RU2065891C1 - Method and apparatus for ionic treatment of pieces surface - Google Patents
Method and apparatus for ionic treatment of pieces surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2065891C1 RU2065891C1 RU93026303A RU93026303A RU2065891C1 RU 2065891 C1 RU2065891 C1 RU 2065891C1 RU 93026303 A RU93026303 A RU 93026303A RU 93026303 A RU93026303 A RU 93026303A RU 2065891 C1 RU2065891 C1 RU 2065891C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- electrode assembly
- chamber
- voltage
- workpiece
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии упрочнения и модификации поверхности изделий, а именно к способу ионной обработки поверхности изделий и устройству для его осуществления и может быть использовано при обработке рабочих поверхностей деталей машин, режущего инструмента, химических реакторов и других изделий, где требуются детали повышенной износостойкости, усталостной прочности и коррозионной стойкости. The invention relates to a technology for hardening and surface modification of products, and in particular to a method for ionically treating a surface of products and a device for its implementation, and can be used in the processing of working surfaces of machine parts, cutting tools, chemical reactors and other products that require parts with increased wear resistance, fatigue strength and corrosion resistance.
Известен способ обработки ионами поверхности (Патент США N 4764394, B 05 D 3/06, 88), при котором размещают изделия в вакуумной камере, из которой откачивают воздух. Затем наполняют камеру рабочим газом и проводят его ионизацию. На обрабатываемое изделие подают отрицательное высоковольтное импульсное напряжение относительно заземленных стенок камеры. Величина напряжения должна быть достаточна для имплантации ионов рабочего газа в поверхность обрабатываемого изделия. A known method of processing surface ions with ions (US Patent N 4764394, B 05
Описанный способ позволяет получать направленные потоки положительно заряженных ионов к изделию, на которое подают отрицательный потенциал, что повышает качество обработки поверхности деталей. The described method allows to obtain directed flows of positively charged ions to the product, which serves a negative potential, which improves the quality of surface treatment of parts.
Кинетическая энергия ионов при этом достаточна для имплантации в поверхностный слой обрабатываемого изделия. В результате такой обработки получают поверхности с высокими эксплуатационными свойствами, а именно высокой прочностью, коррозионной стойкостью, износостойкостью. Однако такой способ не позволяет получить высокое качество обработки для развитых поверхностей и деталей сложной конфигурации, а также внутренних и сквозных полостей. При обработке поверхности детали по вышеописанному способу вокруг детали образуется электрический слой, из которого ионы ускоряются к обрабатываемой поверхности. Но в течение одного импульса толщина электрического слоя увеличивается и импульс прекращается при достижении электрическим слоем стенок камеры. Это ограничивает длительность прикладываемого импульса, что приводит к уменьшению производительности способа, неравномерности обработки изделия и снижению качества обработки. The kinetic energy of the ions is sufficient for implantation into the surface layer of the workpiece. As a result of this treatment, surfaces with high performance properties, namely high strength, corrosion resistance, wear resistance, are obtained. However, this method does not allow to obtain high quality processing for developed surfaces and parts of complex configuration, as well as internal and through cavities. When processing the surface of a part according to the above method, an electric layer is formed around the part, from which ions are accelerated to the surface to be treated. But within one pulse, the thickness of the electric layer increases and the pulse stops when the electric layer reaches the walls of the chamber. This limits the duration of the applied pulse, which leads to a decrease in the productivity of the method, uneven processing of the product and a decrease in the quality of processing.
Вышеописанный способ может быть осуществлен с помощью устройства для обработки поверхности изделия ионами (патент США N 4764394). Это устройство представляет собой вакуумную камеру с системой напуска газов, имеющую высоковольтный ввод, соединенный с держателем для размещения обрабатываемых изделий. Также внутри вакуумной камеры размещено средство для ионизации газа. На поверхности вакуумной камеры установлены постоянные магниты, поле которых обеспечивает увеличение эффективности ионизации рабочего газа за счет удержания электронов плазмы внутри вблизи стенок вакуумной камеры, что обеспечивает необходимую для обработки концентрацию ионов. The above method can be carried out using a device for treating the surface of the product with ions (US patent N 4764394). This device is a vacuum chamber with a gas inlet system having a high-voltage input connected to a holder to accommodate the processed products. Also inside the vacuum chamber is a means for ionizing the gas. Permanent magnets are installed on the surface of the vacuum chamber, the field of which provides an increase in the efficiency of ionization of the working gas due to the confinement of plasma electrons inside near the walls of the vacuum chamber, which provides the concentration of ions necessary for processing.
