СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ В ПЛАЗМЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА

Способ азотирования сталей и сплавов в плазме электронного пучка низких энергий (0,1-1 кэВ), формируемого в результате отбора электронов из плазмы газового разряда низкого давления (0,01-1 Па) непрерывного или импульсно-периодического режима действия между катодом и анодом и ускорения электронов разностью потенциалов между анодом и заземленными стенками плазменной камеры, в которой электронный пучок производит нагрев расположенных в области дрейфа пучка изделий из сталей и сплавов до температур, обеспечивающих термическую диффузию атомов газовой среды в объем изделий, и одновременную ионизацию газовой среды низкого давления, состоящей из азота или смеси азота и, по крайней мере, одного из таких газов, как аргон, неон, гелий, или водород,
отличающийся тем, что для генерации эмитирующей электроны плазмы используется дуговой или тлеющий низковольтный разряд с холодным катодом, часть анода разряда выполняется в виде мелкоструктурной сетки, а ускорение электронов и формирование электронного пучка с большим поперечным сечением с возможностью изменения в широком диапазоне значений тока пучка и энергии электронов происходит в слое пространственного заряда между плазмой газового разряда, положение эмитирующей поверхности которой стабилизировано мелкоструктурной сеткой, и подвижным анодом, которым является плазма, создаваемая низкоэнергетичным электронным пучком в плазменной камере,
причем предварительную очистку поверхности помещенных в плазменную камеру изделий от оксидных пленок обеспечивают подачей отрицательного относительно заземленных стенок плазменной камеры напряжения смещения 100-500 В, необходимого для эффективного распыления оксидных пленок ионами из плазмы аргона или смеси азота и, по крайней мере, одного из таких газов, как аргон, неон, гелий, или водород;
процесс азотирования ведется при низком (0-150 В) отрицательном напряжении смещения изделий относительно заземленных стенок плазменной камеры, необходимом для очистки поверхности изделий от оксидных пленок и других загрязнений, образованных в процессе азотирования изделий, или плавающем потенциале изделий из сталей и сплавов, при этом температуру изделий задают изменением плотности мощности электронного пучка посредством регулировки ускоряющей электроны разности потенциалов между анодом и заземленными стенками плазменной камеры и/или тока электронного пучка, диапазон изменения которого в системах с плазменным катодом с сеточной стабилизацией определяется величиной тока разряда низкого давления между катодом и анодом, размером ячеек мелкоструктурной сетки и давлением газовой смеси, что позволяет производить быстрый нагрев изделий из сталей и сплавов до рабочих температур, обеспечивающих диффузию атомов азота в объем изделий, путем повышения мощности электронного пучка на начальном этапе нагрева изделий.