Азотирование в тлеющем разряде (ионное азотирование)

Азотирование в тлеющем разряде (ионное азотирование) [c.347]

Значительное сокращение (в 2—3 раза) общего времени процесса достигается при азотировании в тлеющем разряде (ионное азотирование). Азотирование в тлеющем разряде проводят в разреженной азотсодержащей атмосфере (NHs или Ng) при подключении обрабатываемых деталей к отрицательному электроду (катоду). Анодом является контейнер установки, При обработке деталей сложной конфигурации применяют специальные профилированные аноды. Между катодом (деталью) и анодом возбуждается тлеющий разряд и ионы газа, бомбардируя поверхность катода, нагревают ее до температуры насыщения. Процесс ионного азотирования реализуется в две стадии первая — очистка поверхности катодным распылением вторая — собственно насыщение. [c.270]

Для получения высоких антикоррозионных свойств образцы с титановыми покрытиями подвергались азотированию в тлеющем разряде. Ведение процесса ионного азотирования, контроль температуры и других параметров азотируемых деталей осуществлялись с помощью специально разработанного высоковольтного пульта, снабженного системой автоматической защиты от перехода тлеющего разряда в дуговой. [c.54]

Азотирование в тлеющем разряде получило применение в последние годы. Детали помещают в герметизированный контейнер и подключают к электрической сети высокого напряжения в качестве катода. Анод располагают над деталями или вокруг них. Из контейнера выкачивают воздух и наполняют его аммиаком или смесью азота и водорода. После включения тока между деталями (катодом) и анодом возбуждается тлеющий разряд. Ионы газа, бомбардируя детали, нагревают их до температуры, необходимой для диффузии азота. [c.184]

Наиболее детально исследован процесс азотирования в тлеющем разряде. В работах [13, с. 81 15, с. 7] масс-спектрометрическим методом определен ионный состав газа (очищенный азот и его смеси с водородом и кислородом) при азотировании в тлеющем разряде и изучен его энергетический спектр. Анализ состава газа выявил 14 видов ионов преобладающим был ион молекулярного азота NI, концентрация которого достигала 40—60% общего объема газа. Разные ионы в зависимости от выбранного режима [c.107]

Рис. 41. Зависимость средней энергии ионов, бомбардирующих катод при азотировании в тлеющем разряде чистого азота, от давления /) и напряжения (2) в разряде

Большой научный и практический интерес представляет анализ ионного состава газа при азотировании в тлеющем разряде. Такой анализ в условиях, весьма близких к тем, которые возникают при ионном азотировании сталей, проведен И. А. Михайловым [60] на масс-спектрометре МИ-1305. [c.111]

Таким образом, можно полагать, что ответственными за процесс азотирования являются ионы атомарного азота, так как увеличение их относительного количества интенсифицирует азотирование в тлеющем разряде. [c.115]

При ионном азотировании насыщение деталей азотом осуществляется в поле тлеющего разряда при напряжении около 1000 В и температуре 400-550 °С. Время обработки деталей в десятки раз меньше, чем при газовом азотировании. [c.103]

При ионном азотировании насыщение азотом происходит в поле тлеющего разряда при напряжении около 1000 В и температуре 400-500 °С. Время обработки деталей резко сокращается по сравнению с газовым азотированием. [c.298]

Ионизацией называют отрыв электронов от атомов и превращение этих атомов и положительные ионы. Сущность ионной химикотермической обработки заключается в том, что в разреженной газовой среде между катодом (деталью) и анодом (стенкой вакуумной камеры) возбуждается тлеющий разряд. Физической основой возникновения тлеющего разряда является столкновение носителей разряда в электростатическом поле. При этом вследствие ионизации газа непрерывно образуются новые носители заряда, благодаря чему поддерживается постоянный ток между анодом и катодом. В табл. 7.2 представлены результаты масс-спектроскопического анализа ионного состава прикатодной области тлеющего разряда, которые впервые были получены в МВТУ им. Н.Э. Баумана в 1965 г. Сопоставление данных, приведенных в табл. 7.2, с металлографическим анализом диффузионных слоев после ионного азотирования железа по тем же режимам позволило сделать вывод, что интенсивность процесса зависит от оптимального количества ионов атомарного азота (N" "). Так, в смеси 99 % N2 -Ь 1 % О2 процесс ионного азотирования не состоялся (мало N" "), несмотря на то, что относительное количество возрастало с 55,5 до 61,5%. [c.208]