Описанное устройство обладает теми же недостатками, что и вышеописанный способ. Также к недостаткам данного устройства можно отнести и невозможность осуществлять избирательную обработку поверхности изделия без экранирования необрабатываемых участков, то есть проводить модификацию поверхности только на части изделия. The described device has the same disadvantages as the above method. Also the disadvantages of this device include the inability to carry out selective surface treatment of the product without shielding unprocessed areas, that is, to modify the surface only on part of the product.
В основу изобретения положена задача создания такой совокупности режимов способа ионной обработки поверхности изделий, при котором во время обработки вблизи изделия образуется квазистационарный электрический слой создающий ускоренное движение ионов по направлению к обрабатываемой поверхности изделия и устройство реализующее этот способ. The basis of the invention is the creation of such a set of modes of the method of ionically treating the surface of the product, during which a quasi-stationary electric layer is formed near the product during processing, which accelerates the movement of ions towards the surface of the product to be processed and a device that implements this method.
Задача решается тем, что в способе ионной обработки поверхности изделий, заключающемся в том, что помещают обрабатываемое изделие в вакуумную камеру, заполняют камеру рабочим газом и прикладывают к обрабатываемому изделию отрицательное импульсное напряжение для создания потока ионов, согласно изобретению, при заполнении создают давление газа в ней в диапазоне от около 0,02 до около 500,0 Па, а в процессе обработки прикладывают отрицательное импульсное напряжение в диапазоне от около 5 до около 100 кВ. The problem is solved in that in the method of ionizing the surface of products, which consists in placing the workpiece in a vacuum chamber, filling the chamber with working gas and applying a negative pulse voltage to the workpiece to create an ion flow, according to the invention, when filling, they create a gas pressure in it in the range from about 0.02 to about 500.0 Pa, and during the processing, a negative pulse voltage in the range from about 5 to about 100 kV is applied.
Предлагаемый способ позволяет получать у обрабатываемых деталей равномерно обработанную поверхность с высокими эксплуатационными характеристиками, так как заявленные пределы позволяют получить квазистационарный электрический слой. При давлении внутри камеры меньшем 0,02 Па во всем заявляемом диапазоне напряжений не происходит зажигания высоковольтного разряда и процесс обработки осуществлен быть не может. Верхняя рабочая граница давления составляет величину около 500 Па. При давлении свыше 500 Па происходит газовый пробой разрядного промежутка, в результате чего поверхность обрабатываемого изделия подвергается сильной эрозии. The proposed method allows to obtain a uniformly processed surface with high operational characteristics from the workpieces, since the stated limits allow to obtain a quasi-stationary electric layer. When the pressure inside the chamber is less than 0.02 Pa in the entire claimed voltage range, ignition of a high-voltage discharge does not occur and the processing process cannot be carried out. The upper working pressure limit is about 500 Pa. At pressures above 500 Pa, a gas breakdown of the discharge gap occurs, as a result of which the surface of the workpiece undergoes severe erosion.
Напряжение, прикладываемое к обрабатываемому изделию, менее 5 кВ не позволяет ускорить имплантируемые ионы до кинетической энергии достаточной для обработки. А напряжение свыше 100 кВ приводит к возникновению и развитию неустойчивостей в электрическом слое и переходу в дуговой разряд и в дальнейшем к эрозии обрабатываемой поверхности. The voltage applied to the workpiece, less than 5 kV does not allow to accelerate the implanted ions to kinetic energy sufficient for processing. A voltage of more than 100 kV leads to the emergence and development of instabilities in the electric layer and the transition to an arc discharge and subsequently to erosion of the treated surface.
