EP0695813B1 - Process for carburizing carburisable work pieces under the action of plasma-pulses - Google Patents
Process for carburizing carburisable work pieces under the action of plasma-pulses Download PDFInfo
- Publication number
- EP0695813B1 EP0695813B1 EP95109082A EP95109082A EP0695813B1 EP 0695813 B1 EP0695813 B1 EP 0695813B1 EP 95109082 A EP95109082 A EP 95109082A EP 95109082 A EP95109082 A EP 95109082A EP 0695813 B1 EP0695813 B1 EP 0695813B1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- voltage
- plasma
- pulse
- process according
- pulses
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/36—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases using ionised gases, e.g. ionitriding
- C23C8/38—Treatment of ferrous surfaces
Definitions
- the invention relates to a method for carburizing components carbonizable materials, especially steel, by means of a pulsed plasma discharge in a carbon-containing Atmosphere at pressures between 0.1 and 30 mbar and at Pulse voltages between 200 and 2000 volts, preferably between 300 and 1000 volts.
- EP 0 552 460 A1 is at the electrodes, which consists of at least one device-side electrode on the one hand and from the components or the Bracket for the components on the other hand exist, applied voltage in the so-called zero pulse pauses, i.e. the procedure is without one so-called basic voltage operated.
- the carbonizable materials include non-ferrous ones Materials also non-ferrous materials such as titanium.
- the carbon flow depends on the plasma parameters: In order to generate a high carbon flow, a correspondingly high plasma power must be introduced into the plasma.
- the electrical current which arises in the plasma during a pulse depends on the size of the surface of the components to be treated and usually reaches orders of magnitude of 25 A / m 2 surface. For the treatment of large batches, it is therefore necessary to use generators with pulse powers of more than 200 A at voltages between 500 and 1000 volts. The corresponding power must be switched in the range between approximately 10 and 100 ⁇ s. Generators with such performances are not available as standard; they are complex special constructions.
- US-PS 4 490 190 it is when using a conventional Additional heating of the workpieces is known, due to a correspondingly high level Frequency of short-term impulses and long pauses a cold plasma to generate and thereby the heating effect of the plasma from its to decouple thermochemical action on the workpieces. Thereby thermal damage to the workpieces should be avoided. Measures to maintain part of the ionization state in the Pulse pauses are not given, however, so a longer one Exposure time and / or a lower penetration depth of the gases can be assumed. The size of the workpieces or even the batch, the current density or the total current are also not specified.
- a base voltage is applied to the workpiece, which alone causes a gas discharge.
- An additional voltage is superimposed on this base voltage by means of an external discharge, for example by a plasma torch, in order to increase the ionization of the gas.
- pulse operation it is a matter of individual interference pulses which serve for pre-ionization or for further amplification of the ionization.
- a periodic interruption of the glow discharge is not disclosed.
- the invention is therefore based on the object of higher carbon flows to generate using smaller generators and thereby the Investment and operating costs of a plant for the implementation of the Reduce process.
- the task is solved at the beginning described method according to the invention in that the Pulse voltage is superimposed on a constant basic voltage, which is below the breakdown voltage.
- the breakdown voltage is the voltage at which the given parameters in the device, a plasma can be ignited can. Compliance with the condition according to the invention can therefore be achieved check that when applying the basic voltage to the Electrodes just did not ignite a plasma.
- values for the basic voltage between 2% and 35% of the pulse voltage can be selected, especially if as a basic voltage a DC voltage with values between 10 and 150 Volts, preferably between 20 and 100 volts, is selected.
- the pulse frequency is not an overly critical limit; beneficial Results came at a pulse frequency of 15 kHz.
- the ratio of pulse duration t 1 to pause duration t 2 is also not very critical; it can be chosen between 4: 1 and 1: 100 with particular advantage.
- the pulse duration between 50 and 200 microseconds and the pause duration between 500 and 2000 microseconds are selected in a particularly expedient manner.
- FIG. 1 shows a vertical section through a device for implementation of the inventive method, the essential part of which Vacuum furnace 1 is with a furnace chamber 2, which with a Thermal insulation device 3 is lined.
- a grounded electrode which serves as an anode 4 of a circuit.
- a vertical support rod 6 by means of an insulating bushing 5 passed through, which at its lower end a plate-shaped, horizontal workpiece holder, which also has an electrode function and serves as cathode 7.
- insulating bushing 5 passed through, which at its lower end a plate-shaped, horizontal workpiece holder, which also has an electrode function and serves as cathode 7.
- Workpieces 8 are shown only one.
- the anode 4 and the cathode 7 are connected to a power supply 9 connected to the generation of voltage pulses for education of the plasma.
- the power supply 9 is a control device 10 assigned with which the electrical process parameters for the Influencing the plasma are adjustable.
- the Power supply 9 in addition to the pulses also a constantly pending Basic voltage that is superimposed on the pulses. Both the amount of The control unit generates pulses as well as the level of the basic voltage 10 influenceable.
- Cathode 7 and workpieces 8 are concentric of one Resistor heating element 11 surrounded by a controllable current source 12th connected.
- the energy balance of the furnace and thus the Workpiece temperature is affected by the losses on the one hand and by the Sum of the energy contributions of the plasma and the radiation of the Resistance radiator determined on the other hand.
- a supply line 13 opens, which with a controllable gas source 14 is connected and through which the desired Process gases or gas mixtures are supplied.
- the gas balance will by the gas supply, the consumption by the workpieces and loss sinks, if necessary, but not least due to the influence of the Vacuum pump 15 determines which via a suction line 16 with the Oven chamber 2 is connected and can also be designed as a pump set can.
- FIG. 3 shows the time t is plotted on the abscissa, namely, t 1 denotes the pulse duration and t 2 the pulse pause.
- t 1 denotes the pulse duration
- t 2 the pulse pause.
- Each diagram contains the respective pulse voltage U, the current I flowing during a pulse, and a curve that symbolizes the state of excitation by ionization and dissociation and the excitation by recombination.
- FIG. 3 also shows the basic voltage, which lies below the so-called breakdown voltage, which is shown by a dash-dotted line 21.
- hydrocarbon molecules are excited during a voltage pulse and are supplied via the supply line 13. These hydrocarbon molecules are dissociated and ionized.
- the level of excitation and the extent of the dissociation and ionization of the particles are influenced, and a corresponding current I flows, which is indicated by the middle curve in FIG. 2.
- the pulse pause ie in the period when there is no voltage, recombination processes predominate, and the excited species fall back to energy levels in which they contribute little or no longer to the carburization process or to a layer formation process. This can be seen from the upper curve of FIG. 2, in which the curve sections that coincide almost with the pulse pauses t 2 have the value 0.
- FIG. 3 shows, based on the lower curve, the superimposition according to the invention of a constant basic voltage U g , which is below a breakdown voltage dependent on the given process parameters, as indicated by line 21, and a pulsed DC voltage of multiple levels. This influences the excitation, dissociation and ionization as well as the de-excitation and recombination. Since the constant basic voltage U g is below the breakdown voltage, no current flows during the pulse pause of the pulsed direct voltage, as can be seen from the curve I in FIG. 3.
- the distance "T” from the component surface is shown on the abscissa, which is designated by 0.0.
