空心陰極離子滲金屬裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種空心陰極離子滲金屬裝置，它包括真空滲金屬室，與滲金屬室相連接的充氣管路和抽真空機組，位于滲金屬室的陽極板、裝有滲金屬材料的陰極筒、工件；直流偏壓電源和空心陰極放電電源；其特征在于：滲金屬材料與工件相互分離，滲金屬材料和陰極筒作為第一陰極，工件作為第二陰極，陽極板位于第一陰極的一端或兩端與第一陰極相對應的位置，陽極板與第一陰極組成獨立工作的空心陰極組件。大截面筒管工件，其內腔作為滲金屬室。該裝置結構簡單，被滲工件與滲入材料兩者電位能單獨調節，用于各種尺寸的機械零件及鋼板、鋼管工件的滲金屬。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于金屬材料表面改性處理技術范疇，具體地說是一種空心陰極離子滲金屬裝置。
技術介紹
在各種工業應用中，金屬零部件的表面性能，如硬度、耐磨性、耐腐蝕性等對機器設備具有十分重要的意義。金屬材料的表面改性是通過改變材料表面的成份、金相結構來改變它們的功能。至今已發展出許多表面改性方法，如輝光離子氮化、離子鍍膜等，這些方法在生產上得到了廣泛應用，并且正在進行深入研究，目前這些技術所處理的金屬表面層或沉積的金屬表面層所形成的表面合金層都比較薄。離子滲金屬技術是一種新的表面合金化方法，在我國，離子滲金屬技術的研究始于上世紀八十年代初，近十年來才得到了發展。它是利用氣體輝光放電原理把欲滲的金屬材料和被滲工件加熱到高溫的同時，通過粒子擴散過程，把各種金屬或/和非金屬，如鎢、鉬、鉻、鈦、鎳、石墨等滲入到普通鋼或其它金屬的工件中去，在工件的表面形成一層較厚的合金層，可達幾十微米到幾百微米厚，以改變這些工件材料的物理、化學性能，大大強化金屬表面，延長它們的使用壽命。另外，由于稀有金屬、貴金屬的不斷減少及其成本的不斷提高，用盡可能少的這類金屬元素滲入到零件中去，進而提高其耐溫、耐磨、耐蝕性能，使其不易損壞，可以達到節省材料、降低成本之目的。公開號為CN85106757A，名稱為“強光離子滲金屬及其方法”的中國專利技術專利，公開了一種后來被業內稱之為桶形陰極滲金屬設備，該設備的電極主要由陽極和陰極組成，它把工件和欲滲入金屬的碎片一起放入一端開口的桶形陰極靶內，三者處于同一電位，此裝置對滲入金屬種類不受限制，在滲金屬過程中，不需要附加的加熱源對工件進行加熱。但當輝光放電發生以后，由于碎片形或螺旋形的滲入金屬是和工件放在一起，它們都處于很高、但不一定均勻的溫度下，工件會產生變形，并且滲層厚度在工件表面各點處可能不均勻。以公開號CN85102057A，名稱為“等離子表面冶金方法及設備”的中國專利技術專利為代表的多項專利，采用雙層輝光離子滲金屬技術，在陽極與陰極之間增加了源極，把滲入金屬與被滲工件分開了，但由于電極組合的結構形式及其尺寸所限制，它只能處理一些小尺寸的工件，而且金屬滲入效率比較低。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于提供一種能將滲入金屬與被滲工件分開、兩者的溫度能分別控制、兩者的電位能夠分別調節、被滲工件溫度均勻的空心陰極離子滲金屬裝置。為了解決所述技術問題，本專利技術采取的第一技術方案是一種空心陰極離子滲金屬裝置，包括真空的滲金屬室，與滲金屬室相連接的充氣管路和抽真空機組，位于滲金屬室的陽極板、裝有滲金屬材料的陰極筒、工件，直流偏壓電源和空心陰極放電電源；其特征在于滲金屬材料與工件相互分離，滲金屬材料和陰極筒作為第一陰極，工件作為第二陰極，陽極板位于第一陰極的一端或兩端與第一陰極相對應的位置，陽極板與第一陰極組成獨立工作的空心陰極組件，直流偏壓電源的負極與第二陰極相接，空心陰極放電電源的負極與第一陰極相接，直流偏壓電源的正極和空心陰極放電電源的正極均與陽極板相連接。對于較長大管孔的筒管狀工件的內表面滲金屬，本專利技術采取的第二技術方案是一種空心陰極離子滲金屬裝置，包括充氣管路、抽真空機組，陽極板，裝有滲金屬材料的網狀陰極筒、工件，直流偏壓電源和空心陰極放電電源，其特征在于筒管狀工件內腔是滲金屬室，滲金屬材料和陰極筒作為第一陰極，工件作為第二陰極，陽極板位于第一陰極的一端或兩端與第一陰極相對應的位置，陽極板與第一陰極組成獨立工作的空心陰極組件，直流偏壓電源的負極與第二陰極相接，空心陰極放電電源的負極與第一陰極相接，直流偏壓電源的正極和空心陰極放電電源的正極均與陽極板相連接，陽極板，滲金屬材料位于筒管狀工件內腔，充氣管路、抽真空機組與筒管狀工件內腔相連接。