Кроме того, при напряжении свыше 100 кВ, усиливается эффект катодного распыления и вторичной электронной эмиссии с катода, что приводит к значительному снижению качества и эффективности обработки. In addition, at voltages above 100 kV, the effect of cathodic sputtering and secondary electron emission from the cathode is enhanced, which leads to a significant decrease in the quality and efficiency of processing.
Целесообразно длительность прикладываемого отрицательного импульса устанавливать по меньшей мере 3 мкс. Это время является характерным для формирования квазистационарного электрического слоя вблизи обрабатываемого изделия. При более коротком импульсе квазистационарный электрический слой не успевает образоваться, поэтому имплантация ионов на обрабатываемой поверхности малоэффективна. It is advisable to set the duration of the applied negative pulse to at least 3 μs. This time is characteristic for the formation of a quasistationary electric layer near the workpiece. With a shorter pulse, a quasistationary electric layer does not have time to form, therefore, implantation of ions on the treated surface is ineffective.
Для получения обрабатываемых поверхностей с различными характеристиками по износостойкости, коррозионостойкости импульсное напряжение прикладывают в виде прямоугольных импульсов и подают из последовательными группами, амплитуды которых различных между собой, и в последовательных группах импульсов вначале амплитуды увеличивают, а затем уменьшают. To obtain machined surfaces with various characteristics of wear resistance, corrosion resistance, the pulse voltage is applied in the form of rectangular pulses and supplied from successive groups, the amplitudes of which are different from each other, and in successive groups of pulses, the amplitudes are first increased and then reduced.
Для получения поверхностей с однородными характеристиками и увеличению производительности целесообразно одновременно устанавливать на общем держателе в камере несколько обрабатываемых изделий, размещая их друг относительно друга на расстоянии не менее 5 мм. To obtain surfaces with uniform characteristics and increase productivity, it is advisable to simultaneously install several processed products on a common holder in the chamber, placing them relative to each other at a distance of at least 5 mm.
Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства для ионной обработки поверхности изделий, которое содержит вакуумную камеру, сообщенную с системой откачки и напуска газа, в которой установлен держатель изделия, имеющий средство приложения отрицательного напряжения к обрабатываемому изделию, согласно изобретению, оно снабжено системой регулирования плотности тока ионов на обрабатываемую поверхность, включающей в себя электродный узел, установленный внутри камеры, предназначенный для размещения перед обрабатываемым участком поверхности изделия и находящимся под отрицательным напряжением меньшим напряжения, прикладываемого к изделию. The proposed method can be implemented using a device for ionic surface treatment of products, which contains a vacuum chamber in communication with a pumping and gas inlet system, in which a product holder is installed having means for applying negative voltage to the workpiece, according to the invention, it is equipped with a density control system ion current to the treated surface, including an electrode assembly mounted inside the chamber, designed to be placed in front of the treated ASTK surface of the article and located at a negative voltage less the voltage applied to the product.
Предлагаемое устройство обладает всеми преимуществами вышеописанного способа. С помощью системы регулирования плотности тока ионов в данном устройстве можно осуществлять имплантацию на выбранных участках поверхности изделия, например, упрочнять только рабочие поверхности режущего инструмента. The proposed device has all the advantages of the above method. Using a system for controlling the ion current density in this device, it is possible to carry out implantation on selected sections of the product surface, for example, to strengthen only the working surfaces of the cutting tool.
В зависимости от конфигурации обрабатываемого изделия и задачи обработки электродный узел системы формирования плотности тока ионов может быть выполнен в виде системы электрически соединенных электродов, которые в свою очередь могут выполняться в виде сетчатого элемента или в виде дискретных проводящих элементов: стержней, колец, пластины. Depending on the configuration of the workpiece and the processing task, the electrode assembly of the system for forming the ion current density can be made in the form of a system of electrically connected electrodes, which in turn can be made in the form of a mesh element or in the form of discrete conductive elements: rods, rings, plates.