Азотирование стали — Свойства азотированных изделий 348—352 — Строение азотированного слоя 338, 339 --в тлеющем разряде (ионное) 347, 348 [c.702]

Ионное азотирование - многофакторный процесс. Структура, фазовый состав и характеристики формирующегося в условиях тлеющего разряда диффузионного слоя определяются целым рядом технологических факторов. Управляя ими, регулируют толщину азотированного слоя и его структурное состояние, которые определяют комплекс необходимых свойств упрочняемых инструментов с учетом конкретных условий их эксплуатации. Важнейшими параметрами процесса ионного азотирования являются давление газа в камере, температура и время азотирования, а также состав атмосферы. [c.104]

Ионное азотирование и цементация -это процесс нанесения диффузионных покрытий в плазме тлеющего разряда. Достигается активизация процессов в газовой среде и соответственно сокращается в 2 - 3 раза продолжительность азотирования и цементации при повышении качества покрытия. [c.632]

Ионное азотирование значительно ускоряет процесс обработки деталей. В силу особенностей тлеющего разряда плотность тока на всей поверхности катода поддерживается постоянной, поэтому удается получить равномерный нагрев деталей сложной геометрической формы. Азотирование повышает предел уста- [c.199]

Анализ полученных результатов позволил выдвинуть следующее объяснение причин ускорения процесса ионного азотирования по сравнению с обычным [15, с. 7]. В плазме разряда очищенного азота образуется большое количество ионов со средней энергией порядка 3,84-10 дж. При обычном азотировании в диссоциированном аммиаке с поверхностью металла взаимодействуют атомы азота, энергия которых согласно распределению Максвелла—Больцмана составляет 1,39-10 дж. Таким образом, энергия ионов азота в тлеющем разряде оказывается на три по- [c.107]

В работе [14, с. 225] было показано, что сама по себе ионизация газа в реакционном пространстве не ускоряет диффузии азота в металл. Основное влияние оказывает напряжение электростатического поля тлеющего разряда, которое дает возможность разогнать ионы азота до скорости, позволяющей им проходить несколько атомных слоев кристаллической решетки, не задерживаясь из-за соударений с ее ионами. Следовательно, при азотировании в тлеющем разряде одновременно происходят процессы образования зоны твердого раствора (за счет ионов высокой энергии) и процесс адсорбции с последующей диффузией (за счет ионов меньшей энергии). При обычном азотировании оба процесса адсорбции и диффузии протекают дифференцированно во времени, причем глубокое (на несколько атомных слоев) проникновение атомов и ионов азота практически исключено. Необходимо также отметить, что при насыщении в тлеющем разряде часть ионов диффундирующего элемента испытывает упругое соударение с атомами кристаллической решетки насыщаемого металла. Возникающий ири этом локальный перегрев до температур порядка нескольких десятков тысяч градусов способствует ускорению миграции ионов диффундирующего элемента в глубь металла. Определенную роль играет и очистка поверхности металла в результате катодного распыления. [c.108]

Среди методов ХТМ наибольшим преимуществом обладает ионное азотирование инструментов из быстрорежущих сталей. В этом случае возможно получение покрытий с минимальными деформациями инструмента при высокой скорости насыщения азотом (в плазме тлеющего разряда) и регулирования структурой и свойствами нитридных слоев. Эффективность быстрорежущих инстру- [c.9]

