Способ карбидизации поверхности металлов и сплавов

(19) (11)151) 4 С 21 0 10/00 БРЕТЕН ЛЬСТВУ 17015/31-0209.8712.89. Бюл. Иский институтистем управле 21) 4 22) 2 46) 1) Т автоматизир ия и радиоэ т,ванны роник сть еле но ТИ тся к метроцессамодификаци лерода100 бомбарповерхности ионамитой 2-10 Гц в течениа в интервалах междми наносят углеводосния методом адсорЬцы при давлении 1 ц дировк с част 300 мк дировк соедин вой фа ллур но луче я модиожетнии иышениястойнструои ии одержащие и изгазо 0 Па ыть исп друг изно осто вления 10-10Па й стороны, скорост рбционной пленки у соединений, которанм в 1 с, с друго прочностью ускоря торый при напряжен Интервал д ловлен, с одн разования адс родсодержащих стигает 10-10 электрической промежутка, к обусю облекост мент шта льь до ости ювег яхГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ(56) Баранников В.Л. и др. Влиянионной имплантации на микротверди структуру поверхностных слоевза и стали Х 12 М. - Тезисы докл.ЧТ. Всесоюзного симпозиума по силточной электронике. Томск, 1986,т. 3, с. 166-168.(54) СПОСОБ КАРБИДИЗАЦИИ ПОВЕРХНМЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ(57) ИзоЬретение относилургии, в частности к илучевой обработки для м тение относится к метастности к процессам иообработки материалов дловерхностных слоев и мльзовано в машиностроераслях техники для повйкости и коррозионнойупрочнении режущего импов.повышение 3 е Способ карбидизации поверхностиметаллов и сплавов включает ионное легирование путем периодической бомбарповерхностных слоев, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях техники для повышения износостойкости и коррозионной стойкости при упрочнении режущего инструмента, штампов. Цель - повышение производительности. Способ карбидизации поверхности металлов и сплавов включает ионное легирование путем периодической бомбардировки поверхности ионами углерода с частотой 2-10 Гц в течение 100-300 мкс, а в интервалах между бомбардировкой наносят углеродсодержащую пленку методом адсорб-, ции из газовой фазы при давлении 10 10 Па, Способ благодаря достижению а -йЩ скорости набора концентрации атомов углерода в поверхностном слое обрабатываемых изделий 500 ат.Ф.см 2/мин обеспечивает существенное повышение С производительности процесса карбидизации. 1 табл.10-100 кВ начинает пробиваться придавлении выше 10 Па,Использование метода адсорбции углеродсодержащих соединений иэ газовойфазы для нанесения их на поверхностьизделий при давлении 10 -10 Па позволяет вести процесс цри низких температурах и использовать в качестверабочего вещества пары масла диффузионных насосов, . оторые в процессе отка лкн неизбежо поступают в рабочуюкамеру в достаточном количестве, чтопозволяет обходиться без специальных(автономных) источников пара, упрощает условия эксплуатации оборудованияи ведет к повышению производительност 1,Испоць ование для илплантации атомов углерода в поверхностный слой изделия пу гем бомбардировки ионами углерода позволяет не только ввес;и ионыуглерода вутрь изделия, но оЬеспечивает внедрение в поверхностный слойизделия атомов углерода из покрытия, 25адсорбированного на поверхности, атакже стимулирует процессы диффузииатомов углерода в поверхностный слойиэделия, что приводит к увеличениюпроизвод тел ности процесса, Частота 30периодически ио:ной бомбардирс ки 210 Гц и е длительлось 100"300 мкс,выбраны с. уче 1 ом скорости образованияадсорбированной пленки и распь 1 г. ияповерх,о .ти, При это;н адсорбировэнн;.лпленка достигает достаточной толщиныа именно 10-50 нм в рсзультате эффективной переда ли эн-ргии ионами ато: амуглерода н происходит их внедрениев повер ос адный сло 1 с образованиемкарбидов и, кроме того, обеспечивается перемешивание" легированного слояс углеродом покрытия. За время 100300 мкс указанные процессы успеваютзавершиться а катодное распыление не 45приводит к разр,шению покрытия.