Электродный узел может быть установлен с возможностью регулирования его положения относительно держателя изделия для установки в заданное положение относительно участка обработки, то есть возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях. The electrode assembly can be installed with the possibility of adjusting its position relative to the holder of the product for installation in a predetermined position relative to the processing site, that is, the ability to move in vertical and horizontal planes.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных, но неограничивающих настоящее изобретение, вариантов выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 изображает схематично устройство с электродным узлом выполненным в виде сетки; фиг. 2 кривые Пашена для газов N2, Ar, Xe; фиг.3 - устройство, электродный узел которого выполнен в виде дискретных стержней; фиг.4 устройство, электродный узел которого выполнен в виде дискретных колец; фиг.5 взаимное расположение электродного узла выполненного в виде пластины и обрабатываемого изделия; фиг.6 взаимное расположение электродного узла выполненного в виде стержня и изделия при обработке внутренних полостей; фиг.7 взаимное расположение нескольких одновременно обрабатываемых изделий на держателе.The invention is further explained in the description of specific, but not limiting the present invention, embodiments and the accompanying drawings, in which:
figure 1 depicts schematically a device with an electrode node made in the form of a grid; FIG. 2 Pashen curves for gases N 2 , Ar, Xe; figure 3 - a device whose electrode assembly is made in the form of discrete rods; figure 4 a device whose electrode assembly is made in the form of discrete rings; figure 5 relative position of the electrode assembly made in the form of a plate and a workpiece; Fig.6 relative position of the electrode assembly made in the form of a rod and product when processing internal cavities; Fig.7 relative position of several simultaneously processed products on the holder.
Обратимся вначале к фиг.1 и рассмотрим принцип работы предлагаемого устройства для ионной обработки поверхности изделий, из которого станет ясна и сущность предлагаемого способа. Let us first turn to figure 1 and consider the principle of operation of the proposed device for ionic surface treatment of products, from which the essence of the proposed method will become clear.
Устройство содержит вакуумную камеру 1, которая через патрубок 2 соединена с вакуумной системой откачки, а через патрубок 3 с системой напуска газа. Внутри камеры 1 установлен держатель 4 с обрабатываемым изделием 5. Держатель 4 соединен с блоком питания через высоковольтный ввод 6. Внутри камеры 1 между ее стенкой и обрабатываемым изделием 5 установлена система регулирования плотности тока ионов к обрабатываемой поверхности, включающая электродный узел выполненный например в виде сетки 7 с размером ячейки 20 мм, из вольфрамовой проволоки которая также соединена с блоком питания через высоковольтный ввод 8, через который на сетку 7 подается электрическое смещение. The device comprises a vacuum chamber 1, which is connected through a
При обработке изделий сложной конфигурации для достижения высокой степени равномерности обработки, а значит и высокого качества обработки необходимо, чтобы сетка повторяла рельеф обрабатываемого изделия. Это позволит сформировать заданную плотность тока ионов к участкам обрабатываемой поверхности. When processing products with a complex configuration, in order to achieve a high degree of uniformity of processing, and hence a high quality of processing, it is necessary that the mesh repeats the relief of the processed product. This will allow you to form a predetermined current density of ions to areas of the treated surface.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Изделие 5, например стальной стержень высотой 30 мм и диаметром 50 мм устанавливают в вакуумную камеру 1 на держатель 4. Через патрубок 2 вакуумная камера откачивается до давления 10-2 Па, и на изделие 5 через высоковольтный ввод 6 подается отрицательное относительно заземленных стенок камеры импульсное напряжение величиной 30 кВ с длительностью импульса 300 мкс и частотой следования импульсов 25 Гц. Рабочий газ азот напускают в камеру 1 через патрубок 3 от системы напуска до давления 0,7 Па, при котором зажигается разряд. Обработку проводят в течение 30 мин. За время высоковольтного импульса вокруг изделия возникает электрический слой, в котором ионы газа ускоряются к поверхности изделия 5. Ускоренные ионы имплантируются в поверхность изделия и изменяют ее физические свойства. Так, в вышеописанном примере, имплантированные ионы азота в поверхность обрабатываемого стержня 5 повышают его поверхностную твердость и износостойкость.
