Способ обработки металлических изделий в вакууме

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 1223 РЕСПУБЛИК.Д,Кисе износостоиходной шеОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-производственное объединенитехнологии автомобильной промышленнСТИ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1048847; кл. С 23 С 14/32, 1987,Авторское свидетельство СССРИ. 997489, кл. С 23 С 14/00, 1985,(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧСКИХ ИЗДЕЛИЙ В ВАКУУМЕ(57) Использование: нанесениеких покрытий с сохранением ис Изобретение относится к области технологии получения износостойких покрытий в вакууме и,может найти применение в машиностроении и металлообработке для повышения срока службы металлорежущих инструментов и деталей машин, подвергающихся износу;Цель изобретения - повышение качества обработки за счет увеличения адгезии наносимых покрытий при сохранении исходной шероховатости обрабатываемои поверхности,Автономный дуговой разряд с нерасходуемым полым термоэмиссионным катодом зажигают для создания плотной сильноионизованной плазмы с энергиями электронов от единиц до десятков электронвольт, Электроны с такими энергиями наиболее эффективно ионизируют газ, Инжектируя плазму дугового разряда в рабочую камеру при давлении 1,33 10 - 1,33 Па и прикладывая напряжение между электродами, размещенными в камере, вынуждают электроны инжектированной плазмы дугороховатости обрабатываемои поверхности, может быть использовано в машиностроении. Сущность изобретения; в способе обработки очистку, активацию и нагрев обрабатываемой поверхности осуществляют ионами газов несамостоятельного газового разряда при плотности ионного тока 15 - 200 А/м идавлениигаза 1,33 10 - 1,33 Па. Возбуждение несамостоятельного газового разряда осуществляют путем инжекции электронов в рабочий объем из плазмы дугового разряда с нерасходуемьм полым термоэмиссионным катодом, через который подают плазмообразующий газ. 1 табл,ваго разряда ускоряться и поддерживать ионизацию газа. При этом количество электронов в разряде возрастает, и в объеме возникает несамостоятельный газовый.разряд, который прекращается при прекращении инжекции плазмы в обьем камеры, Проведение процесса бомбардировки повер-. хности ионами несамостоятельного газового разряда при давлениях газа 1,33 10 - 1,33 Па обусловлено тем, что при давлении более 1,33 Па поток возвращаемых на очищаемую поверхность распыленных частиц существенно возрастает, что снижает производительность и качество очистки, При давлении газа менее 1,33 10 Па несамостоятел ьн ы й разряд гаснет.Подачу плазмообразующего газа через полый катод осуществляют для горения несамостоятельного газового разряда в интервале давлений 1,33 10 г - 1,33 Па и плотностей тока 15 - 200 А/мг.В указанном диапазоне плотности ионного тока (15 - 200 А/м ) на поверхности из-,гделий обеспечивается достаточно высокоекачество очистки, т,к, могут быть обеспечены условия преобладания процесса ионного распыления загрязнений над процессом адсорбции молекул остаточного газа, постоянно поступающих на очищаемую поверхность.Способ поясняется таблицей,Обработка изделий по данному способу осуществляется следующим образом,Обрабатываемые изделия (например, фасонные резцы, изготовленные из стали Р 6 М 5), очищенные от загрязнений, размещают на подложкодержателе, изолированном от корпуса вакуумной камеры и подключенном к отрицательному полюсу источника электропитания, вакуумная камера откачивается до давления 1,33 10-3 Па форвакуумным и диффузионным насосами, затем через систему гаэопитания в полый катод несамостоятельного дугового разряда, изготовленный из тугоплавкого материала, подают плазмообразующий газ, например аргон, а на изделия подают отрицательный потенциал относительно стенок вакуумной камеры. Полый катод несамостоятельного дугового разряда разогревают до температур термоэмиссии и зажигают несамостоятельный дуговой разряд с нерасходуемым полым термоэмиссионным катодом.Плазму, создаваемую в дуговом разряде, инжектируют в вакуумную камеру и зажигают несамостоятельный газовый разряд,Электроны плазмы ускоряются к аноду, сталкиваются с атомами и дополнительно иониэуют гаэ, а ионы ускоряются к катоду- изделию и бомбардируют его, очищая, активируя и разогревая поверхность обрабатываемых изделий. Затем подачу плазмообразующего газа прекращают, дуговой разряд гаснет, гаснет несамостоятельный газовый разряд, подают в камеру реакционный гаэ (например, азот), осуществляют испарение металла, например, титана, образующего соединение с реакционным газом, производят ионизацию его паров и осаждают покрытие типа ТМ до толщины 5 мкм,В настоящее время на отечественныхзаводах применяются установки ПУСК, Булат, ННВ 6,6-И 1, в которых реализуется способ обработки изделий, включающий5 бомбардировку поверхности изделий ионами, извлекаемыми из плазмы вакуумной дуги, при этом при бомбардировке происходитосаждение микрокапель материала катодана поверхность изделий и конденсация по 10 крытий типа ТК.Покрытия, полученные по этому способу в этих установках, обладают шероховатостью 0,25 - 0,35 мкм. Микрокапельная фаза впокрытиях снижает их адгезию,15 Применение данного способа позволит;- повысить производительность процесса обработки изделий на 30 - 50 ;- . повысить работоспособность изделийс покрытиями в 1,5-2 раза.20 Формула изобретения1. Способ обработки металлических изделий в вакууме. включающий подачу плазмообраэующего газа в рабочую камеру,возбуждение газового разряда, очистку поверхности обрабатываемых изделий бомбардировкой ускоренными ионами плазмыгазового разряда, нагрев изделий и конденсацию покрытий из плазмы металлов наносимых покрытий в среде реакционного газа,30 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества обработки за счет увеличения адгезии наносимых покрытий присохранении исходной шероховатости обрабатываемой поверхности, газовый разряд35 возбуждают пои давлении плазмообраэующего газа 1,33 10 -1,33 Па путем инжекцииэлектронов из плазмы автономного несамостоятельного дугового разряда с полым нерасходуемым термоэмиссионным катодом,40 а очистку поверхности и ее нагрев осуществляют при плотности тока 15-200 А/м,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что горение газового разряда осуществляют между стенками вакуумной камеры и45 обрабатываемыми иэделиями.З,Способ попп.1 и 2, отличающийс я тем, что в качестве плазмообразующегогаза используют аргон, азот или их смесь сводородом.оЩБЕоФ Сйа Фсо аь Сй О Сй Л с м м м СО О О 1 в о о 1 1 1 1 1 1 1в в1 11 1 1 1 11в1 1 1- о Б о СО СО СО 1 О 10 СО Сй 10 СО СО СО СО СО Сй СО СО СО Сй СО о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о 10 СО о о о о Ф с о о чх х СС о х о Сйо о о о о о о о о о Б щ Д с С Ф Ф б а Ф Ю оо о о о о о о о о о о о о о о о о 1- Щ Ф о х о а Ф Ф оХФ аКо то ФС." о т М СЧ 1- СЧ М С С М С ) М М М оооооооооооо 1 Ф1хСОООДЛСОООм сФ: о О СЧаг о9 в в в СО 1 1 1 оо О) Сй Сй Сй О 7 Сй Сй Сй М 0 оооооооооо о оооо о о о.ос вв О СЧ О а О О О О О со оо гсч Сй Л о о ооосоЯБ1оФ о оо о о о