Способ упрочнения изделий

Способ упрочнения изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22)Заявлено 27;08.80 (2I) 2981445/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23. 06 ° 82. Бюллетень At 23

Дата опубликования описания 23.06.82 (5l)M. Кл.

L 23 С 15/00

РкудврстюкыН квинтет

СССР вв делан изе4ретений н открытии (53) УДК 621 ° 793. .14(088. 8) (72) Авторы изобретения

М. Х. Эстерлис, В. Е. Булат, П. Г. Лундин, Л. С ..Хавин, Е.Е.Петушков, Л.Г.Кейтлин, P.Á.Hàãàéáåêî, В.Н.Арустамов, С.Л.Кельберт и В.О.Сидельников

Институт электроники им. У.А.Арифова (7l) Заявитель (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

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 изделии.

Известен способ упрочнения изделий, согласно которому после нанесения покрытий, проводится отжиг изделия, например, в атмосфере водорода (13.

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 (21.

Недостатком известного способа . является необходимость использован1я высокого нагружения для ускорения ионной составляющей потока, а также недостаточная производительность процесса.

Цель изобретения повышение производительности процесса.

Поставленная цель достигается

1О тем, что согласно способу упрочнения изделий, включающему нанесение покрытия на подложку и последующую их термообработку, термообработку осуществляют путем воздействия на покрытие

15 дуговым разрядом, горящим в режиме падающего участка вольтамперной характеристики.

Катодные пятна дугового разряда, горящего в режиме падающего участка вольтамперной характеристики, перемещаются по поверхности электрода со скоростью 10" - 104 см/с.

При перемещении такого пятна по поверхности покрытия, нанесенного

937535

<1 — 10 с. и

S -=n«vd

3 на деталь, приповерхностный слой 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 0,5-1 мм. В среднем на одно пятно приходится ток в 5 А. gp

Поэтому при устойчивом горении дуги при токе разряда 100 А .на поверхности катода существуют одновремен. но, в среднеи, до 20 пятен. Тогда площвдь, обрабатываемая катодныии пятнами, будет определяться формулой где n число пятен, ч - скорость перемещения, zo

d — - диаметр пятна.

Для приведенного случая получим

S 400 см /с.

Глубина диФФузии определяется выражением

ЬЕ

2S щт

1=Ae где A — константа, зависящая от рода матерйала, время диффузии, Т - температура, К - постоянная Больциана, b E - энергия активации атомов.

Из формулы видно, что глубина диффузии слабо зависит1от времени и в зз экспоненциальной зависимости растет при возрастании температуры.

Для диффузии хрома в железо можно получить слудующие соотношения в зави40 сииости от температуры. Необходмо осуществлять диффузию Cr на. глубину мкм, Время диффузии определим из выражения

z = Ггпу

45 где D - -коэффициент диффузии, время, 1 - глубина диффузии, 26

Время действия пятна на каждую точку поверхности

Температура пятна для меди порядка

4000 - 4500 C. 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. Рядои располагают другой электрод-инструмент и подсоединяют его к положительному выводу источника тока.

После этого камеру закрывают и откачивают иэ нее воздух до давления среды ниже 10 мм рт.ст. Зажигают устойчивый дуговой разряд на падающем участке вольтаиперной 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 вакууие повысит производительность процесса и понизит его стоимость. для температуры Т = 1000 С, D:

-yo ч. 10 8

= 3 ° 10 сирс и 1 2 3-10

= 1,6 ° 10 с.t = 1б,0 с. Для Т =

= 3000оС, В = 10 си /с

2 -10 * 5 ° 10 с 1 5 10 с.

Формула изобретения

Способ упрочнения иэделий, включающий нанесение покрытий на подложку и последующую их термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения,производительности э . 937535 4 процесса, термообработку осуществля- 1. Патент бельгии и 715496, ют путем воздействия на покрытие кл. С 23 С .13/04,, 1972. дуговым разрядом, горящим в режиме 2. блинов И.Б. Вакуумные сильнопадающего участка вольтамперной ха- точные плазменные устройства и их . рактеристики. применение в технологическом оборуИсточники информации, довании микроэлектроники. Н., ч. II принятые во внимание при экспертизе вып. 8 (269),1974, с. 33.

Составитель Е.Кукина

Редактор Г.Волкова Техред И. Гайду Корректор Н ° ØàûÄKÝÉ е е е«юеев ее е «еее» еюее е» Еее

Заказ 4383/35 Тираж 1053 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Рауаская наб., д. 4/5 е е в юювеюеююеюеююююююеююееевавюе филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4