Диффузия в твердом состоянии только неметаллических элементов в металлическую поверхность, химическая обработка поверхности металлического материала путем взаимодействия поверхности с реакционным газом, причем продукты реакции поверхностного материала остаются в покрытии, например конверсионные покрытия, пассивирование металлов: ..с использованием ионизированных газов, например ионоазотирование – C23C 8/36

Изобретение относится к способу ионно-плазменного азотирования длинномерной стальной детали. Способ включает нагрев детали, изотермическую выдержку, предварительное азотирование, окончательное азотирование и охлаждение. Начинают охлаждение с температуры 530°C до 370-390°C в течение 100-140 минут в плазме тлеющего разряда. Затем проводят охлаждение до 240-260°C в течение 100-140 минут. Окончательное охлаждение до 140-160°C в течение 100-140 минут проводят в печи без воздействия плазмы. Подачу ионизирующих газов осуществляют циклически. При нагреве с температуры 200-220°C ведут подачу газовой смеси водород, азот, метан в течение 15-20 минут, далее до температуры нагрева 400-440°C в течение 100-140 минут и при изотермической выдержке в течение 20-40 минут осуществляют подачу водорода, а при дальнейшем нагреве до 480°C подают водород в течение 20-30 минут. Предварительное азотирование ведут с участием водорода и азота в течение 100-140 минут, а окончательное азотирование ведут с участием азота, водорода и метана в течение 14-16 часов. Охлаждение с температуры 530°C - 370-390°C ведут в среде азота и водорода в течение 120 минут и дальнейшее охлаждение до 150-170°C в течение 240 минут ведут с участием только азота. В результате достигается сохранение геометрических размеров длинномерных стальных деталей за счет отсутствия деформации деталей после обработки и сохранения поверхности металла от образования окисной пленки.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам повышения механических свойств приповерхностных слоев деталей машин из сплавов на основе железа с получением субмикро- или наноструктурированного состояния диффузионных слоев. Способ включает сборку пакета из попеременно чередующихся стальных листов, имеющих различный химический состав, вакуумирование и нагрев пакета, горячую деформацию пакета по высоте при температуре, находящей между значениями температур полиморфных превращений обоих сплавов, при этом после горячей деформации из пакета вырезают заготовки деталей таким образом, чтобы при последующем азотировании направление межслойных границ в заготовке детали совпадало с направлением диффузионного потока азота, после чего проводят азотирование с получением субмикро- и наноструктурированного состояния диффузионного приповерхностного слоя на поверхности детали. Способ позволяет повысить механические свойства приповерхностных слоев материала, формирующихся в результате азотирования, и, соответственно, увеличить долговечность деталей. 9 ил., 1 пр.

Изобретение относится к способу формирования микроструктурированного слоя нитрида титана. Формирование микроструктурированного слоя нитрида титана осуществляют путем воздействия на титановую подложку фемтосекундным лазерным излучением с энергией в импульсе порядка 100 мкДж и с плотностью мощности в импульсе порядка 10¹³ Вт/см² в среде жидкого азота. Обеспечиваются износостойкие и коррозионно-стойкие покрытия на изделиях из титана и его сплавов, а также улучшаются антифрикционные свойства их поверхностей. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу азотирования деталей узлов трения скольжения с получением наноструктурированного приповерхностного слоя. Проводят предварительную термообработку деталей путем закалки при температуре 920-940°C, последующего высокого отпуска с нагревом до 600-650°C в течение 2-10 часов и удаления обезуглероженного слоя. Затем осуществляют ионно-плазменное азотирование в диапазоне температур 500-570°C при напряжении на катоде 300-320 B, плотности тока 0,20-0,23 мА/см², при использовании в качестве газовой среды аммиака со степенью диссоциации от нуля до 80%, расходе аммиака до 20 дм³/ч, давлении в камере при катодном распылении 1,3-1,35 Па, при насыщении 5-8 ГПа. Указанное азотирование проводят в режиме циклического изменения температуры и степени диссоциации аммиака, при этом в первой половине цикла температура составляет 570°C при максимальном азотном потенциале, а во второй половине цикла температуру снижают до 500°C, при этом азотный потенциал снижают за счет увеличения степени диссоциации аммиака до 40-80%, при этом число упомянутых циклов должно быть не менее 10. Азотированная деталь имеет приповерхностный слой, содержащий диффузионный слой с -фазой с наноразмерными некогерентными нитридами легирующих элементов, которая образует мягкую матрицу, и поверхностный слой с твердыми включениями, представляющими собой наночастицы нитридов железа -фазы, сформированные путем фазовой локальной перекристаллизации решеток нитридов железа, которая обеспечивается циклическим изменением температуры азотирования и степени диссоциации аммиака. Обеспечивается повышение износостойкости приповерхностных слоев материала и увеличивается долговечность узлов трения скольжения из материала с таким составом приповерхностного слоя. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к способам повышения стойкости металла к коррозии и может быть использовано в подземном трубопроводном транспорте. Способ цементации стальных труб для трубопроводов включает нагрев до температуры 1200-1400°С в углеродсодержащей среде в пламени дуги между двумя графитовыми электродами электродуговой горелки, выдержку и охлаждение. Нагрев поверхности трубы проводят в течение 5-25 с, при этом к электродам подводят электрический ток 50-250 А, а пламя дуги перемещают по поверхности трубы по винтовой линии виток к витку со скоростью 2-20 мм/с с шагом 0,75-0,8 диаметра пятна нагрева, составляющего 20-25 мм. Поверхность трубы располагают на расстоянии 10 мм от концов электродов в зоне действия пламени угольной дуги. Нагретую электрической угольной дугой поверхность трубы на расстоянии 75-100 мм от пламени дуги охлаждают водой. В процессе цементации поддерживают давление в трубе 0,5-0,75 от рабочего давления. На поверхности трубы получают покрытие, устойчивое к коррозии, а также к действию кислот и щелочей и к стресс-коррозии, поскольку оно препятствует проникновению в сталь атомарного водорода и имеет прочность 2000 Н/мм² .