Сущность спосоЬа заключается вследующем.В реэупьтате процессов адсорЬциигазов и газовой Фазы углеродсодержа 50щих соединений и конденсации паровна поверхности изделия непрерывно нарастает плек цлое покрытие из углеродосодержащих соединений. За время0,1-0,5 с ,олщина пленки достигает1-50 нм, После этого поверхность подвергает.;я импульсной бомбардировкионами углериа . помощью плаэмен ого .ускорителя, севрирующего ионы углерода с энергией 100-150 кэВ,что вызывает диссоциацию пленки с выделением атомов углеродана поверхности, Часть ионов проходитсквозь пленку и, внедряясь в поверхностный слой, образует карбидыДругие ионы, сталкиваясь с атомами углерода покрытия, передают им свою энергию, что способствует их. диффузии вповерхностный слой, 1(роме того, в поверхностном слое под действием ионнойбомбардировки создаются радиационныедефекты обе".печивающие условия длярадиационно-стимулированной диффузии,Процессы ионного легирования повторяют с частотой 2-10 ГцП р и м е р. Осуществляют карбидизацию циклически в вакуумной камереl)при давлении 10 -10 Па, откачиваемой паромасляным насосом беэ вымооаживающей ловушки, Пары рабочего масла,содержащего углеводэродные компоненты,адсорбируются на поверхности изделияи обраэую 1 пленку, Затем осуществляютбомбардировку ионами углерода. Дляэтого используется импульсный плазменный ускоритель, генерирующий ионыуглерода с экерг 1.й 100-150 кэВ придлительности им у 1 ьса 100-300 мкс стоком пучка 1 А "ри этом операциивнесения и бомбардировки проводятцогскра гно., В данном случае способле.ко реализуется без дополнительныхисточников углеродсодержащего вещества, что существенно облегчает условия эксплуатации и обеспечивает увеличение производительности процесса карбидизации, Свойства поверхности послеимплантации приведены в таблице,Анализ данных таблицы показывает,что концентрация имплантированных атомов углерода и скорость набора концентрации атомов углерода в поверхностном слое обрабатываемых иэделийпри обработке по предлагаемому способу существенно выше по сравнению с обработкой по известному способу, чтосвидетельствует о более высокой произвоодительности способа,6Таким образом, предлагаемый способ карбидизации Ьлагодаря введениюоперации осаждения пленки углеродаметодом адсорбции углеродсодержащихсоединений из газовой фазы и их диссоциации при бомбардировке ионами углерода, а также чередованию процессаосаждения и ионного легирования обеспечивает существенное повышение проиэ- е5 1 водительности процесса карбидиэации, .значительное упрощение оборудования, обеспечение условий его эксплуатации формула и э о б р е т е н и я 528802 6с целью повышения производительностиионное легирование проводят периоди ческой бомбардировкой поверхности5ионами углерода с частотой 2-10 Гц втечение 100-300 мкс и в интервалахмежду бомЬардировкой наносят углеродсодержащие соединения методом адсорбции из газовой фазы при давлении 1 О 10 -10 Па,Способ карбидизации поверхностиметаллов и сплавов путем легированияповерхностного слоя ионами углерода,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,ГлубинаимплантаЭнергия.ионовКэВ Ток ионо в рА Способ ции, нм мин 10 20 1-5(100 100 500 50 100-150 6100 Составитель Н.СункинаРедактор М.Недолуженко Техред Л.Сердюкова Корректор М.Васильева Заказ 766/23 Тираж 530 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 еПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Известный (легирование ионами углерода) Предлагаемый (циклическое и многократное нанесение пленки углеродсодержащих соединений методом адсорЬ- ции с последующей бомбардировкой ионами углерода) Концентра"ция имплантированныхатомов углерода,ат,Ф Скоростьнабора концентрацииатомов угле.рода,ат.Зсм 2