- the carbon content "C” is given in percent on the ordinate.
- the lower curve 22 reproduces the conditions in the case of a pulsed DC voltage without superimposing a basic voltage, while the curve 23 shows the conditions in the event of a pulsed DC voltage being superimposed with a constantly present basic voltage. A significantly higher carbon content is thus achieved both on the surface and to a depth of 0.5 mm.
- the following ratios were selected: the pulsed DC voltage was 600 volts, the ratio of pulse duration t 1 to pause duration t 2 was 1:10, and the level of the constant base voltage was 100 volts.
- a number of cylindrical bolts with a length of 150 mm and a diameter of 16 mm were made of the alloy 16MnCr5 for a period of 120 minutes of a pulsed DC voltage of 600 volts and a basic voltage of 100 volts.
- the composition of the gas mixture supplied via the supply line 13 was 10 volume percent argon, 10 volume percent methane and 80 volume percent hydrogen. Under these conditions, the result according to curve 23 in FIG. 4 was achieved. If one does not want to achieve a higher carbon content, the process according to the invention leads to a much faster carburization both on the surface and in depth. Nevertheless, smaller voltage or current sources can be used.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung ein Verfahren zum Aufkohlen von Bauteilen aus kohlungsfähigen Werkstoffen, insbesondere aus Stählen, mittels einer impulsförmig betriebenen Plasmaentladung in einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre bei Drücken zwischen 0,1 und 30 mbar und bei Impulsspannungen zwischen 200 und 2000 Volt, vorzugsweise zwischen 300 und 1000 Volt. The invention relates to a method for carburizing components carbonizable materials, especially steel, by means of a pulsed plasma discharge in a carbon-containing Atmosphere at pressures between 0.1 and 30 mbar and at Pulse voltages between 200 and 2000 volts, preferably between 300 and 1000 volts.
Bei einem derartigen, durch die EP 0 552 460 A1 bekannten Verfahren beträgt die an den Elektroden, die aus mindestens einer vorrichtungsseitigen Elektrode einerseits und aus den Bauteilen bzw. der Halterung für die Bauteile andererseits bestehen, anliegende Spannung in den sogenannten Impulspausen Null, d.h. das Verfahren wird ohne eine sogenannte Grundspannung betrieben.In such a method known from EP 0 552 460 A1 is at the electrodes, which consists of at least one device-side electrode on the one hand and from the components or the Bracket for the components on the other hand exist, applied voltage in the so-called zero pulse pauses, i.e. the procedure is without one so-called basic voltage operated.
Zu den kohlungsfähigen Werkstoffen gehören außer eisenhaltigen Werkstoffen auch Nichteisenwerkstoffe wie beispielsweise Titan.The carbonizable materials include non-ferrous ones Materials also non-ferrous materials such as titanium.
Beim Aufkohlen von Bauteilen aus Stahl in einer impulsförmig betriebenen Glimmentladung (Plasma) wird zu Beginn der Aufkohlung ein hoher Kohlenstoffstrom eingestellt, damit der Randkohlenstoffgehalt im Bauteil möglichst rasch auf Werte bis knapp unter die Sättigungsgrenze ansteigt. Dadurch wird zu Beginn der Behandlung ein möglichst steiler Kohlenstoffgradient in das Bauteil hinein eingestellt, was sich positiv auf die Eigenschaften der Endprodukte auswirkt.When carburizing steel components in a pulsed mode Glow discharge (plasma) becomes high at the beginning of carburization Carbon flow adjusted so that the marginal carbon content in the component increases as quickly as possible to values just below the saturation limit. This will make it as steep as possible at the start of treatment Carbon gradient set in the component, which is positive affects the properties of the end products.
Der Kohlenstoffstrom ist von den Plasmaparametern abhängig: Um einen hohen Kohlenstoffstrom zu erzeugen, muß in das Plasma eine entsprechend hohe Plasmaleistung eingebracht werden. Der sich im Plasma einstellende elektrische Strom ist dabei während eines Impulses abhängig von der Größe der Oberfläche der zu behandelnden Bauteile und erreicht dabei üblicherweise Größenordnungen von 25 A/m2 Oberfläche. Für die Behandlung großer Chargen ist es daher notwendig, Generatoren mit Pulsleistungen von mehr als 200 A bei Spannungen zwischen 500 und 1000 Volt einzusetzen. Die entsprechenden Leistungen müssen dabei im Bereich zwischen etwa 10 und 100 µs geschaltet werden. Generatoren mit derartigen Leistungen sind serienmäßig nicht verfügbar; es handelt sich um aufwendige Sonderkonstruktionen. The carbon flow depends on the plasma parameters: In order to generate a high carbon flow, a correspondingly high plasma power must be introduced into the plasma. The electrical current which arises in the plasma during a pulse depends on the size of the surface of the components to be treated and usually reaches orders of magnitude of 25 A / m 2 surface. For the treatment of large batches, it is therefore necessary to use generators with pulse powers of more than 200 A at voltages between 500 and 1000 volts. The corresponding power must be switched in the range between approximately 10 and 100 µs. Generators with such performances are not available as standard; they are complex special constructions.
Durch die DE-PS 601 847 ist es bekannt, beim Vergüten von einzelnen
Werkstücken aus Metallen durch Gasdiffusion unter Zusatzbeheizung und
impulsförmiger Plasmaeinwirkung die Pausen zwischen den einzelnen
Stoßimpulsen so lang zu wählen, mindestens zehnmal so lang wie die
Stoßimpulse selbst, daß in der Zwischenzeit eine Entionisierung der
Gasstrecke eintreten kann. Infolgedessen muß die Ionisation jedesmal
vom Energiepegel Null neu aufgebaut werden. Beispielhaft beträgt die
Impulsfrequenz 10 Hz und der mittlere Strom 100 mA.From DE-PS 601 847 it is known for the remuneration of individuals
Metal workpieces through gas diffusion with additional heating and
the pauses between the individual
Choose shock pulses as long, at least ten times as long as that
Shock impulses themselves that in the meantime deionization of the
Gas route can occur. As a result, the ionization must be carried out every time
be rebuilt from zero energy level. The example is
Durch die US-PS 4 490 190 ist es bei Anwendung einer herkömmlichen Zusatzbeheizung der Werkstücke bekannt, durch eine entsprechend hohe Frequenz kurzzeitiger Impulse und langer Pausendauern ein kaltes Plasma zu erzeugen und dadurch die Heizwirkung des Plasmas von seiner thermochemischen Einwirkung auf die Werkstücke zu entkoppeln. Dadurch soll eine thermische Schädigung der Werkstücke vermieden werden. Maßnahmen zur Erhaltung eines Teils des Ionisationszustandes in den Impulspausen sind jedoch nicht angegeben, so daß eine längere Einwirkungsdauer und/oder eine geringere Eindringtiefe der Gase unterstellt werden kann. Die Größe der Werkstücke oder gar der Charge, die Stromdichte oder der Gesamtstrom sind gleichfalls nicht angegeben.By US-PS 4 490 190 it is when using a conventional Additional heating of the workpieces is known, due to a correspondingly high level Frequency of short-term impulses and long pauses a cold plasma to generate and thereby the heating effect of the plasma from its to decouple thermochemical action on the workpieces. Thereby thermal damage to the workpieces should be avoided. Measures to maintain part of the ionization state in the Pulse pauses are not given, however, so a longer one Exposure time and / or a lower penetration depth of the gases can be assumed. The size of the workpieces or even the batch, the current density or the total current are also not specified.