Изобретение относится к области обработки поверхности длинномерных прецизионных цилиндров скважинных насосов, работающих в условиях абразивного износа. Проводят обработку длинномерной стальной детали. При обработке осуществляют ионно-вакуумное предварительное и окончательное азотирование в тлеющем разряде, правку и хонингование. Правку и хонингование осуществляют после предварительного перед окончательным азотированием, при этом предварительное азотирование проводят при температуре 510-530°С в течение 8-14 часов и давлении 350-600 Па. Окончательное азотирование проводят при температуре 500-540°С в течение 2,0-4,0 часов и давлении 390-650 Па. Обеспечиваются требуемые геометрические характеристики обработанной детали и сохраняется целостность, равномерность и сплошность азотированного слоя.

Изобретение относится к вакуумной ионно-плазменной технологии, а именно к устройствам для обработки длинномерных изделий. Установка содержит вакуумную камеру 1, размещенные в ней держатель изделий 12 с изолированным токоподводом и, по меньшей мере, один длинномерный электрод 2 электродугового источника плазмы, устройство нагрева изделий 6, а также источники питания вакуумно-дугового разряда 3 и устройства нагрева изделий 11. Устройство нагрева изделий 11 выполнено в виде дополнительной изолированной посредством экранов и изоляторов эмиссионной камеры 7, внутри которой установлен длинномерный катод 8 вакуумно-дугового разряда, являющийся эммитером электронов, эмиссионная камера 7 соединена с вакуумной камерой 1 посредством перфорированной перегородки 9, отверстия перфорации 10 которой расположены вдоль продольной оси катода 8 вакуумно-дугового разряда. При этом источник питания 11 устройства нагрева изделий выполнен с возможностью подключения отрицательного полюса к эмиссионной камере 7, а положительного - к держателю 12 изделий или электроду 2. Источник питания 3 вакуумно-дугового разряда выполнен с возможностью подключения отрицательного полюса к катоду 8 вакуумно-дугового разряда или электроду 2, а положительного - к эмиссионной камере 7 или вакуумной камере 1. Технический результат - повышение равномерности прогрева изделий. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу получения изделий из материала на основе титана с покрытием, представляющих собой полусферическую головку медицинской полусферической фрезы. Изготавливают заготовку из нелегированного титана путем холодной листовой штамповки и высверливания отверстий зенковкой. Центры отверстий располагают по двум винтовым линиям с левым заходом, сходящимся в куполе, с получением полусферической головки медицинской фрезы. Внешнюю поверхность головки полируют до шероховатости R_a не более 0,1 мкм и выполняют режущие элементы путем отбортовки заостренных кромок с левой стороны отверстий наружу и их заточки. Проводят азотирование вакуумным ионно-плазменным методом на глубину не менее 50 мкм. Осаждают слои нитрида титана TiN до получения суммарной толщины указанных слоев 4-7 мкм с микротвердостью более 7000 МПа. Обеспечиваются высокие режущие свойства полусферической головки медицинской фрезы и ее износостойкость при сохранении коррозионной стойкости и биологической инертности. 1 ил.