Так же, как при обычном азотировании или азотировании в разбавленном аммиаке, при ионном азотировании недопустимо присутствие кислорода в рабочем пространстве установки. По-видимому, с целью нейтрализации возможных примесей кислорода процесс азотирования в тлеющем разряде следует вести в среде, содержащей азот с небольшой примесью водорода. [c.115]

На первой стадии технологического процесса ионного азотирования во время катодного распыления наблюдается явление перехода тлеющего разряда в дуговой, что сопровождается ожогами и оплавлениями участков поверхности деталей, а также повреждениями рабочей камеры и источника электропитания. [c.119]

Толщину азотированного слоя определяли по изменению микротвердости до значений твердости сердцевины. Установлено, что с увеличением расстояния между анодом и катодом в пределах 1 — 45 мм наблюдается рост толщины азотированного слоя. При расстоянии между анодом и катодом менее 2 мм диффузионный слой получается неравномерным. Это, видимо, связано с тем, что длина свободного пробега частиц в газоразрядном промежутке становится соизмеримой с указанным расстоянием и тлеющий разряд не получает полного развития, так как наблюдалось неустойчивое горение разряда. Увеличение расстояния между анодом и катодом, вероятно, способствует увеличению концентрации ионов в разрядном промежутке, что ведет к росту азотированного слоя. Следовательно, при проектировании технологических процессов ионного азотирования следует принимать расстояние между катодом и анодом не менее 40 мм. [c.121]

Первые результаты исследования ионной цементации стали в СССР [19] не показали тех преимуществ, которые давало ионное азотирование. Возможно, что это ослабило интерес к процессу цементации в тлеющем разряде, поэтому лишь в последние годы исследователи подобных процессов возобновили работы в этом направлении [80]. [c.151]

На рис. 78 показана схема установки для ионного азотирования. В разреженном пространстве между катодом (деталью) и анодом (вакуумный контейнер) возбуждается тлеющий разряд Б среде газа, содержащего атомы и ионы азота. В качестве насыщающей атмосферы используют аммиак из баллонов, смесь азота с водородом или тщательно очищенный от кислорода азот. При возбуждении тлеющего разряда к поверхности детали (катоду) устремляется поток положительно заряженных ионов азота. При ударах ионов о катод выделяется тепло, за счет которого происходит разогрев поверхности детали. [c.106]

На рис. 83 показана схема установки для ионного азотирования. В разреженном пространстве между катодом (деталью) и анодом (вакуумный контейнер) возбуждается тлеющий разряд в среде газа, содержащего атомы и ионы азота. В качестве насыщающей атмосферы. [c.109]

Ионное а.зотирование. В последн.че годы иалучнло применение азотирование в тлеющем разряде (ионное азотирование), которое проводят в разреженной азотсодержащей атмосфере (МНд или М) при подключений обрабатываемых деталей к отрицательному. электроду — катоду. Анодом является контейнер установки. Между катодом (деталью) и анодом возбуждается тлеющий разряд, [c.243]

Значительное сокращение (в 2 — 3 раза) общего време1Н1 процесса достн-гаегся прн азотировании в тлеющем разряде (ионное азотирование), которое проводят в разреженной азотсодержащей атмос([)ере (МН, илн К,) нри подключении обрабагьнзаемых деталей к отрицательному электроду — катоду. Анодом является контейнер установки. Между катодом (деталью) [c.242]

В настоящее время большие успехи достигнуты в промышленном применении азотирования в тлеющем разряде [12, 55]. Это более совершенный процесс азотирования, который можно осуществлять в специальных установках с применением в качестве исходной газовой среды чистого молекулярного азота. Процесс ионного азотирования позволяет получать диффузионные слои гарантированного качества даже на трудноазотируемых сталях [92]. [c.7]