Работа устройства ионной обработки изделий основана на высоковольтном объемном разряде, возникающим на левой ветви кривой Пашена (фиг.2). Разряды, соответствующие левой ветви кривой Пашена характеризуются стационарной (не меняющейся по времени) структурной (Грановский В.Л. Электрический ток в газе. Установившийся ток, Наука, Москва, 1971, с.328 332). Характерное значение параметра (pd) для напряжений прикладываемых к изделию, достаточное для имплантации (свыше 5 кВ) составляет около 0,5 Па•м для разных газов (Источники электронов высоковольтного тлеющего разряда анодной плазмы, Энергоатомиздат, Москва, 1983, с.8 14). По условиям пробоя разрядного промежутка между стенкой камеры и обрабатываемым изделием связанного с явлениями автоэлектронной эмиссии, то есть при напряженностях электрического поля и изделия свыше 106 B/м, минимальное расстояние между изделием и стенкой камеры при напряжениях свыше 5 кВ должно быть более 1 мм. Поэтому в соответствии с кривой Пашена верхняя рабочая граница давления составляет величину около 500 Па. При давлении свыше 500 Па и расстоянии свыше 1 мм происходит газовый пробой разрядного промежутка (правая ветвь кривой Пашена), в результате чего поверхность обрабатываемого изделия подвергается сильной эрозии.The operation of the device for ion processing of products is based on a high-voltage volume discharge arising on the left branch of the Paschen curve (figure 2). The discharges corresponding to the left branch of the Paschen curve are characterized by a stationary (not time-varying) structural (Granovsky VL Electric current in a gas. Steady-state current, Nauka, Moscow, 1971, p. 328 332). The characteristic value of the parameter (pd) for the voltages applied to the product, sufficient for implantation (over 5 kV) is about 0.5 Pa • m for different gases (Electron sources of a high-voltage glow discharge of the anode plasma, Energoatomizdat, Moscow, 1983, p. 14 14 ) According to the conditions for the breakdown of the discharge gap between the chamber wall and the workpiece associated with the phenomena of field emission, that is, when the electric field and the product are more than 10 6 V / m, the minimum distance between the product and the chamber wall at voltages greater than 5 kV should be more than 1 mm. Therefore, in accordance with the Paschen curve, the upper working pressure limit is about 500 Pa. At a pressure of more than 500 Pa and a distance of more than 1 mm, a gas breakdown of the discharge gap occurs (the right branch of the Paschen curve), as a result of which the surface of the workpiece undergoes severe erosion.
Для напряжения зажигания разряда равного 100 кВ характерное значение параметра (pd) составляет около 0,01 Па•м (фиг.1) (Источники электронов высоковольтного тлеющего разряда анодной плазмы, Энергоатомиздат, Москва, 1983, с. 8 14). Характерный размер разрядного промежутка, ограниченный размерами реальной вакуумной камеры составляет 0,5 м. Следовательно, нижний предел давления в соответствии с кривой Пашена составляет около 0,02 Па. При более низком давлении во всем диапазоне напряжений между стенкой камеры и изделием не происходит зажигания высоковольтного разряда. For a discharge ignition voltage of 100 kV, the characteristic value of the parameter (pd) is about 0.01 Pa • m (FIG. 1) (Electron sources of a high-voltage glow discharge of the anode plasma, Energoatomizdat, Moscow, 1983, p. 8 14). The characteristic size of the discharge gap, limited by the dimensions of the real vacuum chamber, is 0.5 m. Therefore, the lower pressure limit in accordance with the Paschen curve is about 0.02 Pa. At a lower pressure in the entire voltage range between the chamber wall and the product, a high-voltage discharge does not ignite.
Из вышеприведенного очевидно, что суть предлагаемого способа ионной обработки поверхности изделий заключается в том, что обрабатываемое изделие помещают в вакуумную камеру, заполняют последнюю рабочим газом до давления от 0,02 до 500 Па и создают поток ионов, путем приложения к обрабатываемому изделию отрицательного импульсного напряжения величиной от 5 до 100 кВ. Длительность прикладываемого импульса должна быть не менее 3 мкс. From the foregoing, it is obvious that the essence of the proposed method for ionizing the surface of products is that the workpiece is placed in a vacuum chamber, the latter is filled with working gas to a pressure of 0.02 to 500 Pa and an ion flow is created by applying a negative pulse voltage to the workpiece values from 5 to 100 kV. The duration of the applied pulse must be at least 3 μs.
