Спосіб нанесення поверхневого шару на вироби з металів та пристрій для його здійснення

1. Спосіб нанесення поверхневого шару на вироби з металу, що включає дію на нього насичуючого середовища у вигляді перегрітої пари водного розчину солей металів протягом 30-40 C2 2 (19) 1 3 При незаперечній перевазі даного рішення йому притаманні такі недоліки: Даний процес потребує наявність іонів солей металів у насичуючому середовищі поблизу оброблюваної поверхні в кількості, достатній для забезпечення технологічного процесу протягом усього робочого часу. Водний розчин солей металів містить молекули води й іони солей. Коли вода випаровується в зоні оброблюваної поверхні виробу під впливом температури 550-600 С іони солей переходять у стан нейтральних молекул і інтенсивність керування процесом нанесення на поверхню виробу інгредієнтів насичуючого середовища за допомогою електричного поля значно зменшується. У результаті товщина з формованого поверхневого шару виробу може бути досягнута шляхом більш тривалого процесу, але якість поверхневого шару виробу, що досягалася при первісному кількісному співвідношенні іонів і молекул у водному розчині, не може бути досягнута. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу нанесення поверхневого шару на вироби з металу шляхом відновлення кількості іонів солей металів, що перейшли в нейтральні молекули в зоні поверхні виробу і забезпечення заданого складу поверхневого шару та експлуатаційних властивостей виробу, що насичується. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомому способі нанесення поверхневого шару на виріб з металу, що включає дію на нього насичуючого середовища при температурі перегрітої пари водного розчину солей металів у плині 30-40 хвилин, здійснюють в електричному полі, відповідно до винаходу напругу електричного поля в зоні оброблюваної поверхні виробу створюють достатньою для утворення електричного розряду між електродом і поверхнею виробу, що обробляється. Реалізація даної пропозиції дозволяє іонізувати нейтральні молекули й одержати високу концентрацію іонів у зоні поверхні виробу, що обробляється. Таким чином, візьмемо той же склад насичуючого середовища, що й у прототипі. Мідний купо+ рос CuSO4+H2O(Cu(OH)2; CuSO4; H2SO4; H2OS ) водний розчин середовища, що насичує. Іонний 2+ 12+ 22його склад Сu +2ОН ; Сu +SO4 ; 2Н2+SO4 . Як насичуюче середовище використовують гази або рідини, атоми молекул яких здатні до структуроутворення в кристалічних ґратах металу (наприклад азот, спирти і т.п.). В будь-якому середовищі завжди присутня невелика кількість іонів. Відповідно до винаходу процес ведуть під електричною напругою. Зразок знаходиться під позитивним потенціалом і до нього рухаються не12гативні іони і молекули: 2OН ; SO4 ; H2O. На даному етапі процесу кількість цих іонів незначна, оскільки вони перейшли в стан нейтральних молекул. І тоді відповідно до винаходу напругу підвищують до утворення електричного розряду, який електрично нейтральні молекули переводить у стан іонів. Нова ознака способу використання електричного розряду для відновлення кількості іонів у зоні 96055 4 насичення поверхні виробу знаходиться в причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом відновлення кількості іонів солей металів, що перейшли в нейтральні молекули і забезпечення заданого складу поверхневого шару та експлуатаційних властивостей виробу, що насичується. Для реалізації цього способу пропонується пристрій. Відомий пристрій (патент України № 25737 А) для нанесення поверхневого шару на вироби з металів утримує футеровану камеру з розміщеними в ній нагрівальними елементами, реторту, встановлену в камері на підставці, термопару, розташовану в реторті, пароутворювач, що за допомогою Г-подібної трубки з'єднаний з розпилювачем пари. Підведення розчину відбувається з ємності через реле тиску, з'єднаної з повітряною магістраллю, реторта з'єднана з трубопроводом виходу пари, на якому встановлене реле тиску і манометр. У кришці камери реторти виконаний отвір, у який впресовано діелектричне ізоляційне кільце, у якому закріплений металевий електрод із провідником усередині реторти (до якого кріпиться виріб). Електрод включений в електричний ланцюг від джерела напруги на корпус реторти через амперметр, потенціометр і вимикач. У цьому пристрої не передбачена можливість створення електричного розряду в зоні оброблювальної поверхні для перетворення електрично нейтральних молекул в іони. В основу винаходу поставлена задача створення можливості електричного розряду біля поверхні виробу та підвищення його експлуатаційних властивостей. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому пристрої для нанесення поверхневого шару на вироби з металів, що містить футеровану камеру з кришкою і розташовані в ній реторту, нагрівальні елементи, термопару і розпилювач пари, з'єднаний з пароутворювачем трубопроводом, у кришці виконаний отвір із запресованим у ньому діелектричним кільцем і розташованим у ньому електродом, відповідно до винаходу один кінець зазначеного електрода зв'язаний з виробом, а другий кінець із джерелом напруги, електровимірювальними приладами і через корпус реторти зв'язаний з іншим електродом у свою чергу закріпленим на трикоординатному пристрої переміщення. Схема пристрою, що заявляється, показана на рисунку, де 1 - камера, 2 - підставка, 3 - Г-подібна трубка, 4 - реторта, 5 - термодатчик, 6 - реле тиску, 7 - трубопровід виводу пари, 8 - манометр, 9 амперметр, 10 - змінний опір, 11 - вольтметр, 12 потенціометр, 13 - джерело електричної напруги, 14 - вимикач, 15 - електрод, 16 - діелектричне кільце, 17 - пароутворювач, 18 - повітряна магістраль, 19 - ємність, 20 - реле тиску, 21 - кришка, 22 - електричний провідник, 23 - виріб, 24 - електричний провідник, 25 - електрод, 26 - трикоординатний пристрій переміщення, 27 - нагрівальні елементи, 28 - розпилювач пари. Пристрій працює в такий спосіб: Піч нагрівають до температури 450-600 °С з допомогою нагрівальних елементів 27, потім з єм 5 ності 19, з'єднаної з магістраллю 18, через реле тиску 20 подають приготовлений розчин необхідного складу в пароутворювач 17 у кількості, необхідної для одержання пари робочих параметрів. Перегріта пара водного розчину солей металу через розпилювач пари 28 подає в реторту 4 молекули солей металів і води. Температура в печі контролюється термопарою 5. Одночасно з подачею приготовленого розчину в пароутворювач 17 за допомогою вимикача 14 замикають електричне коло утримуюче джерело напруги 13, змінний опір 10 і потенціометр 12. Потенціометром 12 установлюють величину напруги, при якій між електродом 25 і поверхнею виробу 23 виникає стійкий електричний розряд. Додатковим змінним опором 10, установлюють силу робочого струму. Величина напруги контролюється вольтметром 11, а сила струму - амперметром 9. Один з потенціалів джерела напруги (наприклад від'ємний) через електрод 15 поданий на виріб 23, другий потенціал джерела напруги (наприклад позитивний) через реторту 4 і провідник 24, поданий на робочий електрод 25. У результаті джерело напруги створить усередині реторти неоднорідне електричне поле, яке Комп’ютерна верстка А. Крулевський 96055 6 матиме найбільші значення напруженості в просторі, розташованому між електродом 25 і поверхнею виробу 23. Електричне поле, відповідно до закону Кулона прискорює рух вільних електронів до енергій, при яких можлива іонізація молекул. Прискорені електрони іонізують атоми і молекули солей металів, у результаті чого в просторі між електродом 25 і виробом 24 виникне електричний розряд. Позитивні іони під впливом електричного поля притягаються до негативно зарядженого виробу і формують на невеликій ділянці виробу поверхневий шар заданого складу і властивості. Переміщення електрода 25 уздовж поверхні виробу 23 дозволяє наносити поверхневий шар по всій поверхні виробу. Таким чином, введення в конструкцію пристрою нових конструктивних ознак дозволило створити електричний розряд біля поверхні виробу й одержати технічний результат, який є прямим наслідком новизни конструкції. У цьому і полягає причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак винаходу і технічним результатом. Із вивчених патентних та технічних літературних джерел авторам не відомі пристрої з аналогічними ознаками і технічним результатом, що досягається. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601