本專利技術的空心陰極離子滲金屬裝置，所述的滲金屬材料是螺旋狀金屬絲或是管狀、柱形、條形料；容納滲金屬材料的容器即陰極筒，是與滲金屬材料相同材質的金屬網筒或金屬筒。本專利技術的實質在于陽極與第一陰極組成獨立工作的空心陰極組件，作為第二陰極的被滲工件與作為滲金屬材料來源的第一陰極是彼此分開的。在真空狀態下，利用空心陰極組件的空心陰極放電效應，把滲金屬材料的原子濺射出來。由于作為第二陰極的被滲工件與作為滲金屬材料來源的第一陰極是彼此分開的，兩者的電位能單獨調節，將被滲工件處于比第一陰極更負的電位，使濺射出來的金屬材料的原子被電離，加速到達工件、擴散進入已被加熱的工件表面內，實現滲金屬過程。也由于兩者的電位能單獨調節，兩者處于受控狀態，通過調節陽極與第一陰極之間的電壓和陽極與第二陰極之間的電壓，來實現滲金屬或者鍍膜，從而在工件表面的一定深度內或/和在工件表面覆蓋上具有特殊物理、化學性能的合金層，其厚度可達幾十微米到幾百微米。也由于作為第一陰極的陰極筒和均勻排列的滲金屬材料與作為第二陰極的被滲工件在空間位置上是彼此分開的，通過空心陰極放電電源和直流偏壓電源分別對第一陰極和第二陰極的電壓單獨進行調節，因此，工件的加熱溫度是均勻的、可以控制的。另外，滲金屬材料的數量可以增多，容納它們的陰極筒，即金屬桶或金屬絲網筒的截面尺寸可以增大，從而本專利技術的空心陰極組件的放電功率可以增大很多，功率范圍可從幾千瓦到幾百千瓦。本專利技術的優點1、本專利技術的空心陰極離子滲金屬裝置結構簡單，容納的滲金屬材料多，空心陰極放電時產生的金屬濺射量大，使用壽命長，金屬滲入效率高，放電功率范圍可從幾千瓦到幾百千瓦。2、工件加熱不需要附加的電阻加熱源，對滲透入的金屬也不需要另外的離化源。3、既可以對不同尺寸的機械零件表面進行滲金屬處理，又可以對長度尺寸較大的，比如低價格的碳鋼鋼板、鋼軌等材料外表面滲金屬處理，還可以對管材的內壁進行滲金屬處理；不但能夠滲入各種不同的金屬，還能夠滲入各種不同的導電非金屬；既能夠滲入單一元素，也能夠滲入多種元素；從而得到具有特殊物理、化學性能、表面合金化、高價值的零件或材料，具有廣泛的適應性和良好的經濟效益。附圖說明圖1是本專利技術用于工件外表面滲金屬的結構示意圖，圖2是本專利技術用于較長工件外表面滲金屬的結構示意圖， 圖3是本專利技術用于工件內表面滲金屬的結構示意圖，圖4是本專利技術用于較長工件內表面滲金屬的結構示意圖。圖中1-陽極，2-裝有滲金屬材料的陰極筒，也叫第一陰極，3-工件，也叫第二陰極，4-工件支座，5-直流偏壓電源，6-空心陰極放電電源，7-滲金屬室，8-抽真空機組，9-充氣管路，10-陰極支座，11-旋轉機構，12-過渡真空室。具體實施例方式實施例1如圖1所示這是一種用于對工件的外表面進行滲金屬的空心陰極離子滲金屬裝置，它包括真空的滲金屬室7，與滲金屬室7相連接的充氣管路9和抽真空機組8，位于滲金屬室7內的陽極板1、滲金屬材料和陰極筒2、工件3、工件支座4，直流偏壓電源5和空心陰極放電電源6；裝有滲金屬材料的陰極筒2與工件3相互分離，工件3放置在位于裝有滲金屬材料的陰極筒2中央的工件支座4上，工件支座4與工件3電位相同，裝有滲金屬材料的陰極筒2與滲金屬材料電位相同；滲金屬材料和陰極筒作為第一陰極，工件3作為第二陰極，陽極板1位于第一陰極2的上方與第一陰極2相對應的位置，陽極1與第一陰極2組成獨立工作的空心陰極組件，直流偏壓電源5的負極與第二陰極3相接，空心陰極放電電源6的負極與第一陰極2相接本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種空心陰極離子滲金屬裝置，包括真空的滲金屬室，與滲金屬室相連接的充氣管路和抽真空機組，位于滲金屬室內的陽極板、裝有滲金屬材料的陰極筒、工件，直流偏壓電源和空心陰極放電電源；其特征在于：所述滲金屬材料與所述工件（３）相互分離，所述滲金屬材料和所述陰極筒（２）作為第一陰極，所述工件（３）作為第二陰極，陽極板（１）位于所述第一陰極（２）的一端或兩端與所述第一陰極（２）相對應的位置，所述陽極板（１）與所述第一陰極（２）組成獨立工作的空心陰極組件，所述直流偏壓電源（５）的負極與所述第二陰極（３）相接，所述空心陰極放電電源（６）的負極與所述第一陰極（２）相接，所述直流偏壓電源（５）的正極和所述空心陰極放電電源（６）的正極均與所述陽極板（１）相連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏正勛，夏小勇，
申請(專利權)人：夏小勇，
類型：發明
國別省市：62[中國|甘肅]