Durch die US-A-2 946 708 ist es bekannt, innere Oberflächen von Rohren durch ein Gasentladungsplasma zu nitrieren, gegebenenfalls auch in Anwesenheit von Kohlenstoffionen. Die Erwärmung der Werkstücke auf 500 bis 550°C wird dadurch begrenzt, daß man das Plasma durch Gleichspannungsimpulse alternierender Höhe anregt, die einer konstanten Grundspannung von beispielhaft 400 V überlagert sind und mindestens um 10 % höher sein sollen, als die Grundspannung selbst und bis zum Zehnfachen der Grundspannung betragen können. Eine Spannung von 400 V liegt über der Durchschlagsspannung für das Plasma, und es ist auch nirgends gesagt, daß die Plasmaintensität während der Phasen niedriger Spannung bis auf ein Bereitschaftspotential unterbrochen werden soll. Dem Fachmann ist es bekannt, daß ein Plasma in einem Rohr schwer zu zünden ist. Durch Steigerung der Energie läßt sich dieses Problem zwar lösen, weil das Plasma von den Rohrenden her zunehmend zur Rohrmitte getrieben wird. Dadurch besteht aber die Gefahr einer Überhitzung des Rohrwerkstoffes. Der Autor geht daher zwei Wege: 1. Positionierung eines Drahtes als Gegenelektrode im Rohr und 2. Hineintreiben des Plasmas in das Rohr durch periodische Leistungssteigerung zwischen dem 1,1-Fachen und dem 10-Fachen einer Grundspannung, die aber auch für eine Zündung des Plasmas ausreicht. Die Impulse höherer Spannung sollen dabei wenige Zehntelsekunden betragen und Abstände von 3 bis 5 Sekunden haben. Die Behandlungsdauer liegt zwischen 12 und 30 Stunden. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe einer schnelleren Aufkohlung unter Einsatz kleinerer Generatoren wird damit nicht gelöst.From US-A-2 946 708 it is known to nitride inner surfaces of pipes by means of a gas discharge plasma, optionally also in the presence of carbon ions. The heating of the workpieces to 500 to 550 ° C is limited in that the plasma is excited by DC pulses of alternating height, which are superimposed on a constant basic voltage of 400 V, for example, and should be at least 10% higher than the basic voltage itself and up to Can be ten times the basic voltage. A voltage of 400 V is above the breakdown voltage for the plasma, and it is also said nowhere that the plasma intensity should be interrupted to a standby potential during the phases of low voltage. It is known to the person skilled in the art that a plasma is difficult to ignite in a tube. This problem can be solved by increasing the energy because the plasma is increasingly driven from the pipe ends to the pipe center. However, there is a risk of the tube material overheating. The author therefore goes two ways: 1. Positioning a wire as a counterelectrode in the tube and 2. Driving the plasma into the tube by periodically increasing the power between 1.1 times and 10 times a basic voltage, but also for ignition of the Plasma is enough. The pulses of higher voltage should be a few tenths of a second and have intervals of 3 to 5 seconds. The duration of treatment is between 12 and 30 hours. The object underlying the invention of faster carburization using smaller generators is not achieved.
Durch die nicht vorveröffentlichte FR-A-2 708 624 gehört nur in Frankreich ein Verfahren zum Stande der Technik, auf Werkstücken amorphe diamantartige Überzugsschichten oder solche aus Karbiden des Siliziums und des Germaniums nach einem CVD-Verfahren zu kondensieren, das unter Vakuum und bei Hochfrequenz- oder Mikrowellenanregung betrieben wird. Dabei soll durch eine Pulsation des Stromes durch den Generator dafür Sorge getragen werden, daß das Plasma nur während eines zyklischen Bruchteils der Behandlungsdauer aktiviert wird, um die Härte und die Haftfestigkeit der kondensierten Oberflächenschichten zu verbessern. Die Hochfrequenz beträgt 13,56 MHz und die Mikrowellenfrequenz 2,45 GHz, die Spannung liegt zwischen 10 und 1000 V und die Werkstücktemperatur zwischen 200 und 500°C bei einem Vakuum zwischen etwa 5 x 10-3 und 1,0 mbar. Bei derartigen Frequenzen entstehen sogenannte "Plasmawolken", in der die Bauteile beschichtet werden. Für solche Abscheidungsverfahren werden sehr hohe Leistungsdichten benötigt, die sehr schnell zu einer Überhitzung der Bauteile führen würden. Da amorphe Schichten oder solche aus Siliziumkarbiden aber nur bei relativ niedrigen Temperaturen entstehen, muß die Energiezufuhr zeitlich "gestreckt" werden. wird die Temperatur zu hoch, dann bilden sich kristalline Schichten. Die Behandlungsdauer wird dabei zyklisch in Perioden der Anregung und Nichtanregung des Plasmas unterteilt, wodurch die Leistung gesteigert werden kann. diese Leistungssteigerung soll dazu führen, daß das Plasma reich an neutralen Radikalen ist, die eine starke chemische Aktivität besitzen und dadurch die Haftung der Schicht an der Werkstückoberfläche verbessern. Dabei wird die Beschichtung beschleunigt, ohne daß die Temperatur der Substrate unangemessen steigt. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, einen Grundwerkstoff durch seine Oberfläche hindurch aufzukohlen und hierbei kleinere Generatoren verwenden zu können, wird durch diesen Stand der Technik gleichfalls nicht gelöst.Due to the unpublished FR-A-2 708 624 , only in France is a state-of-the-art process for condensing amorphous diamond-like coating layers or those made of carbides of silicon and germanium by a CVD process on workpieces, under vacuum and at high frequency - or microwave excitation is operated. A pulsation of the current through the generator should ensure that the plasma is only activated during a cyclical fraction of the treatment period in order to improve the hardness and the adhesive strength of the condensed surface layers. The high frequency is 13.56 MHz and the microwave frequency is 2.45 GHz, the voltage is between 10 and 1000 V and the workpiece temperature is between 200 and 500 ° C with a vacuum between about 5 x 10 -3 and 1.0 mbar. At such frequencies, so-called "plasma clouds" arise in which the components are coated. Such deposition processes require very high power densities, which would quickly lead to overheating of the components. However, since amorphous layers or silicon carbide layers only form at relatively low temperatures, the energy supply must be "stretched" over time. If the temperature becomes too high, crystalline layers form. The duration of treatment is divided cyclically into periods of excitation and non-excitation of the plasma, which can increase performance. this increase in performance should lead to the fact that the plasma is rich in neutral radicals, which have a strong chemical activity and thereby improve the adhesion of the layer to the workpiece surface. The coating is accelerated without the temperature of the substrates rising inappropriately. The problem underlying the invention of carburizing a base material through its surface and being able to use smaller generators here is likewise not achieved by this prior art.