Выше нами был рассмотрен пример обработки изделия простой конфигурации. Above, we considered an example of processing a product with a simple configuration.
Для обработки изделий более сложной конфигурации вакуумную камеру 1 откачивают до давления 10-2 Па и напускают рабочий газ, в качестве которого могут быть использованы аргон, азот с парами металлов, до давления от 0,1 до 500 Па. На высоковольтный ввод 6 подают отрицательное импульсное напряжение величиной от 10 до 100 кВ, длительностью импульсов от 10 до 100 мкс и частотой от 10 до 100 Гц. Выполняя электродный узел системы регулирования плотности тока ионов как показано на фиг.3, 4 можно добиваться высокого качества обработки изделий самых сложных конфигураций. На последующих фигурах одинаковые с фиг.1 элементы обозначены теми же ссылочными позициями. Например, на фиг. 3 показан электродный узел, выполненный из стержней 9, которые электрически соединены и имеют при работе одинаковый потенциал. Такой электродный узел может быть использован для обработки удлиненных изделий.To process products with a more complex configuration, the vacuum chamber 1 is pumped out to a pressure of 10 -2 Pa and a working gas is introduced, which can be used argon, nitrogen with metal vapors, to a pressure of 0.1 to 500 Pa. A negative pulse voltage of 10 to 100 kV, a pulse duration of 10 to 100 μs and a frequency of 10 to 100 Hz is applied to the high-
На фиг. 4 показан электродный узел, выполненный из электрически соединенных колец 10. Такой электродный узел можно использовать для обработки гофрированных поверхностей. In FIG. 4 shows an electrode assembly made of electrically connected rings 10. Such an electrode assembly can be used to treat corrugated surfaces.
В тех случаях, когда требуется обработать только определенную часть поверхности изделия 5, то электродный узел выполняют в виде дискретного электрода-пластины 11 (фиг.5). Пластину 11 устанавливают со стороны участка изделия 5, который не подвергают обработке. In those cases when it is required to process only a certain part of the surface of the
Большой интерес представляет собой вариант обработки внутренних полостей изделий. Например, необходимо обработать внутреннюю поверхность полого цилиндра 12 (фиг.6). Для этого дискретный электрод 13 помещают в центр полости цилиндра 12. Разряд возбуждается в полости цилиндра 12, при этом с внешней стороны цилиндра могут быть также установлены электроды (на чертеже не показаны). Это зависит от необходимости обработки наружной поверхности цилиндра 12. Для установки электрода 13 в обрабатываемую полость электрод установлен с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Of great interest is the option of processing the internal cavities of the products. For example, it is necessary to process the inner surface of the hollow cylinder 12 (Fig.6). For this, a
Для перемещения электрода 13 может быть использован любой механизм, например телескопический или реечный привод, соединенный через редуктор с электродвигателем (на чертеже механизм перемещения не показан). Any mechanism can be used to move the
В предлагаемом устройстве на держателе 4 может быть размещено несколько изделий. В этом случае очень важно, чтобы расстояние между обрабатываемыми изделиями было не менее 5 мм. Рассмотрим это на примере. Например, для обработки на держателе 4 установлены три плоские фрезы 14 укрепленные на одном стержне 15 (фиг. 7). Для проведения качественной обработки фрез 14 необходимо, чтобы сформированные вокруг них электрические слои не перекрывали друг друга, в противном случае это приведет к искажению электрических слоев и на фрезах останутся не обработанные участки. In the proposed device on the
