Способ обработки поверхности изделий из металлов и диэлектриков

Способ обработки поверхности изделий из металлов и диэлектриков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (51) 5 С 23 С 14/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУД АРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ fWHT СССР (46) 07. 12. 90. Бюл. !! 45 (21) 4296482/24-21 (22) 17, 08,87 (72) И.И.Гусева, Б.Г,Владимиров, Ю.B.Íèêoëüñêèé, В.А,Степанчиков, Е.Е.Баркапов, А.H.Веселовзоров, И.Б,Покровский, А.М.Сулима и А.A..Нос.ков (53) 621.793.14 (080 8) (56) Сиьцев P„.T °, Шкурко H.B°. и Ахтиньев В.П. Металловедение и »ep мическая обработка металлов, 1979, N 8, с. 54-55, Патент СшА N 3900636 НКИ 427/38, 1975. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ИЕТАЛ110В И ДИЭЛЕКТРИКОВ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при обработке поверхностей изделий посредстИзобретение относится к металлургии и может быть использовано при обработке поверхностей иэделий посредством ионной имплантации для повышения циклической прочности, коррозионной стойкости, иэносостойкости и модифицирочания свойств поверхностных слоев диэлектриков.

Цепью изобретения является повышение ресурса работы изделий.

Облу«ение поверхности изделия квазинейтрапьнын плазменным потоком с плотностью ионного тока ъ 5 мА/см2 и э» ергией ионов азота 200-400 эВ до зонь> !О -10 ион/см дополнительно

„.ЯО„„»БУДД а1

2 вом ионной имплантации для повышени циклической прочности, коррозионной стойкости, H3HococTQHKocTH и модифицирования свойств поверхностных слоев диэлектриков. Целью изобретения явля" ется повышение ресурса работы иэделий.

Дпя этого облучение поверхности иэде" лия производят квазинейтральным плазменным потоком с дополнительной ими" пантацией высокоэнергетических ион" .

Это увеличивает богее чем в 100 раз толщину имплантираванного слоя, пс сравнению с извес" ны.1 опт.обом > что достигается путем стимулирования про цесса диффузии. Увеличение пегированнаго слоя до нескольких десятков мик" рометроа повышает усталостную прочность, препеп выносливости и, следовательно, ресурс работы изделий из ме" талла. 1 табл, с имплантацией высокоэнергетических ионов увеличивает более чем в 100 раэ толщину имплантированного слоя, по сравнению с известным способом, эа счет. стимулирования процесса диффузии, образующимися за счет облучения неравновесными вакансиями, избыточными по отношению к термически равновесной концентрации, Благодаря увеличению легированного слоя д нес ольких десятков микрометров,в несколько раз повышается усталостная прочность, предел выносливости, а следовательно, и .ресурс работы изделий из металла, в том числе эксплуати

В емя ис- Ч

Плотностьь тока

ТемпеЭнергия потоков

Е, кэВ

Доза облучения D, ион/см испо циклов нагружения (и) р пыта ния изделий до разрушения мин ратура при облУчении

-о

Т 11

ИОНОВ

1, мА/см

1,07 10

1,99 10

4 10

7,9 10

10

250 98

250 195

250 295

0,3!

10

0,03

О, 3+40 5+0, 03

3 151737 рующикся при циклических нагрузках в условиях высоких температур и в. агрессивных средах.

Низкая температура обрабатываемых

5 иэделии позволяет широко применять данный способ дпя изменения свойств поверхностных слоев диэлектриков. Так, последовательно имплантируя низко и высокоэнергетичные ионы азота в квар- 10 цевое стекло, можно в широких пределах, меняя дозу облучения, варьировать показатель преломления поверхностных слоев стекла толщиной от десятых долей до десятков микрометров, что поз- 15 воляет эначительнО снизить потери в световодах.

Пример 1. Поверхность иэделия из нержавеющей стали марки ОХ18Н10Т 20 облучают квазинейтральным плазменным потоком с энергией ионов азота N равной 0,4 кэВ при плотности ионного тока 10 мА/см до дозы D=10 ион/см с последующей имплантацией высокоэнер- 5 гетичиых ионов азота с энергией 40 кэВ и плотностью тока 0,1 мА/см до дозы

D=10 ион/см . Толщина азотированного слоя составляет 50 мкм.

Пример 2. В поверхность изделий из жаропрочной стали ВЖЛ12У имп. лантируют высокоэнергетичные ионы азота с энергией 40 кэВ при плотности

1т тока О, 03 MA/см с дозой D=1 0 ион/cM 35

Изделия обпучают квазинейтральным плазменным потоком с энергией ионов азота N, равной 0,3 кэВ при плотноси о ти 5 MA/ñè до доз 10 -10 ион/см .

При этом получены следующие эчачения 40 толщин упрочненных слоев-:

Способ обработки иэделий

1, Без ионной обработки

2. Квазинейтральный плазменный поток

3, Обработка по прототипу

4. Обработка по изобретеч1 ю

4

Доза, ион/см Толщина мкм

10 1,5

10 6

10 27

Время облучения до дозы 10 ион/см

1Ч состаляет 5 мин. Для дозы D10 ион/

/см - 50 мин. При обработке нагрев иэделий не превышает 300 C

В таблице приведены результаты испытаний иэделий из стали ВЖ12У, обработанных разными способами при циклической нагрузке 26 кг/мм в воздушной среде при 950 С, Изобретение розволяет по сравнению с прототипом более чем в 2 раза увеличить ресурс работы иэделий из металлов, эксплуатирующихся при циклических нагрузках в условиях высоких емператур и в агрессивных средах, а также за счет большого диапазона изменения толщины имплантационного слоя в широких пределах варьировать свойства поверхности изделий из диэлектриков, Формулаизобретения

Способ обработки поверхнос и; зделий из металлов и диэлектриков, основанный на имплантации высокоэнергетичных ионов в поверхности иэделия, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения ресурса работы .изделий, перед имплантацией проводят облучение поверхности иэделия квазинейтральным плазменным потоком положительных ионов азота с энергией 200-400 эВ при плотности ионного тока 5-20 мА/см

15 2О до дозы 10 -10 ион/см .