Изобретение относится к области химико-термической обработки сталей ионно-вакуумным азотированием и может быть использовано для упрочнения деталей с резьбовой поверхностью. Способ включает нагрев детали, азотирование в процессе нагрева в азотсодержащем газе от 390-410°С до 500-570°С в течение 1-4 часов и охлаждение с 500-570°С до 350-400°С в течение 40-60 минут в плазме тлеющего разряда непосредственно после нагрева. Технический результат: повышение качества и потребительских свойств резьбовых деталей, производительности и сокращения затрат ресурсов путем азотирования в процессе нагрева и охлаждения.

Изобретение относится к области металлургии, а именно способам химико-термической поверхностной обработки титановых сплавов, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости и коррозионной стойкости деталей машин. Заявлен способ упрочнения изделий из титановых сплавов. Способ включает нагрев поверхности изделия в среде азота, при этом нагрев осуществляют концентрированным тепловым источником с плотностью мощности 10 ³-10⁴ Вт/см², силе тока 80-150 А и скорости перемещения источника относительно изделия 0,005-0,01 м/с. Технический результат - повышение износостойкости и коррозионной стойкости деталей из титановых сплавов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области обработки поверхности металлического материала и может быть использовано для обработки длинноменых прецизионных цилиндров скважинных насосов, работающих в условиях абразивного износа. Способ ионно-вакуумного азотирования длинномерной стальной детали в тлеющем разряде включает нагрев детали при температуре 400-450°С, изотермическую выдержку в течение 20-30 минут, предварительное азотирование при температуре 480-510°С в течение 60-120 минут, окончательное азотирование при температуре на 20-50°С выше температуры предварительного азотирования в течение 8-16 часов и охлаждение до 350-400°С в течение 40-60 минут. Получаются детали с равномерным азотированным слоем и твердостью поверхности.

Изобретение относится к области термической, химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности. Способ обработки деталей из титановых сплавов включает катодное распыление и азотирование. Перед азотированием и после него проводят отжиг в вакууме. Азотирование проводят путем подачи смеси газов, состоящей из 10 мас.% азота и 90 мас.% аргона, и вакуумного нагрева в неоднородной плазме повышенной плотности, формируемой между деталью и экраном за счет создания эффекта полого катода с обеспечением создания регулярной макронеоднородной структуры, при этом экран выполняют со структурой ячеек в виде сот. Отжиг перед и после азотирования проводят при температуре 800°С, в течение 2 часов, а азотирование - при температуре ниже перехода титанового сплава. Повышается контактная долговечность и износостойкость упрочненного слоя за счет получения регулярной макронеоднородной структуры материала, а также расширяются функциональные возможности данного метода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно вакуумному ионно-плазменному азотированию, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для повышения надежности и долговечности широкого ассортимента деталей машин и инструмента. Способ включает проведение вакуумного нагрева изделий в плазме азота повышенной плотности. Плазму азота повышенной плотности создают в тороидальной области движения электронов, образованной скрещенными электрическими и магнитными полями. Под действием магнитного поля, создаваемого двумя цилиндрическими магнитами, один из которых полый, электроны движутся по циклоидальным замкнутым траекториям. Интенсифицируется процесс азотирования изделий, повышается контактная долговечность и износостойкость упрочненного слоя. 1 ил.

Изобретение относится к способу получения износоустойчивых металлических поверхностей. Способ плазменного борирования металлической поверхности из титана, из сплава на основе титана, из стали или из феррохрома включает введение в реакционную камеру КВХ ₄, в котором Х представляет собой галоген, нагревание КВХ ₄ при температуре, достаточной для выделения ВХ₃ , и приложение плазменного разряда к ВХ₃ для создания активированных борсодержащих частиц для диффундирования в металлическую поверхность. В альтернативном способе осуществления изобретения проводят термическое разложение КВХ₄ с образованием КХ и ВХ₃, направляют ВХ₃ в плазму, сформированную инертным газом, при этом состав и условия формирования плазмы подбирают так, что ВХ₃ разлагается на BX₂ ⁺и X^-, и осуществляют диффундирование ВХ₂ ⁺ в металлическую поверхность. Получается износостойкая металлическая поверхность, полученная без изменения объема субстрата при борировании, осуществляемом при сниженном расходе ядовитых химикатов. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно вакуумному ионно-плазменному азотированию, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для повышения надежности и долговечности широкого ассортимента деталей машин и инструмента. Способ азотирования стальных изделий в тлеющем разряде включает вакуумный нагрев изделий, являющихся катодом, в плазме азота повышенной плотности. Плазму азота повышенной плотности формируют в прикатодной области пучком сгенерированных и ускоренных вспомогательным анодом электронов. Электроны, вылетающие из электронной пушки, направляют к аноду и к вспомогательному аноду, создавая электронный газовый поток, обеспечивающий столкновение электронов с нейтральными частицами и поддерживание существования плазмы. Скоростью движения электронов управляют посредством вспомогательного анода, подключенного к собственному источнику питания. Интенсифицируется процесс азотирования, повышается контактная долговечность и износостойкость упрочненного слоя. 1 ил.