Рассмотрим обработку профильной затылованной фрезы из высокохромистой стали. Изделие устанавливают в вакуумной камере и производят ее откачку до давления 2•10-3 Па. Затем напускают рабочий газ азот до давления 0,25 Па. Обрабатывают фрезу высоковольтными импульсами прямоугольной формы с напряжением 10 кВ, длительностью 450 мкс с частотой следования 25 Гц в течение 30 мин. Затем напряжение повышают до 40 кВ, длительность импульсов устанавливают 300 мкс, с частотой следования 50 Гц; фрезу обрабатывают в течение 20 мин. Далее напряжение повышают до 80 кВ, длительность импульсов уменьшают до 100 мкс; изделие обрабатывают в течение 10 мин при частоте следования импульсов 10 Гц. После окончания обработки изделие выдерживают в камере 2 5 мин и извлекают из камеры.Consider the processing of a profile backed cutter made of high-chromium steel. The product is installed in a vacuum chamber and pumped to a pressure of 2 • 10 -3 Pa. Then nitrogen is introduced into the working gas to a pressure of 0.25 Pa. The mill is machined with rectangular high-voltage pulses with a voltage of 10 kV, a duration of 450 μs, and a repetition rate of 25 Hz for 30 minutes. Then the voltage is increased to 40 kV, the pulse duration is set to 300 μs, with a repetition rate of 50 Hz; the cutter is machined for 20 minutes Then the voltage is increased to 80 kV, the pulse duration is reduced to 100 μs; the product is processed for 10 min at a pulse repetition rate of 10 Hz. After processing, the product is kept in the chamber for 2 5 minutes and removed from the chamber.
Рассмотрим другой пример, пример обработки плоского конструкционного элемента, выполненного из монокристаллического кремния высокой частоты. Изделие устанавливают в вакуумной камере и производят ее откачку до давления около 10-3 Па. Напускают рабочий газ азот до давления 0,2 0,3 Па.Consider another example, an example of processing a flat structural element made of high-frequency single-crystal silicon. The product is installed in a vacuum chamber and pumped to a pressure of about 10 -3 Pa. The working gas is filled with nitrogen to a pressure of 0.2 0.3 Pa.
Деталь обрабатывают высоковольтными прямоугольными импульсами частотой 100 Гц, с амплитудой последовательно 10, 20 и 30 кВ с длительностью 75 мкс и временем обработки соответственно 5, 3 и 2 мин. Затем амплитуду импульсов устанавливают 40 кВ и обрабатывают в течение 40 мин. Начальная длительность высоковольтных импульсов 250 мкс. По мере роста температуры изделия осуществляют регулирование температуры уменьшением длительности импульсов вплоть до 50 мкс. После окончания обработки изделие выдерживают в атмосфере азота в камере в течение 5 10 мин и вынимают из камеры. Использование импульсного режима работы устройства ионной обработки предпочтительно с точки зрения сочетания производительности, имеющей практическую значимость и умеренных тепловых нагрузок на обрабатываемое изделие меняя длительность и скважность поступлений высоковольтных импульсов возможно оперативно регулировать тепловой поток, поступающий на изделие. The part is treated with high-voltage rectangular pulses with a frequency of 100 Hz, with an amplitude of 10, 20 and 30 kV in series with a duration of 75 μs and a processing time of 5, 3 and 2 minutes, respectively. Then the pulse amplitude is set to 40 kV and processed for 40 minutes The initial duration of high voltage pulses is 250 μs. As the temperature of the product increases, temperature is controlled by reducing the pulse duration up to 50 μs. After processing, the product is kept in a nitrogen atmosphere in the chamber for 5 to 10 minutes and removed from the chamber. The use of the pulse mode of operation of the ion processing device is preferable from the point of view of combining productivity, which is of practical importance and moderate thermal loads on the workpiece, changing the duration and duty cycle of the high voltage pulses it is possible to quickly control the heat flux entering the product.