Durch die US-A-4 406 765 ist es bekannt, amorphe siliziumhaltige Halbleiterschichten auf Substraten durch ein Plasma zu erzeugen, das durch Hochfrequenz und eine überlagerte Gleichspannung erzeugt wird. Insbesondere geht es um die Erzeugung von photovoltaischen Zellen. Dabei soll aber die Gleichspannung eine eigenständige Entladung mit einem Neutralisationseffekt erzeugen. d.h., das Potential der Gleichspannung muß über der Durchschlagsspannung liegen, und es ist auch nicht angegeben, daß die Durchschlagsspannung unterschritten werden soll, oder gar Entladungspausen entstehen sollen. Beispielhaft ist eine konstante Grundspannung von -700 V angegeben. Das Unterschreiten der Durchschlagsspannung wird auch durch die Aufgabe ausgeschlossen, daß bei einem Betrieb mit Gleichspannung nur Siliziumpulver entsteht, was ohne die Ausbildung eines Plasmas nicht möglich wäre. Die Schwierigkeiten beruhen darauf, daß Silizium halbleitende Eigenschaften hat. Das bedeutet, sobald sich eine geschlossene Siliziumschicht auf einem Substrat gebildet hat, wird die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche drastisch vermindert. Dies führt dazu, daß sich vor der Oberfläche eine positive Raumladung aufbaut, die die Beschleunigung der lonen zur Oberfläche behindert. Die Folge davon ist, daß nur noch Siliziumpulver, aber keine fest haltende Siliziumschicht gebildet wird. Um dieses "Hindernis" zu überwinden, wird vorgeschlagen, das Plasma zunächst mittels eines Gleichstromplasmas zu zünden und diesem Gleichstromplasma zusätzliche Spannungspulse zu überlagern. D.h., es werden einem ungepulsten Strom zur Generierung eines DCPlasmas zusätzliche Strompulse überlagert, um eine Raumladung zu überwinden. Die erfindungsgemäße Aufgabe der Aufkohlung eines Grundwerkstoffs durch dessen Oberfläche hindurch wird durch diesen Stand der Technik weder gelöst noch wird eine solche Lösung nahegelegt, desgleichen nicht die Verwendung kleinerer Generatoren.From US-A-4 406 765 it is known to produce amorphous silicon-containing semiconductor layers on substrates by means of a plasma which is generated by high frequency and a superimposed direct voltage. In particular, it is about the production of photovoltaic cells. However, the DC voltage should generate an independent discharge with a neutralization effect. that is, the potential of the DC voltage must be above the breakdown voltage, and it is also not specified that the breakdown voltage should be fallen short of, or even that there should be pauses in discharge. A constant basic voltage of -700 V is given as an example. Falling below the breakdown voltage is also ruled out by the task that when operating with direct voltage only silicon powder is produced, which would not be possible without the formation of a plasma. The difficulties are due to the fact that silicon has semiconducting properties. This means that as soon as a closed silicon layer has formed on a substrate, the electrical conductivity of the surface is drastically reduced. This leads to a positive space charge building up in front of the surface, which hinders the acceleration of the ions to the surface. The result of this is that only silicon powder is formed, but no firmly adhering silicon layer. In order to overcome this "obstacle", it is proposed to first ignite the plasma by means of a direct current plasma and to superimpose additional voltage pulses on this direct current plasma. This means that additional current pulses are superimposed on an unpulsed current to generate a DC plasma in order to overcome a space charge. The task according to the invention of carburizing a base material through its surface is neither solved by this prior art nor is such a solution suggested, nor is the use of smaller generators.
Durch die Zusammenfassung der JP-A-02 125 856 in "Patent Abstracts of Japan" Band 14, Nr. 342, ist es bekannt, bei der Behandlung von Werkstücken eine Glimmentladung anzuwenden, die durch eine Gleichspannung und Folge von überlagerten Rechteckimpulsen angeregt wird. Hierbei soll eine regelbare Grundspannung "Ea" bereits eine Entladung erzeugen, d.h. die Durchschlagsspannung wird bereits durch die Grundspannung deutlich überschritten, der eine Impulsfolge mit der nicht regelbaren Spannung "Eb" überlagert wird. Die Glimmentladung wird durch die GesamtspannungFrom the summary of JP-A-02 125 856 in "Patent Abstracts of Japan" Volume 14, No. 342, it is known to apply a glow discharge to the treatment of workpieces, which is excited by a DC voltage and a sequence of superimposed square-wave pulses. Here, a controllable basic voltage "Ea" should already generate a discharge, ie the breakdown voltage is already clearly exceeded by the basic voltage, which is overlaid on a pulse train with the non-controllable voltage "Eb". The glow discharge is caused by the total voltage
"Ec" = "Ea + Eb" angeregt, d.h. die Leistungsregelung erfolgt ausschließlich über die regelbare Grundspannung. Dieser regelbaren Grundspannung werden nicht regelbare Spannungspulse Eb überlagert, wodurch durch Superposition die "Plasmagesamtspannung" Ec erreicht wird. Der Beschreibung nach lassen sich bei der Pulsspannung weder Frequenz noch Amplitude regeln. Pulsdauer und Pulspause werden vielmehr von der aktuellen Netzfrequenz bestimmt. Hierdurch soll eine Miniaturisierung der Spannungsversorgung erreicht werden. Dabei bleibt jedoch das Problem bestehen, daß jeweils die volle Leistung getaktet wird und keine Impulspausen entstehen."Ec" = "Ea + Eb" excited, i.e. the power regulation takes place exclusively about the adjustable basic voltage. This adjustable basic voltage voltage pulses Eb which cannot be regulated are superimposed, as a result of which Superposition the "total plasma voltage" Ec is reached. Of the According to the description, neither frequency nor Control amplitude. Pulse duration and pause are rather from the current network frequency determined. This is intended to miniaturize the Power supply can be achieved. However, the problem remains consist that the full power is clocked and none Impulse breaks occur.
Bei dem Verfahren nach der DE-A-28 42 407 wird an das Werkstück eine Basisspannung angelegt, die allein eine Gasentladung verursacht. Dieser Basisspannung wird mittels einer externen Entladung, z.B. durch einen Plasmabrenner, eine zusätzliche Spannung überlagert, um die lonisierung des Gases zu verstärken. Soweit ein Impulsbetrieb beschrieben ist, handelt es sich um einzelne Störimpulse, die zur Vorionisation oder zu einer weiteren Verstärkung der lonisation dienen. Eine periodische Unterbrechung der Glimmentladung ist nicht offenbart.In the method according to DE-A-28 42 407 , a base voltage is applied to the workpiece, which alone causes a gas discharge. An additional voltage is superimposed on this base voltage by means of an external discharge, for example by a plasma torch, in order to increase the ionization of the gas. Insofar as pulse operation is described, it is a matter of individual interference pulses which serve for pre-ionization or for further amplification of the ionization. A periodic interruption of the glow discharge is not disclosed.