Изобретение относится к способу упрочняющей обработки деталей механизмов и машин, штампового и режущего инструмента. Способ включает помещение изделия в плазменную камеру, подачу в разрядный; промежуток между катодом и анодом под низким давлением 0,01-1 Па азота или газовой смеси, состоящей из смеси азота и, по крайней мере, одного из следующих газов: аргона, неона, гелия или водорода, прикладывание напряжения между катодом и анодом с мелкоструктурной сеткой и зажигание дугового или тлеющего низковольтного разряда с холодным катодом, создающего плазменный эмиттер электронов в области мелкоструктурной сетки. Затем между анодом и заземленными стенками плазменной камеры подают отрицательное напряжение 0,1-1 кВ, проводят ионную очистку поверхности изделия от оксидных пленок путем подачи на изделие отрицательного напряжения смещения 100-500 В относительно стенок плазменной камеры. Осуществляют нагрев изделия до рабочих температур, обеспечивающих диффузию атомов азота в объем изделия, путем повышения напряжения между анодом и заземленными стенками плазменной камеры и тока разряда между анодом и катодом и проводят диффузию атомов азота в объем изделия при значениях отрицательного напряжения смещения на изделии 0-150 В относительно заземленных стенок плазменной камеры или при плавающем потенциале изделия. Обеспечивается увеличение поверхностной твердости изделия, отсутствие деформации изделия после обработки, повышение предела выносливости и увеличение износостойкости обработанного изделия. 4 ил.

Изобретение относится к плазменной химико-термической обработке поверхности изделий и может быть использовано в машиностроении. Для интенсификации процесса азотирования, повышения контактной долговечности и износостойкости упрочненного слоя в изделии проводят азотирование стальных изделий в тлеющем разряде путем вакуумного нагрева в плазме азота повышенной плотности, а затем закалку, при этом плазму азота повышенной плотности формируют в кольцевой области вращения электронов, захваченных магнитным полем, силовые линии которого параллельны обрабатываемой поверхности, при этом электронное облако максимально локализовано у детали-катода. 2 ил.

