Back


IWIS 2016 - Catalogue

Invention information


CategoryC - Mechanics and general engineering / Mechanika i inżynieria ogólna

Title of invention
 The innovative process of nitriding in a plasma glow discharge of pure titanium using the method with active screen.
Invention discription
 Application of active screen in the nitriding process in a plasma glow discharge permits to minimize or overcome the major technological problems occurring in the classical ion nitriding, such as edge effect or the occurrence of cathode cavity. A preferred aspect is the reduced impact of the shape elements of the temperature distribution. The polarity of the active screen causes additional voltage pulses, the value of which is several times greater than the voltage that occur during nitriding at the cathode (without active screen), resulting in ions as well as other active ingredients plasma achieve high values of kinetic energy (of the order of several hundred electron volts). The processes result in implant of the active ingredients in the plasma-nitrided surface of the element to produce a non-equilibrium zone supersaturated with nitrogen, which facilitates the diffusion of nitrogen into the substrate. In the case of nitriding of titanium and its alloys, in spite of the low temperature nature of the nitriding process, the application screen active in the process of nitriding the cathode to increase the temperature of the substrate which results in the formation of nitrided layers on the surface of the workpiece in an environment of plasma and on the surface directly adjacent to the substrate (cathode).

Title of invention
 Innowacyjny proces azotowania tytanu technicznego w plazmie wyładowania jarzeniowego z zastosowaniem metody active screen.
Invention discription
 Zastosowanie metody active screen w procesach azotowania w plazmie wyładowania jarzeniowego, umożliwia zminimalizowanie lub też zniwelowanie głównych problemów technologicznych występujących w klasycznym azotowaniu jarzeniowym, takich jak efekt krawędziowy, czy też występowanie katod wnękowych. Korzystnym aspektem jest również zniwelowanie wpływu kształtu elementów na rozkład temperatury podczas procesu. Polaryzacja ekranu aktywnego powoduje powstawanie dodatkowych impulsów napięcia, których wartość jest kilkukrotnie większa niż napięć występujących podczas azotowania na katodzie (bez ekranu aktywnego), w efekcie czego jony a także inne składniki aktywne plazmy uzyskują duże wartości energii kinetycznej (rzędu kilkuset elektronowoltów). Zachodzące procesy powodują implantowanie aktywnych składników plazmy w powierzchnię azotowanego elementu, tworząc nierównowagową strefę przesyconą azotem, co ułatwia dyfuzję azotu w głąb podłoża. W przypadku azotowania tytanu i jego stopów, pomimo niskotemperaturowego charakteru procesu azotowania, zastosowanie ekranu aktywnego w procesie azotowania katodowego powoduje podwyższenie temperatury podłoża, czego skutkiem jest tworzenie się warstw azotowanych zarówno na powierzchni obrabianego elementu w środowisku plazmy, ale również na powierzchni przylegającej bezpośrednio do podłoża (katody).
Patent
Patent Application
Date of Patent Application

Owner of the Invention

Name of company / organization / institution / individual
English:Czestochowa University of Technology, Institute of Materials Engineering
Polish:Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej
InventorsFirst Name, Last Name, Academic degree
M. Pilarska,
K. Ryszko,
T. Frączek,
M. Ogórek,