Способ упрочнения изделий Советский патент 1982 года по МПК C23C15/00 

(S) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

V

Изобретение относится к области металлообработки и может найти применение в металлообрабатывающей промышленности для нанесения защитных, антикоррозионных и упрочненных покрытий, в электронике и электротехнике для обеспечения диффузии и легировании примесями различных . изделий.

Известен способ упрочнения изделий, согласно которому после нанесения покрытий, проводится отжиг изделия, например, в атмосфере водорода tn.

Недостатком этого способа является его низкая производительность и нарушение структуры материала подложки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ упрочнения изделий, включающий нанесение покрытий на подложку и последующую их термостабилизацию С21.

Недостатком известного способа является необходимость использования высокого нагружения для ускорения ионной составляющей потока, а также недостаточная производительность процесса.

Цель изобретения -- повышение производительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу упрочнения

10 изделий, включающему нанесение покрытия на подложку и последующую их- термообработку, термообработку осуществляют путем воздействия на покрытие дуговым разрядом, горящим в режиме

15 падающего участка вольтамперной характеристики.

Катодные пятна дугового разряда, горящего в режиме падающего участка вольтамперной характеристики, пере20мещаются по поверхности электрода со скоростью 10 - 10 см/с.

При перемещении такого пятна по поверхности покрытия, нанесенного на деталь, приповерхностный слои детали, а точнее материал покрытия, разогревается и вследствие высокой температуры взаимодействует, с материалом детали, чем обеспечивается прочное сцепление между нанесенным покрытием и самой основой. Катодные пятна на своем пути обрабатывают дорожку Шириной 0, мм. В среднем на одно пятно приходится ток в 5 А. Поэтому при устойчивом горении дуги при токе разряда 100 А на поверхности катода существуют одновременно, в среднем, до 20 пятен. Тогда площёдь, обрабатываемая катодными пятнами, будет определяться формуло S n«Vd где п « число пятен , V - скорость перемещенияJ d - диаметр пятна. Для приведенного случая получим 5 400 .V Глубина диффузии определяется вы жением дЕ -( IKT I . 1 Ае - t , где А - константа, зависящая от ро материала , t - время диффузии, Т - температура; К - постоянная Больцмана, дЕ - энергия активации атомов. Из формулы видно, что глубина д фузии слабо зависитя от времени ив экспоненциальной зависимости расте при возрастании температуры. Для диффузии хрома в железо мож получить слудующие собтношения в з симости от температуры. Необходмо осуществлять диффузию Сг на глубин 1 мкм. Время диффузии определим из выражения 1 f2Dt где D - коэффициент диффузии, t - время ; 1 - глубина диффузии; ,1 t

, D

Для температуры Т 10 3 и t

2,3- 10-40 1,6 I0c.t 16,0 с. Для Т ,(,-1 3000°С, D t Y T ti5 t 5 .

Формула изобретения

Способ упрочнения изделий, включающий нанесение покрытий на подложку и последующую их термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения .производительности Время действия пятна на каждую , точку поверхности 10 c. H v Температура пятна для меди порядка 4000 - . Поэтому для хромового покрытия можно осуществить нестационарную диффузию на глубину 1 мкм при перемещении катодных пятен вакуумных дуг по деталям, предварительно покрытым хромом. Способ осуществляют следующим образом. На деталь, очищенную от загрязнений известными методами, наносят покрытие толщиной 0,1-5 мкм также известными методами, например напылением в вакууме, электрохимическим осаждением, катодным распылением и т.д. После этого деталь, с нанесенным на нее покрытием, помещают в камеру и подсоединяют ее к отрицательному выводу источника постоянного напряжения. Рядом располагают другой электрод-инструмент и подсоединяют его к положительному выводу источника тока. После .этого камеру закрывают и откачивают из нее воздух до давления среды ниже 10 мм рт.ст. Зажигают устойчивый дуговой разряд на падающем участке вольтамперной характеристики. При этом катодные пятна перемещаются по поверхности покрытия и осуществляют диффузию материала покрытия в деталь. Процесс наблюдают визуально. В случае небольшой детали, например кремниевой шайбы диаметром 10-15 см с металлическим покрытием, нет необходимости в сканировании катодных пятен и управлении их перемещением по поверхности. При массивных деталях необходимо управлять перемещением катодных пятен. Внедрение нового технологического процесса упрочнения покрытий путем обработки их поверхности катодными пятнами устойчивого дугового разряда в вакууме повысит производительность процесса и понизит его стоимость.

5 9375356

процесса, термообработку осуществля-1. Патент Бельгии IT JlSiSfi, ют путем воздействия на покрытие Iкл, С 23 С 13/0,,1972. дуговым разрядом, горящим в режиме2. Блинов И.Б. Вакуумные сильнопадающего участка вольтамперной ха-точные плазменные устройства и их рактеристики.S применение в технологическом оборуИсточники информации, . .довании микроэлектроники. Н., ч. II, принятые во внимание при экспертизевып. 8 (2б9)197 с. 33.