Для сокращения длительности азотирования в 2—3 раза используют ионное азотирование. Процесс проводят в разреженной азотосодержащей атмосфере (NH, или Nj) при подключении обрабатываемой детали к отрицательному электроду - катоду. Анодом служит контейнер установки. 1У1ежду деталью и контейнером возбуждается тлеющий разряд, в котором ионы газа бомбардируют поверхность детали. Продолжительность ионного азотирования от 1 до 24 ч. [c.89]

Возможности химико-термической обработки в тлеющем разряде не ограничиваются ионным азотированием, цементацией и силицированием. Положительные результаты дали опыты по алитированию, борированию и титанированию металлов в ионизированной смеси хлоридов с водородом [70]. [c.155]

Приведенные результаты находятся в качественном соответствии с полученными ранее данными А.В.Рябченкова [20], который показал, что после азотирования при 600°С в течение 2 ч условный предел коррозионной выносливости стали 30 при /V = 10 цикл нагружения увеличивается примерно в два раза в водопроводной воде и в 0,04 %-ном растворе Na I, незначительно снижаясь с увеличением агрессивности коррозионной среды. Азотированная при 600°С в течение 0,5-5 ч сталь 45 при N = Ю цикл в растворе Na I имеет предел выносливости не намного ниже, чем в воздухе. Использование тлеющего разряда для проведения процессов химико-термической обработки, в частности азотирования, позволяет значительно сократить продолжительность насыщения и улучшить свойства получаемых диффузионных слоев [ 222]. Нами проведено исследование влияния ионного азотирования на выносливость стали в воздухе и в растворе Na I [223]. Для испытания применяли гладкие образцы диаметром 5 мм. Ионное азотирование выполняли на лабораторной установке МАДИ К-2 мощностью 1,2 кВт. [c.172]

При газовом азотировании образование на поверхности е-фазы происходит в результате диффузии и постепенного увеличения концентрации азота в твердом растворе. При ионном азотировании в образовании диффузионного слоя помимо обычного процесса диффузии участвует процесс обратного катодного распыления, в результате которого атомы материала катода, выбитые с поверхности, соединяются в плазме тлеющего разряда с азотом и оседают на поверхности образца, покрывая ее равномерным слоем е -фазы. Если материалом служит легированная сталь, явление катодного распыления усложняется. В начале процесса один из металлов удаляется быстрее другого, в результате чего на поверхности сплава образуется тонкий спой нового однородного соединения. Это позволяет предположить, что приобретение поверхностью образцов из стали 38Х2МЮА защитных свойств связано, кроме нитридного слоя какого-либо из легирующих элементов. [c.173]

ИХТО. Ионная химико-термическая обработка — прогрессивный способ азотирования, цементации, нитроцементации, си-лицирования, алитирования и т. д. в ионизированных газовых средах.В специальных установках все поверхности обрабатываемых деталей (катодов) бомбардируются ионами диффундирующих элементов в плазме тлеющего разряда, в результате чего происходит очистка, разогрев н диффузионное насыщение Дв талей. Для высокотемпературных процессов (цементация, Силицирование и ДР- вводится дополнительный Р [c.496]

В ряде отраслей промышленности используют ионное азотирование, ионитрирование или азотирование в плазме тлеющего разряда. Благодаря своим преимуществам эти виды азотирования постепенно вытесняют газовое азотирование. [c.225]

В последние годы Ю. М. Лахтиным и Я- Д- Коганом разработана технология азотирования с повышенной в 1,5... 2 раза скоростью процесса путем применения различных электрических газовых разрядов. Распространение получает процесс азотировгния ионизированным азотом в плазме тлеющего разряда. Сущность метода состоит в том, что в разреженной азотсодержащей атмосфере между катодом (деталью) и анодом возбуждается разряд, и ионы азота, бомбардируя поверхность катода, нагревают ее до температуры насыщения. Продолжительность процесса от нескольких минут до [c.353]