Durch die DE-A-40 03 623 ist es bekannt, die Spannungsversorgung einer Plasmabehandlungsanlage so zu steuem, daß die Leistung nach einer Aufheizphase allmählich und kontinuierlich zurückgenommen wird, bis ein unterer Schwellenwert für die Spannung unterschritten wird. Alsdann wird automatisch in einen Impulsbetrieb mit Pausen bzw. Ruheintervallen umgeschaltet, wobei die Spannung zunächst weiter sinkt. Es ist jedoch nicht gesagt, daß in den Impulspausen eine Basisspannung aufrechterhalten wird, die knapp unterhalb der Durchschlagsspannung liegt, so daß der Anregungszustand der lonen weitgehend erhalten bleibt. Vielmehr soll die Spannung allmählich temperaturabhängig wieder so hochgeregelt werden, daß der Betrieb in einem neutralen Bereich stattfindet, der oberhalb des unteren Schwellenwertes liegt und bei dem Beglimmungsschwierigkeiten nicht merklich auftreten, wohl aber der Impulsbetrieb mit Pausen aufrecht erhalten wird. Beschrieben ist nur das Plasmanitrieren, so daß keine Anregungen gegeben werden, Kohlenwasserstoffe zuzusetzen, die Aufkohlungsgeschwindigkeit zu steigern und die Stromversorgungseinrichtung zu verkleinern.From DE-A-40 03 623 it is known to control the voltage supply of a plasma treatment system in such a way that the power is gradually and continuously reduced after a heating phase until a lower threshold value for the voltage is undershot. Then there is an automatic switch to a pulse mode with pauses or rest intervals, with the voltage initially falling further. However, it is not said that a base voltage which is just below the breakdown voltage is maintained in the pulse pauses, so that the excitation state of the ions is largely retained. Rather, the voltage should gradually be adjusted again depending on the temperature so that the operation takes place in a neutral range which is above the lower threshold value and with which difficulties in gluing do not occur noticeably, but the pulse operation is maintained with pauses. Only plasma nitriding is described, so that no suggestions are given for adding hydrocarbons, increasing the carburizing speed and reducing the size of the power supply device.
Durch die DE-A-42 38 993 C1 ist es bekannt, Werkstücke im ImpulsPlasmabetrieb aufzukohlen, ohne daß jedoch in den Impulspausen eine Basisspannung bestehen bleibt.From DE-A-42 38 993 C1 it is known to carburize workpieces in pulse plasma operation, but without a base voltage remaining during the pulse pauses.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, höhere Kohlenstoffströme unter Einsatz kleinerer Generatoren zu erzeugen und dadurch die Investitions- und Betriebskosten einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu reduzieren.The invention is therefore based on the object of higher carbon flows to generate using smaller generators and thereby the Investment and operating costs of a plant for the implementation of the Reduce process.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß der Impulsspannung eine ständig anstehende Grundspannung überlagert wird, die unterhalb der Durchschlagsspannung liegt. The task is solved at the beginning described method according to the invention in that the Pulse voltage is superimposed on a constant basic voltage, which is below the breakdown voltage.
Die Durchschlagsspannung ist diejenige Spannung, bei der unter den gegebenen Parametern in der Vorrichtung ein Plasma gezündet werden kann. Die Einhaltung der erfindungsgemäßen Bedingung läßt sich also dadurch kontrollieren, daß beim Anlegen der Grundspannung an die Elektroden gerade eben keine Zündung eines Plasmas erfolgt.The breakdown voltage is the voltage at which the given parameters in the device, a plasma can be ignited can. Compliance with the condition according to the invention can therefore be achieved check that when applying the basic voltage to the Electrodes just did not ignite a plasma.
Es ist dabei vorteilhaft, wenn für die Grundspannung Werte zwischen 2 % und 35 % der Impulsspannung gewählt werden, insbesondere dann, wenn als Grundspannung eine Gleichspannung mit Werten zwischen 10 und 150 Volt, vorzugsweise zwischen 20 und 100 Volt, gewählt wird.It is advantageous if values for the basic voltage between 2% and 35% of the pulse voltage can be selected, especially if as a basic voltage a DC voltage with values between 10 and 150 Volts, preferably between 20 and 100 volts, is selected.
Die Impulsfrequenz ist dabei keine allzu kritische Grenze; vorteilhafte Ergebnisse haben sich bei einer Impulsfrequenz von 15 kHz eingestellt.The pulse frequency is not an overly critical limit; beneficial Results came at a pulse frequency of 15 kHz.
Auch das Verhältnis von Impulsdauer t1 zu Pausendauer t2 ist wenig kritisch, es kann mit besonderem Vorteil zwischen 4:1 und 1:100 gewählt werden. In besonders zweckmäßiger Weise wird dabei die Impulsdauer zwischen 50 und 200 µs und die Pausendauer zwischen 500 und 2000 µs gewählt.The ratio of pulse duration t 1 to pause duration t 2 is also not very critical; it can be chosen between 4: 1 and 1: 100 with particular advantage. The pulse duration between 50 and 200 microseconds and the pause duration between 500 and 2000 microseconds are selected in a particularly expedient manner.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further advantageous refinements of the method according to the invention result from the remaining subclaims.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ein Verfahren nach dem Stande der Technik und das erfindungsgemäße Verfahren werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.A device for carrying out the method according to the invention, a method according to the prior art and the inventive Methods are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 4.
Es zeigen:
Figur 1- eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 2- ein Diagramm zur Erläuterung eines Impuls-Plasma-Verfahrens nach dem Stande der Technik,
Figur 3- ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Impuls-Plasma-Verfahrens und
- Figur 4
- ein weiteres Diagramm mit einer Gegenüberstellung der Verfahren nach dem Stande der Technik und nach der Erfindung.
- Figure 1
- 1 shows a schematic representation of a device for carrying out the method according to the invention,
- Figure 2
- 1 shows a diagram for explaining a pulse plasma method according to the prior art,
- Figure 3
- a diagram for explaining the pulse plasma method according to the invention and
- Figure 4
- another diagram with a comparison of the methods according to the prior art and according to the invention.
