним випромінюванням з енергією в імпульсі близько 100 мкДж і з щільністю потужності в імпульсі порядку 1013 Вт/см2 в середовищі рідкого азоту. Забезпечуються зносостійкі і корозійно-стійкі покриття на виробах з титану і його сплавів, а також поліпшуються антифрикційні властивості їх поверхонь. 2 іл.
Up!