Нами были описаны предпочтительные варианты выполнения предлагаемого изобретения, в которые само собой разумеется могут быть внесены изменения не выходящие однако за пределы изобретения. Так, например, электродные стержни и кольца системы регулирования могут располагаться в произвольном порядке относительно детали. Их расположение влияет на эффективность имплантации в поверхность обрабатываемого изделия, поэтому задавая различные расстояния между электродами и деталью, можно проводить избирательную обработку поверхности. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6 We have described preferred embodiments of the invention, which, of course, may be modified without departing from the scope of the invention. So, for example, the electrode rods and rings of the control system can be arranged in random order relative to the part. Their location affects the efficiency of implantation into the surface of the workpiece, therefore, by setting different distances between the electrodes and the part, it is possible to conduct selective surface treatment. YYY2 YYY4 YYY6
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93026303A RU2065891C1 (en) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | Method and apparatus for ionic treatment of pieces surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93026303A RU2065891C1 (en) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | Method and apparatus for ionic treatment of pieces surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93026303A RU93026303A (en) | 1995-10-20 |
| RU2065891C1 true RU2065891C1 (en) | 1996-08-27 |
Family
ID=20141544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93026303A RU2065891C1 (en) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | Method and apparatus for ionic treatment of pieces surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2065891C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2446230C2 (en) * | 2006-07-12 | 2012-03-27 | ШТАЙН Ральф | Method of plasma chemical deposition from gaseous phase on inner surface of hollow item |
| RU2694177C1 (en) * | 2019-01-22 | 2019-07-09 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method of ion-plasma production of nanostructures on tungsten surface |
-
1993
- 1993-05-24 RU RU93026303A patent/RU2065891C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент США N 4764394, кл. B 05D 3/06, 1988. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2446230C2 (en) * | 2006-07-12 | 2012-03-27 | ШТАЙН Ральф | Method of plasma chemical deposition from gaseous phase on inner surface of hollow item |
| RU2694177C1 (en) * | 2019-01-22 | 2019-07-09 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method of ion-plasma production of nanostructures on tungsten surface |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5015493A (en) | Process and apparatus for coating conducting pieces using a pulsed glow discharge | |
| US5374456A (en) | Surface potential control in plasma processing of materials | |
| EP1556882B1 (en) | High-power pulsed magnetically enhanced plasma processing | |
| US6806652B1 (en) | High-density plasma source using excited atoms | |
| EP1559128B1 (en) | Methods and apparatus for generating high-density plasma | |
| US5503725A (en) | Method and device for treatment of products in gas-discharge plasma | |
| Wood et al. | Initial operation of a large‐scale plasma source ion implantation experiment | |
| US3925670A (en) | Electron beam irradiation of materials using rapidly pulsed cold cathodes | |
| RU2065891C1 (en) | Method and apparatus for ionic treatment of pieces surface | |
| DE3330144A1 (en) | METHOD FOR EVENLY HEATING HEATING MATERIAL IN A VACUUM RECIPIENT | |
| RU87065U1 (en) | DEVICE FOR CREATING A HOMOGENEOUS GAS DISCHARGE PLASMA IN LARGE VOLUME TECHNOLOGICAL VACUUM CAMERAS | |
| RU116733U1 (en) | DEVICE FOR CREATING A HOMOGENEOUS DISTRIBUTED GAS DISCHARGE PLASMA IN LARGE VACUUM VOLUMES OF TECHNOLOGICAL INSTALLATIONS | |
| RU2450083C2 (en) | Plant for vacuum ion-plasma treatment of long components | |
| JP2005076061A (en) | Method and device for reforming surface of metal member | |
| Wood | Fundamentals of plasma immersion ion implantation and deposition | |
| RU2725788C1 (en) | Device for surface treatment of metal and metal-ceramic articles | |
| RU2454485C1 (en) | Method of pulse-periodic ion treatment of metal ware, and device for its implementation | |
| RU2078847C1 (en) | Method and apparatus for ionic treatment of machines pieces and tools | |
| DE3406953C2 (en) | Method for heating material to be heated in a vacuum recipient | |
| RU2055939C1 (en) | Product surface modification method | |
| RU2035790C1 (en) | Hollow cathode of plasma emitter of ions | |
| RU2001974C1 (en) | Method for treatment of cutting tools | |
| RU2221305C2 (en) | Method for producing electron beam (alternatives) | |
| RU2620603C2 (en) | Method of plasma ion working source and plasma ion source | |
| RU1407384C (en) | Method of treatment of metal parts with pulse plasma |