Азотирование в тлеюш,ем разряде. В последние годы в станкостроении применяют процесс ионного азотирования, который осуществляется в тлеющем разряде, возбуждаемом на поверхности детали в азотирующей атмосфере при разряжении от 1 до 5 мм рт. ст. и рабочем напряжении 350—550 В. [c.511]

Азотируемая деталь, являющаяся катодом, непрерывно бомбардируется ионами азота и разогревается до температуры азотирования (500—550° С). Рабочее напряжение между анодом, которым может служить контейнер, и катодом поддерживается в пределах 600—800 В. В результате достигается более высокое качество азотированного слоя процесс азотирования идет йнтексивно без применения печей и водорода. Применение тлеющего разряда позволяет устранить неравномерность диффузионных слоев, обычно получаемых т деталях сложных конфигураций при сохранении ламинарных газовых потоков в рабочей камере. Обеспечивается равномерный нагрев поверхности и одинаковый приток диффундирующего элемента. [c.577]

Широкое распространение получили методы диффузионной ХТО с использованием различных источников плазмы. Наиболее освоенным и применяемым в отечественной промышленности является метод ионного азотирования в низкотемпературной плазме тлеющего разряда. Способы диффузионного насыщения поверхности инструментальных сталей - азотирование, карбонитрация, цементация и другие выгодно отличаются от классических видов ХТО, проводимых либо в печах, либо в соляных ваннах. Так, например, при ионном азотировании скорость обработки по сравнению со скоростью при обычном печном азотировании возрастает в [c.103]

К методам первой группы относятся химико-термические методы образования покрытий (ХТМ), основанные на твердофазовом, жидкостном и газофазовом насыщении поверхностей инструмента. Диффундирующие элементы могут насытить поверхности инструментов непосредственно, без промежуточных реакций либо с предшествующей химической реакцией на границе между инструмен-уальным материалом и покрытием, или же в объеме исходных реагентов. ХТМ включает такие методы, как насыщение поверхности инструментальных сталей азотом и углеродом в газофазовых и жидких средах, ионное азотирование и цементация в плазме тлеющего разряда, борирование, интрооксидирование и др. (см. рис. 2). В результате насыщения диффундирующими элементами инструментального материала образуются диффузионные слои, кристаллохимическое строение и свойства которых сильно отличаются от соответствующих параметров инструментального материала. Эти элементы улучшают его поверхностные свойства. Скорость образования, кинетика роста покрытия, его структура и свойства в значительной степени определяются температурой процесса, временем насыщения, параметрами диффузии насыщающих компонентов в инструментальном материале и, наконец, существенно зависят от химического состава, структуры и свойств последнего. [c.9]

Процесс азотирования более длительный, чем процесс цементации из-за меньшей подвижности атомов азота при указанных температурах и продолжается 25—95 ч. Глубина азотированного слоя составляет 0,3—0,7 мм и зависит от температуры процесса и времени выдержки. Ускорение азотирования достигается при использовании тлеющего разряда между анодом и изделием, выполняющим роль катода. В плазме разряда образуются ионы азота, которые насыщают обрабатываемую поверхность. Технология процесса многоступенчатая и трудоемкая. Вначале заготовку улучшают путем закалки и высокого отпуска при температуре, превышающей температуру последующего азотирования. Затем проводят механическую обработку заготовок. Если не все поверхности требуют азотирования, то нх предохраняют лужением или покрывают жидким стеклом. После этих операций проводят непосредственно азотирование и окончательную механическую обработку в виде тонкого шлифования, суиерфиниша или хонингования. [c.128]

Широкое применение получает ионное азотирование с использованием энергии тлеющего разряда. В качестве насыщающей атмосферы выступают аммиак, смесь азота с водородом, очищенный от кислорода азот. При ударе положительно заряженных ионов азота о поверхность катода (деталь) она разогревается. При ионном азоти- [c.462]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...