Figur 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, deren wesentlicher Teil ein
Vakuumofen 1 mit einer Ofenkammer 2 ist, die mit einer
Wärmedämmeinrichtung 3 ausgekleidet ist. Vor den Seitenwänden 3a der
Wärmedämmeinrichtung 3 befindet sich eine an Masse gelegte Elektrode,
die als Anode 4 eines Stromkreises dient. Durch die Ofendecke 2a ist
mittels einer Isolierdurchführung 5 eine senkrechte Tragstange 6
hindurchgeführt, die an ihrem unteren Ende einen plattenförmigen,
waagrechten Werkstückhalter trägt, der gleichfalls Elektrodenfunktion hat
und als Katode 7 dient. Von den auf diesem Werkstückhalter angeordneten
Werkstücken 8 ist nur ein einziges dargestellt.Figure 1 shows a vertical section through a device for implementation
of the inventive method, the essential part of which
Die Anode 4 und die Katode 7 sind an eine Stromversorgung 9
angeschlossen, die zur Erzeugung von Spannungsimpulsen für die Bildung
des Plasmas dient. Der Stromversorgung 9 ist ein Steuergerät 10
zugeordnet, mit dem die elektrischen Verfahrensparameter für die
Beeinflussung des Plasmas einstellbar sind. Insbesondere liefert die
Stromversorgung 9 außer den Impulsen auch eine ständig anstehende
Grundspannung, die den Impulsen überlagert ist. Sowohl die Höhe der
Impulse als auch die Höhe der Grundspannung sind durch das Steuergerät
10 beeinflußbar.The anode 4 and the cathode 7 are connected to a
Katode 7 und Werkstücke 8 sind konzentrisch von einem
Widerstandsheizkörper 11 umgeben, der an eine regelbare Stromquelle 12
angeschlossen ist. Die Energiebilanz des Ofens und damit die
Werkstücktemperatur wird von den Verlusten einerseits und von der
Summe der Energiebeiträge des Plasmas und der Strahlung des
Widerstandsheizkörpers andererseits bestimmt.Cathode 7 and
In die Ofenkammer 2 mündet eine Versorgungsleitung 13, die mit einer
regelbaren Gasquelle 14 verbunden ist und durch die die gewünschten
Prozeßgase oder Gasgemische zugeführt werden. Die Gasbilanz wird
durch die Gaszufuhr, den Verbrauch durch die Werkstücke und
gegebenenfalls Verlustsenken, nicht zuletzt aber durch den Einfluß der
Vakuumpumpe 15 bestimmt, die über eine Saugleitung 16 mit der
Ofenkammer 2 verbunden ist und auch als Pumpsatz ausgebildet sein
kann.In the
Im Boden 2b der Ofenkammer 2 befindet sich eine Öffnung 17, die durch
einen Absperrschieber 18 verschließbar ist und unter der sich -
vakuumdicht angeschlossen - ein beheizbarer Flüssigkeitstank 19 mit einer
Abschreckflüssigkeit befindet. Über der Öffnung 17 befindet sich in der
Katode 7 eine Öffnung 20, durch die die Werkstücke 8 mittels eines nicht
gezeigten Manipulators in die Abschreckflüssigkeit abgesenkt werden
können. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ergibt sich aus der
allgemeinen Beschreibung und aus dem Ausführungsbeispiel.In the bottom 2b of the
In den Figuren 2 und 3 ist jeweils auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen,
und zwar kennzeichnet t1 die Impulsdauer und t2 die Impulspause. Jedes
Diagramm enthält übereinander die jeweilige Impulsspannung U, den
während eines Impulses fließenden Strom I und einen Kurvenzug, der den
Zustand der Anregung durch Ionisation und Dissoziation und der Abregung
durch Rekombination symbolisiert. In Figur 3 ist außer der
Impulsspannung auch die Grundspannung dargestellt, die unterhalb der
sogenannten Durchschlagsspannung liegt, die durch eine strichpunktierte
Linie 21 dargestellt ist.In Figures 2 and 3, the time t is plotted on the abscissa, namely, t 1 denotes the pulse duration and t 2 the pulse pause. Each diagram contains the respective pulse voltage U, the current I flowing during a pulse, and a curve that symbolizes the state of excitation by ionization and dissociation and the excitation by recombination. In addition to the pulse voltage, FIG. 3 also shows the basic voltage, which lies below the so-called breakdown voltage, which is shown by a dash-dotted
Wird gemäß Figur 2 eine gepulste Gleichspannung ohne überlagerte
Grundspannung verwendet, so werden während eines Spannungsimpulses
Kohlenwasserstoffmoleküle angeregt, die über die Versorgungsleitung 13
zugeführt werden. Diese Kohlenwasserstoffmoleküle werden dissoziiert
und ionisiert. In Abhängigkeit von der Höhe der verwendeten Spannung
und der Dauer der verwendeten Spannungsimpulse werden die Höhe der
Anregung und der Umfang der Dissoziation und Ionisation der Teilchen
beeinflußt, und es fließt ein entsprechender Strom I, der durch den
mittleren Kurvenzug in Figur 2 angedeutet wird. In der Impulspause, d.h. in
dem Zeitraum, in dem keine Spannung anliegt, überwiegen
Rekombinationsvorgänge, und die angeregten Spezies fallen auf
Energieniveaus zurück, in denen sie weniger oder nicht mehr zum
Aufkohlvorgang bzw. zu einem Schichtbildungsvorgang beitragen. Dies
geht aus dem oberen Kurvenzug von Figur 2 hervor, bei dem die nahezu
mit den Impulspausen t2 zusammenfallenden Kurvenabschnitte den Wert 0
haben.If, according to FIG. 2, a pulsed DC voltage without superimposed basic voltage is used, hydrocarbon molecules are excited during a voltage pulse and are supplied via the
Die Rekombinationsvorgänge und der Rückfall aus energiereichen in energetisch stabilere oder energieärmere Zustände erfordert Zeit. Durch Variation von Spannung und Impulsdauer (entspricht Umfang und Höhe der Anregung, Dissoziation und Ionisation) und Pausendauer (entspricht Rekombination und Abregung) zwischen den Spannungsimpulsen wird der Kohlenstoffstrom gezielt beeinflußt. The recombination processes and the relapse from high energy in more energetically stable or less energetic states require time. By Variation of voltage and pulse duration (corresponds to extent and height excitation, dissociation and ionization) and pause duration (corresponds to Recombination and de-excitation) between the voltage pulses Targeted influence of carbon flow.
Figur 3 zeigt anhand des unteren Kurvenzuges die erfindungsgemäße
Überlagerung einer ständig anstehenden Grundspannung Ug, die
unterhalb einer von den gegebenen Prozeßparametern abhängigen
Durchschlagsspannung liegt, wie sie durch die Linie 21 angedeutet ist, und
einer gepulsten Gleichspannung von mehrfacher Höhe. Dadurch werden
die Anregung, Dissoziation und Ionisation sowie die Abregung und
Rekombination beeinflußt. Da die ständig anstehende Grundspannung Ug
unterhalb der Durchschlagsspannung liegt, fließt während der Impulspause
der gepulsten Gleichspannung auch kein Strom, wie sich aus dem
Kurvenzug I in Figur 3 ergibt.FIG. 3 shows, based on the lower curve, the superimposition according to the invention of a constant basic voltage U g , which is below a breakdown voltage dependent on the given process parameters, as indicated by
Für die ständig anstehende Grundspannung wird infolgedessen keine Lichtbogen-Erkennungseinrichtung benötigt, da von dieser Grundspannung kein Plasma erzeugt wird. Durch die Grundspannung fallen aber die angeregten Spezies während der Impulspausen der gepulsten Gleichspannung nicht auf derart energiearme Zustände zurück, wie sie in den Impulspausen ohne überlagerte Grundspannung nach dem Stande der Technik (Figur 2) vorhanden sind. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme werden die angeregten Spezies in energiereicheren Zuständen gehalten, und aus diesen Zuständen heraus können die besagten Spezies im nachfolgenden Impuls leichter angeregt, ionisiert und dissoziiert werden. Bei gleicher Spannung, Impulsdauer und Pausendauer können damit im Vergleich zum Stande der Technik ohne überlagerte Grundspannung höhere Kohlenstoffströme erzeugt werden, wie dies in Figur 4 dargestellt ist.As a result, there is none for the constant basic voltage Arc detection device needed because of this basic voltage no plasma is generated. Due to the basic tension they fall excited species during the pulse pauses of the pulsed DC voltage does not return to such low energy conditions as in the pulse breaks without superimposed basic voltage according to the state of the Technology (Figure 2) are available. By the invention Measure will be the excited species in higher energy states held, and from these states the said species can more easily excited, ionized and dissociated in the subsequent impulse become. With the same voltage, pulse duration and pause duration thus compared to the prior art without superimposed Basic voltage higher carbon flows are generated, as shown in Figure 4 is shown.