Изобретение относится к области химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения материалов. Для повышения контактной долговечности и износостойкости упрочненного слоя, а также расширения функциональных возможностей изделия из стали и сплава подвергают катодному распылению, вакуумному нагреву в плазме тлеющего разряда повышенной плотности, состоящей из смеси азотсодержащего и инертного газов, формируемой между изделием и экраном, при этом с помощью экрана с ячейками формируют неоднородную плазму тлеющего разряда и создают дифференцированную структуру в материале путем получения в нем разнородных структур, при этом переходной участок между участками с различной структурой имеет микронеоднородную структуру с постепенным изменением от одного вида в другой. 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов, в частности к азотированию. Способ включает размещение детали в вакуумной камере и присоединение детали к высоковольтному источнику питания, герметизацию вакуумной камеры и создание в ней высокого вакуума с последующей заменой на атмосферу чистого азота, получение стабильной плазмы тлеющего разряда в атмосфере чистого азота с помощью высоковольтного источника питания и потока электронов от вольфрамовой нити накала, установленной параллельно оси вакуумной камеры. Поток электронов создают нагревом нити накала до температуры 2000-2500°С, при этом поток электронов сжимают электромагнитным полем с образованием плазмы тлеющего разряда в виде диска объемом , где D - внутренний диаметр вакуумной камеры, t - длина вольфрамовой нити накала. Повышается износоустойчивость и усталостная прочность деталей машин в результате ионного азотирования. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии упрочнения и повышения износостойкости инструментов и деталей. Проводят комбинированную ионно-плазменную обработку изделий из стали и твердых сплавов в газоразрядной плазме, содержащей ионы аргона. Затем осуществляют диффузионное насыщение изделия, при котором в газоразрядную плазму магнетронным распылением мишени-катода вводят ионы компонентов твердого вещества, входящих в состав наносимого покрытия. Покрытие наносят магнетронным распылением мишени-катода с одновременным ассистирующим воздействием газоразрядной плазмы. Переход от диффузионного насыщения к нанесению покрытия осуществляют понижением отрицательного потенциала смещения на обрабатываемом изделии. В частных случаях осуществления изобретения газоразрядная плазма, в которой проводят диффузионное насыщение или нанесение покрытия, содержит ионы аргона и азота и формируется газовым плазмогенератором. Повышают износостойкость изделия с покрытием. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к получению изделий из псевдо- или ( + ) титановых сплавов, предназначенных для длительной эксплуатации в парах трения с полимерными или металлическими материалами и биологическими тканями. Изготавливают заготовку, затем ее подвергают термоводородной обработке путем насыщения водородом термодиффузионным методом до концентрации водорода 0,5-0,9% по массе при температуре 700-850°С. Проводят выдержку, охлаждение до комнатной температуры со скоростью 0,1-10 град/сек. Затем осуществляют отжиг в вакууме не ниже 5-10^-5 мм рт.ст. при температуре 550-700°С с выдержкой 4-20 часов до получения концентрации водорода не более 0,01 мас.%. Полировку проводят до получения параметра шероховатости поверхности R_a от 0,02 до 0,08 мкм. Затем осуществляют вакуумное ионно-плазменное азотирование при температуре 300-700°С с получением азотированного слоя толщиной не менее 50 мкм. Заявленным способом получено изделие, содержащее азотированный поверхностный слой, состоящий из нитридов титана состава от Ti₂N до TiN и подслоя из твердого раствора азота в титане, и сердцевину. Создают комплексную технологию, обеспечивающую высокую износостойкости и низкий коэффициент трения, а также высокую коррозионную стойкость изделиям в агрессивных, том числе биологических средах. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения деталей машин режущего инструмента из конструкционных сложнолегированных и инструментальных сталей, работающих при высоких контактных напряжениях и в условиях повышенного износа. Проводят азотирование и светлую закалку путем вакуумного нагрева в плазме повышенной плотности, формируемой между изделием и экраном за счет создания эффекта полого катода. Плазму повышенной плотности формируют из смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: азот 50-80, аргон 10-25, ацетилен 10-25. Азотирование проводят при 700-850°С. Светлую закалку осуществляют путем нагрева от температуры азотирования до 900-1100°С, выдержки 15-30 мин и резкого охлаждения в потоке гелия со скоростью, превышающей критическую скорость закалки стали. Затем осуществляют низкий отпуск при 250-350°С. Повышают контактную долговечность и износостойкость упрочненного слоя за счет регулировки структуры, твердости, износостойкости, шероховатости и закалочных дефектов. 1 ил.

Изобретение относится к области вакуумно-дуговой обработки металлических изделий перед нанесением покрытий и может быть использовано в металлургии, машиностроении и других отраслях. Способ включает вакуумно-дуговую очистку изделия - катода и нанесение покрытий. Перед нанесением покрытий вакуумно-дуговую очистку совмещают с одновременным полным или локальным оксидированием поверхностей, например, до желтого, синего, фиолетового, коричневого, черного цветов и/или оттенков и комбинаций цветов и оттенков. Во время обработки длинномерных изделий локальное оксидирование могут осуществлять в виде продольных и/или поперечных полос и участков. Режим оксидирования осуществляют за счет колебаний дуги или дуг и/или изменения, например увеличения, мощности дуги и/или мощности, выделяемой в изделии от прохождения по нему тока на участке от токоподвода от источника или источников питания дуги или дуг к изделию-катоду до электрической дуги или дуг. Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей технологии вакуумно-дуговой обработки, повышение качества и расширение сортамента наносимых покрытий. 3 ил.

Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности к ионному азотированию. Способ включает азотирование при низком давлении с напряжением смещения, которое создают между деталью и горячим электродом. Вокруг вакуумной камеры создают вращающееся магнитное поле, амплитудное значение магнитной индукции которого определяют из соотношения:

Изобретение относится к области химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для высокотемпературного азотирования стальных деталей машин. Способ включает азотирование в тлеющем разряде. Азотирование проводят путем вакуумного нагрева изделий в плазме азота повышенной плотности. Плазму формируют между деталью и экраном за счет создания эффекта полого катода. Азотирование проводят при 700-1000°С. Поверхностную закалку осуществляют охлаждением в потоке аргона со скоростью, превышающей критическую скорость закалки стали. Техническим результатом изобретения является повышение производительности процесса азотирования, повышение контактной долговечности и износостойкости упрочненного слоя. 1 ил.