Способ обработки поверхности изделий из металлов и диэлектриков Советский патент 1990 года по МПК C23C14/00 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при обработке поверхностей изделий посредством ионной имплантации для повышения циклической прочности, коррозионной стойкости, износостойкости и модифицирования свойств поверхностных слоев диэлектриков.

Целью изобретения является повышение ресурса работы изделий.

Облучение поверхности изделия квазинейтральным плазменным потоком с плотностью ионного тока 5 мА/см и энергией ионов азота 200-400 эВ до зоны 10 -10 ° ИОН/СМ2 дополнительно

с имплантацией высокоэнергетических ионов увеличивает более чем в 100 раз толщину имплантированного слоя, по сравнению с известным способом, за счет стимулирования процесса диффузии образующимися за счет облучения неравновесными вакансиями, избыточными по отношению к термически равновесной концентрации.

Благодаря увеличению легированного слоя до нескольких десятков микрометров, в несколько раз повышается усталостная прочность, предел выносливости, а следовательно, и-ресурс работы изде- , ЛИЙ из металла, в том числе эксплуатиЛоза, ион/см2 10

Время облучения до дозы 10 ион/см состаляет 5 мин. Для дозь /см2 - 50 мин. При обработке нагрев

Толщина, мкм 1

1.5 6 27

10 ..

,2в

1517371

рующихси при циклических нагрузках в условиях высоких температур и в-агрессивных средах.

Низкая температура обрабатываемых изделий позволяет широко применять данный способ для изменения свойств поверхностных слоев диэлектриков. Так, последовательно имплантируя низко и высокоэнергетичные ионы азота в квар- ю изделий не превышает . цевое стекло, можно в широких преде-В таблице приведены результаты ислах, меняя дозу облучения, варьировать пытаний изделий из стали ВЖ12У, обра- показатель преломления поверхностныхботанных разными Способами при цикли- слоев стекла толщиной от десятых дп-ческой нагрузке 26 кг/мм в воздушной лей до десятков микрометров, что поз- 15 среде при 950 с.

воляет значительно снизить потери вИзобретение позволяет по сравнению

световодах.с прототипом более чем в 2 раза увеличить ресурс работы изделий из металлов, эксплуатирующихся при цикличес- 20 ких нагрузках в условиях высоких ператур и в агрессивных средах, а

также за смет большого диапазона изменения толи1ины имплантационного слоя а широких пределах варьировать свойства поверхности изделий из диэлектриков.

Формула изобретения

Пример 1. Поверхность изделия из нержавеющей стали марки ОХ18Н10Т облучают квазинейтральным плазменным потоком с энергией ионов азота N, равной 0,4 кзВ при плотности ионного тока 10 мА/см2 до дозы ион/см , с последующей имплантацией высокоэнер-25 гетичных ионов азота с энергией кэВ и плотностью тока 0,1 мА/см до дозы ион/см. Толщина азотированного слоя составляет 50 мкм.

30Способ обработки поверхнос-и ; здеП р и м е р 2. В поверхность изде- лий из металлов и диэлектриков, осно- лий из жаропрочной стали ВЖЛ12У имп.-- . ванный на имплантации нысокознергетич- лантируют высокознергетичные ионыных ионов в поверхности изделия, от азота с энергией 0 кэВ при плотности л и ч а ю щ и и с я тем, что, с тока 0,03 мА/см2 с дозой ион/см з5 елью повышения ресурса работы .изде- Изделия облучают квазинейтральнымлий, перед имплантацией проводят облуплазменным потоком с энергией ионовчение поверхности изделия квазинейтазота N, равной 0,3 кэВ при плотное- ральным плазменным потоком положитель- ти 5 мА/см2 до доз 1()-10 ион/см2.ных ионов азота с энергией 200-400 эВ

При этом получены следующие значения 40 при плотнос ти иконного тока 5-20 мА/см толщин упрочненных слоев:До Лозы 10-10 ион/см.

Лоза, ион/см2 10

Время облучения до дозы 10 ион/см состаляет 5 мин. Для дозь /см2 - 50 мин. При обработке нагрев

Толщина, мкм 1

1.5 6 27

10 ..

,2в

изделий не превышает . В таблице приведены результаты истакже за смет большого диапазона изменения толи1ины имплантационного слоя а широких пределах варьировать свойства поверхности изделий из диэлектриков.

Формула изобретения

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при об работке поверхностей изделий посредством ионной имплантации для повышения циклической прочности, коррозионной стойкости, износостойкости и модифицирования свойств поверхностных слоев диэлектриков. Целью изобретения является повышение ресурса работы изделий. Для этого облучение поверхности изделия производят квазинейтральным плазменным потоком с дополнительной имп лантацией высокоэнеагетических ионс Зо Это увеличивает более чем в 100 рез толщину имплантированного слэя, пс сравнению с известны i спопобом, что достигается путем стимулирования процесса диффузии. Увеличение легированного слоя до нескольких десятков микрометров повышает усталостную прочность, прелел выносливости и, следовательно, ресурс работы изделий из металла. 1 табл. (Л