In Figur 4 ist auf der Abszisse der Abstand "T" von der Bauteiloberfläche
dargestellt, die mit 0,0 bezeichnet ist. Auf der Ordinate ist der
Kohlenstoffgehalt "C" in Prozent angegeben. Die untere Kurve 22 gibt die
Verhältnisse bei einer gepulsten Gleichspannung ohne Überlagerung einer
Grundspannung wieder, während die Kurve 23 die Verhältnisse bei einer
Überlagerung einer gepulsten Gleichspannung mit einer ständig
anstehenden Grundspannung wiedergibt. Es wird also sowohl an der
Oberfläche als auch bis zu einer Tiefe von 0,5 mm ein deutlich höherer
Kohlenstoffgehalt erreicht. Dabei wurden folgende Verhältnisse gewählt:
Die gepulste Gleichspannung betrug 600 Volt, das Verhältnis von
Impulsdauer t1 zu Pausendauer t2 betrug 1:10, und die Höhe der ständig
anstehenden Grundspannung betrugt 100 Volt.In Figure 4, the distance "T" from the component surface is shown on the abscissa, which is designated by 0.0. The carbon content "C" is given in percent on the ordinate. The
In einer Vorrichtung nach Figur 1 mit einem Nutzvolumen innerhalb des
Widerstandsheizkörpers 11 von 0,25 m3 wurde eine Anzahl von
zylindrischen Bolzen mit einer Länge von 150 mm und einem Durchmesser
von 16 mm aus der Legierung 16MnCr5 während einer Dauer von 120
Minuten einer gepulsten Gleichspannung von 600 Volt und einer
Grundspannung von 100 Volt ausgesetzt. Die Impulsdauer betrug
t1 = 100 µs, die Impulspause betrugt t2 = 1000 µs. Die Zusammensetzung
des über die Versorgungsleitung 13 zugeführten Gasgemisch betrug 10
Volumenprozent Argon, 10 Volumenprozent Methan und 80
Volumenprozent Wasserstoff. Unter diesen Bedingungen wurde das
Ergebnis gemäß der Kurve 23 in Figur 4 erzielt. Will man keinen höheren
Kohlenstoffgehalt erzielen, so führt das erfindungsgemäße Verfahren zu
einer sehr viel schnelleren Aufkohlung sowohl an der Oberfläche als auch
in der Tiefe. Dennoch können kleinere Spannungs- bzw. Stromquellen
eingesetzt werden.In a device according to FIG. 1 with a usable volume within the
Claims (7)
- Process for carburising assembly components of carburisable materials, in particular steels, by means of a pulselike operated plasma discharge in a carbon containing atmosphere at pressures between 0.1 and 30 mbar and at pulse voltages between 200 and 2,000 volt, characterised in that the pulse voltage is superposed by a constantly applied base voltage which lies below the breakdown voltage.
- Process according to Claim 1, characterised in that values between 2% and 35% of the pulse voltage are chosen as base voltage.
- Process according to Claim 1, characterised in that a direct voltage with values between 10 and 150 volt, preferably between 20 and 100 volt, is chosen as base voltage.
- Process according to Claim 1, characterised in that the ratio of pulse duration t1 and pause duration t2 is chosen between 4:1 and 1:100.
- Process according to Claim 3, characterised in that the pulse duration is chosen between 50 and 200 µs, and the pause duration between 500 and 2000 µs.
- Process according to Claim 1, characterised in that the plasma discharge is carried out in an atmosphere containing between 2 and 50% Argon, 3 and 50% gaseous hydrocarbon, remainder hydrogen, in volume percent respectively.
- Process according to Claim 1, characterised in that the plasma discharge is carried out in an atmosphere containing between 10 and 30% Argon, 10 and 30% gaseous hydrocarbon, remainder hydrogen, in volume percent respectively.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4427902A DE4427902C1 (en) | 1994-08-06 | 1994-08-06 | Method for carburising components made from carburisable materials by means of a plasma discharge operated in a pulsed fashion |
| DE4427902 | 1994-08-06 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0695813A2 EP0695813A2 (en) | 1996-02-07 |
| EP0695813A3 EP0695813A3 (en) | 1997-02-12 |
| EP0695813B1 true EP0695813B1 (en) | 1999-09-08 |
Family
ID=6525098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP95109082A Expired - Lifetime EP0695813B1 (en) | 1994-08-06 | 1995-06-13 | Process for carburizing carburisable work pieces under the action of plasma-pulses |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5558725A (en) |
| EP (1) | EP0695813B1 (en) |
| JP (1) | JPH08170162A (en) |
| AT (1) | ATE184329T1 (en) |
| DE (2) | DE4427902C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6776854B2 (en) | 2001-02-28 | 2004-08-17 | Vacuheat Gmbh | Process and apparatus for the partial thermochemical vacuum treatment of metallic workpieces |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19547131A1 (en) † | 1995-12-16 | 1997-06-19 | Ipsen Ind Int Gmbh | Process for plasma carburizing metallic workpieces |
| KR100583262B1 (en) * | 1997-12-15 | 2006-05-25 | 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트 | Plasma boronizing |
| GB2336603A (en) * | 1998-04-23 | 1999-10-27 | Metaltech Limited | A method and apparatus for plasma boronising |
| IT1309928B1 (en) * | 1999-12-01 | 2002-02-05 | Bundy S P A | PIPE FOR PRESSURE FLUID SUPPLY SYSTEMS, IN PARTICULAR FOR FUEL SUPPLY IN DIESEL ENGINES, |
| DE10021583A1 (en) * | 2000-05-04 | 2001-11-15 | Ald Vacuum Techn Ag | Assembly to carburize and harden steel workpiece charges has structured pressures in the transport tunnel and heating chambers and carburizing and quenching chambers to reduce energy costs |
| JP4744019B2 (en) * | 2000-07-12 | 2011-08-10 | 大阪府 | Method for surface treatment of titanium metal |
| KR100614288B1 (en) * | 2005-01-17 | 2006-08-21 | 한국에너지기술연구원 | The process control technology of low-pressure carburizing with pulse injection of gas |
| DE102013006589A1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-10-23 | Ald Vacuum Technologies Gmbh | Method and device for the thermochemical hardening of workpieces |
| JP7421373B2 (en) * | 2020-03-02 | 2024-01-24 | 日立Astemo株式会社 | Carburizing method and base material to be treated |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE601847C (en) * | 1933-04-01 | 1934-08-25 | Siemens Schuckertwerke Akt Ges | Method for introducing a substance into a metal |
| CH342980A (en) * | 1950-11-09 | 1959-12-15 | Berghaus Elektrophysik Anst | Process for the diffusion treatment of pipes made of iron and steel or their alloys |
| DE2842407C2 (en) * | 1978-09-29 | 1984-01-12 | Norbert 7122 Besigheim Stauder | Device for the surface treatment of workpieces by discharging ionized gases and method for operating the device |
| JPS56105627A (en) * | 1980-01-28 | 1981-08-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | Manufacture of amorphous semiconductor |
| FR2501727A1 (en) * | 1981-03-13 | 1982-09-17 | Vide Traitement | PROCESS FOR THE THERMOCHEMICAL TREATMENT OF METALS BY ION BOMBING |
| US5127967A (en) * | 1987-09-04 | 1992-07-07 | Surface Combustion, Inc. | Ion carburizing |
| JP2724850B2 (en) * | 1988-11-04 | 1998-03-09 | 新電元工業株式会社 | Thermochemical treatment equipment for metals, etc. |
| DE4003623A1 (en) * | 1990-02-07 | 1991-08-08 | Kloeckner Ionon | METHOD FOR CONTROLLING A PLANT TREATMENT SYSTEM FOR WORKPIECES |
| DE4238993C1 (en) * | 1992-01-20 | 1993-07-01 | Leybold Durferrit Gmbh, 5000 Koeln, De | |
| US5383980A (en) * | 1992-01-20 | 1995-01-24 | Leybold Durferrit Gmbh | Process for hardening workpieces in a pulsed plasma discharge |
| FR2708624A1 (en) * | 1993-07-30 | 1995-02-10 | Neuville Stephane | Process for deposition of a protective coating based on amorphous diamond pseudocarbon or on modified silicon carbide |
