Газообразная среда для ионного азотирования стальных деталей Советский патент 1980 года по МПК C23C11/16 

Изобретение относится к физико-химической обработке металлов и сплавов, пре имущественно машиностроительного и нефтегазопромыслового назначения, и может применяться при поверхностной обработке деталей, изготовленных из различного рода сталей и других конструкционных материалов, которые эксплуатируются в агрессивных средах, в условиях контактных напряжений и трения или в условиях знакопеременных напряжений. Известен способ азотирования в высокочастотном кольцевом и безэлектродном тлеющем разряде в среде азота , который из-за наличия ВЧ-поля усиливает диффузионную активность насыщающей средь til Известен также способ обработки стальных деталей в тлеющем разряде в азотсодержащем газе с добавлением аргона 40% 2. Однако введение большого количества инертного газа (более ЗО%) ухудшает процесс азогнровяння. Цель изобретения - интенсификация процесса насыщения ионного высокочастотного азотирования за счет повышения активности насыщающей смеси. Поставленная цель достигается тем, что ионная бомбардировка проводится в плазме высокочастотного тлеющего разряда в смеси активного газа - азота (658О об.%) с добавлением инертного газааргона (15-ЗО об.%). При этом разность потенциалов между деталью - катодом и ВЧ контуром - анодом, 0,4-0,8 кВ с дозой облучения Ю -1О частиц/см. Использование кольцевого ВЧ разряда, добавка к азоту аргона в пределах 15ЗО 6б.% ( соотнощение Лг - пределах 0,17-0,42) приводит к более эффективному процессу ионизации атомов азота за счет атомных столкновений в плазме ВЧразряда при одновременном сохранении эффекта очистки и активации обраблтьшаемой поверхности. Скорость роста общей толщины азотированного слоя при этом возрастает по сравнению с обыч}(ым ион-

3таным азотированием соответственно от 190/130 мкм {1,46 раз) по 200/130 мкм ( 1,54 раз), т.е. в среднем в 1,5 раза.

При добавках аргона менее 15 ,

или более 30 об.%, например 40% и 10% интенсивность роста обшей толщины азотированного слоя ухудшается, т,е, оптимальным, отвечающим максимальному ноложительному эффекту, является содержание аргона 15-30 об.%.

Так как в предлагаемом способе анодом является высокочастотный контур между-анодом и катодом прикладывается разность потенциалов О,4-О,8 кВ, т.е„

из-за того, что анод одновременно с ориентацией поля излучает электромагнитные колебания, резко увеличивается ско- i рость азотирования.

Пример. Азотируют образцы из стали 38ХМЮА в течение 1 ч. После предварительной откачки рабочей камеры до давления Ю -10 торр для десорбции и удаления остаточных газов на В4-контур (индуктор) подают колебательную мощность и образец нагревается до ЗОО 450 С. Тлеющий разряд в ренкниогном объеме зажигается после того, как в рабочую камеру напускают смесь газов азота и аргона. Давление смеси газов во всех случаях поддерживлется в интервале 10 -5 1О торр. После стабилиза ;.;-:-; температуры образца и давления в рабе чей камере межоу ВЧ-контуром и обрдл цом прикладь вается разность потеьшиа-. лов 0-5 кВ. Благодаря ориентированной ионной бомбардировке5 осуществляемой за счет приложенной разнос:ти потвЕщив лов, температура образца поБЬ шается по 55О С, Давление рабочей смесл также неюколько повышается, ослако, гза с«ет откачки, вновь стабилизируется на преж--1

нем уровне 1О 5 10

тор р.

Влияние состава рабочего газе на тол гдиггу азотируемого слоя представлено в таблице.

Обработка стальных деталей за счет атомных столкновений в газовой фазе аргона с молекулами азота интенспфшт,ируат процесс насыщения в 2-2,5 раза.

Продолжение таблицы

Формула изобретения Газообразная среда для ионного азотирования стальных деталей, содержащая азот и аргон, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения, она содержит вышеуказанные компоненты при следующем соотношении, об, %: Азот. 65-8О Аргон15-30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Гущин П. К. Защитные покрытия на металлах. Вып. 1. Киев, Наукова, Думка, 1967, с, 87-91. 2.Азотирование в тлеющем разряде. Брошюра НИИинформтяжмаш, № 13, 1977.