-
1994
- 1994-08-06 DE DE4427902A patent/DE4427902C1/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-06-13 AT AT95109082T patent/ATE184329T1/en active
- 1995-06-13 EP EP95109082A patent/EP0695813B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-13 DE DE59506771T patent/DE59506771D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-07-05 US US08/498,216 patent/US5558725A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-03 JP JP7198843A patent/JPH08170162A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6776854B2 (en) | 2001-02-28 | 2004-08-17 | Vacuheat Gmbh | Process and apparatus for the partial thermochemical vacuum treatment of metallic workpieces |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0695813A2 (en) | 1996-02-07 |
| DE4427902C1 (en) | 1995-03-30 |
| DE59506771D1 (en) | 1999-10-14 |
| JPH08170162A (en) | 1996-07-02 |
| US5558725A (en) | 1996-09-24 |
| ATE184329T1 (en) | 1999-09-15 |
| EP0695813A3 (en) | 1997-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1272683B1 (en) | Dlc layer system and method for producing said layer system | |
| DE102006023018A1 (en) | Plasma process for surface treatment of workpieces | |
| DE3513014C2 (en) | Process for treating the surface of workpieces | |
| EP0695813B1 (en) | Process for carburizing carburisable work pieces under the action of plasma-pulses | |
| DE4029268A1 (en) | METHOD AND ARRANGEMENT FOR DC-ARC DISCHARGE-ASSISTED, REACTIVE TREATMENT OF GOOD | |
| WO2002061171A1 (en) | Method for the production of a functional coating by means of a high-frequency icp plasma beam source | |
| DE4228499C1 (en) | Plasma-aided coating of substrates - with a low-voltage arc discharge between a cathode and an anodic electrode | |
| EP3430864B1 (en) | Plasma nozzle and method of using the plasma nozzle | |
| EP0867036B1 (en) | Method and device for pre-treatment of substrates | |
| DE10104614A1 (en) | Plasma system and method for producing a functional coating | |
| DE2842407C2 (en) | Device for the surface treatment of workpieces by discharging ionized gases and method for operating the device | |
| DE10010126C2 (en) | Method and device for plasma treatment of the surface of substrates by ion bombardment | |
| EP1044289B1 (en) | Plasma boronizing | |
| EP0552460B1 (en) | Process for hardening of work pieces unter the action of plasma-pulses | |
| EP1371271B1 (en) | Plasma installation and method for producing a functional coating | |
| EP1273676A2 (en) | Process for producing gas- and liquid-impermeable layers on a substrate | |
| DE102007041544A1 (en) | Method of making DLC layers and doped polymers or diamond-like carbon layers | |
| DE2624005C2 (en) | Method and device for applying thin layers to a substrate by the "ion-plating" method. | |
| DE880244C (en) | Method and device for applying in particular metallic protective layers to preferably band-shaped carriers | |
| AT219733B (en) | Device for carrying out processes by means of electrical glow discharges | |
| DE19727882A1 (en) | Pulsed high power plasma generation device for cleaning thin dielectric substrates | |
| DE102022106661A1 (en) | Method and device for plasma nitriding and subsequent oxidation of a surface of a component | |
| DE102018220173A1 (en) | Device and method for producing reduced metal surfaces | |
| DE4216330A1 (en) | Ion plasma processing of products - using plasma stream in vacuum chamber with arc discharges and with an electric field directed inwards from the edge of the plasma reservoir | |
| DE102017214432A1 (en) | PROCESS FOR COATING TEMPERATURE-SENSITIVE SUBSTRATES WITH POLYCRYSTALLINE DIAMOND |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): AT CH DE FR GB IT LI SE |
|
| PUAL | Search report despatched |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013 |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): AT CH DE FR GB IT LI SE |
|
| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 19970510 |
|
| GRAG | Despatch of communication of intention to grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA |
|
| 17Q | First examination report despatched |
Effective date: 19981023 |
|
| GRAG | Despatch of communication of intention to grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA |
|
| GRAH | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA |
|
| GRAH | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA |
|
| GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
| ITF | It: translation for a ep patent filed |
Owner name: BARZANO' E ZANARDO MILANO S.P.A. |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: B1 Designated state(s): AT CH DE FR GB IT LI SE |
|
| REF | Corresponds to: |
Ref document number: 184329 Country of ref document: AT Date of ref document: 19990915 Kind code of ref document: T |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: NV Representative=s name: KEMENY AG PATENTANWALTBUERO Ref country code: CH Ref legal event code: EP |
|
| GBT | Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977) |
Effective date: 19990910 |
|
| REF | Corresponds to: |
Ref document number: 59506771 Country of ref document: DE Date of ref document: 19991014 |
|
| ET | Fr: translation filed | ||
| RAP2 | Party data changed (patent owner data changed or rights of a patent transferred) |
Owner name: ALD VACUUM TECHNOLOGIES AG |
|
| PLBE | No opposition filed within time limit |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: FR Ref legal event code: CJ |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT |
|
| 26N | No opposition filed | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: IF02 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Payment date: 20050512 Year of fee payment: 11 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Payment date: 20050516 Year of fee payment: 11 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: SE Payment date: 20050519 Year of fee payment: 11 Ref country code: CH Payment date: 20050519 Year of fee payment: 11 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20060613 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: SE Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20060614 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: LI Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20060630 Ref country code: CH Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20060630 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IT Payment date: 20060630 Year of fee payment: 12 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: PL |
|
| EUG | Se: european patent has lapsed | ||
| GBPC | Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee |
Effective date: 20060613 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: FR Ref legal event code: ST Effective date: 20070228 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20060630 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IT Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20070613 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: AT Payment date: 20140611 Year of fee payment: 20 Ref country code: DE Payment date: 20140619 Year of fee payment: 20 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R071 Ref document number: 59506771 Country of ref document: DE |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: AT Ref legal event code: MK07 Ref document number: 184329 Country of ref document: AT Kind code of ref document: T Effective date: 20150613 |