一种多辉光等离子表面智能冶金设备制造技术

本实用新型专利技术涉及的一种多辉光等离子表面智能冶金设备，包括水冷系统、进气系统、控制系统、电极系统和真空系统，水冷系统、进气系统、电极系统和真空系统分别与控制系统信号连接；水冷系统包括循环水泵和冷却水管，冷却水管与真空炉的腔体连接，电极系统包括供电单元和电极结构，供电单元与控制系统信号连接；电极结构包括2根源极杆和1根阴极杆，2根源极杆均连接有靶材，工件连接阴极杆。本实用新型专利技术的有益效果是：工件处于阴极，电压小，电流高，一方面阴极电压在工件表面处产生的等离子体可以净化、轰击工件，结合高电流提供的加热效果，提升所渗元素的扩散效果；另一方面低电压确保离子在电场作用下渗入并沉积在工件表面。在电场作用下渗入并沉积在工件表面。在电场作用下渗入并沉积在工件表面。

【技术实现步骤摘要】
一种多辉光等离子表面智能冶金设备


[0001]本技术涉及一种多辉光等离子表面智能冶金设备，属于金属材料表面冶金


技术介绍

[0002]在现代世界，由于氧化、磨损、断裂和腐蚀导致的维护和部件过早失效造成了相当大的经济损失，相当于发达经济体国内生产总值(GDP)的3
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4％。众所周知，工程中材料的退化/失效，如磨损和腐蚀，主要由材料的表面性质决定，而不是由整体性质决定。尽管出现了先进的制造工具和新开发的具有独特性能的材料，但材料表面工程领域已经吸引了涉及机械车辆、生物医学、航空航天和海洋领域的科学家和学者的注意力。与管理机械设备完整性的材料块体不同，材料表面控制部件之间的相互作用。由于工业上需要进一步改善材料零件的表面性能，通常采用表面改性技术来克服表面出现的一些失效模式，这已被证实是一种非常明智和合适的方法。表面改性技术，如其名称一样，改变了材料的表面/近表面状态(结构/成分/形态)，这不仅保持了基体材料的一系列质量，而且进一步有利于改善基体材料的合成。基于上述优点，表面改性技术一直是材料表面工程领域的研究热点。到目前为止，有许多表面改性方法被用来改善表面性能。根据是否形成新相，改性技术分为两类：无新相形成(喷丸、喷砂)和新相形成(等离子喷涂、辉光等离子合金化、激光熔覆、热氧化、阳极氧化、磁控溅射、化学气相沉积、搅拌摩擦加工等)。喷丸和喷砂处理方法会使被加工材料表面产生严重的塑性变形，导致基体微观结构、位错密度和材料硬度发生变化；电镀、磁控溅射改性的表面镀层结合力差，常出现镀层剥离的现象；激光熔覆等超高温方式会产生大量残余应力，改变组织结构；化学气相沉积则表面改性时间过长，生产效率低下。
[0003]该技术是以我国学者技术的“双层辉光等离子表面冶金技术”(US Patent4520268、4731539)为基础进行改良。该技术在真空容器中设置源极(欲渗元素)和阴极(工件)，将炉壁作为阳极。阴极和源极通电后产生辉光放电，通过两者之间的电压差引导离子流轰击工件表面，再通过工件本身加热后的热扩散作用使得元素渗入工件内部，形成具有特殊物理和化学性能的表面合金层。该合金层由于元素渗入基体，与基体之间没有明显界面，故而结合强度大幅度提升。

技术实现思路

[0004]为了克服双辉光放电易导致样品边缘效应，非金属功能层的可控性等问题，本技术的目的在于提高原双辉光等离子表面冶金技术的渗镀效率和质量，同时通过多元素共渗以实现结构渗层与功能层可控性和多样性的发展，进而扩大产品的范围及工业化生产的效率。
[0005]本技术涉及的一种多辉光等离子表面智能冶金设备，包括水冷系统、进气系统、控制系统、电极系统和真空系统，所述水冷系统、进气系统、电极系统和真空系统分别于所述控制系统信号连接；
[0006]所述水冷系统包括循环水泵和冷却水管，所述冷却水管与所述真空炉的腔体连接，所述电极系统包括供电单元和电极结构，所述供电单元与所述电极结构电连接，所述供电单元与所述控制系统信号连接；
[0007]所述真空系统包括低真空泵和高真空泵，所述低真空泵通过管道与所述真空炉的内腔连接，所述高真空泵的进气口通过管道连接有电控插板阀，所述电控插板阀通过管道与所述真空炉的内腔连接，在所述真空炉的内腔中设置有真空度检测装置，所述低真空泵、高真空泵、所述电控插板阀和所述真空度检测装置分别与所述控制系统信号连接；
[0008]所述电极结构包括2根源极杆和1根阴极杆，靶材连接其中所述源极杆，工件连接所述阴极杆。
[0009]进一步地，所述真空炉的顶部连接有升降装置，在所述真空炉的一侧开设有用于放入待加工产品的炉门。
[0010]进一步地，所述供电单元包括射频电源和/或脉冲电源。靶材的供电采用射频电源，工件辅以脉冲电源，同时结合阴极脉冲电压在工件表面处产生等离子体的轰击、活化作用，可方便实现非金属功能层和金属基体间的结合，还能实现多种类功能层的制备。
[0011]进一步地，所述控制系统包括恒压调节单元和真空控制单元，所述低真空泵、高真空泵以及所述电控插板阀分别与所述恒压调节单元连接，所述低真空泵、高真空泵以及所述电控插板阀还与所述真空控制单元连接。
[0012]进一步地，所述控制系统还包括稳压单元和温度检测单元，所述稳压单元与所述供电单元连接，所述温度检测单元与设置在所述真空炉中的热电偶连接，所述温度检测单元连接有用于显示所述真空炉中的气温的显示器，所述腔体内还设置有用于对炉内气压进行测试的复合真空计。
[0013]进一步地，所述控制系统包括控制单元和报警单元，所述报警单元与所述控制单元连接，所述恒压调节单元、真空控制单元、稳压单元和温度检测单元分别与所述控制单元信号连接。
[0014]进一步地，所述腔体内设置有第一换热管和第二换热管，所述第一换热管以螺旋的方式设置在所述腔体内，所述第二换热管以螺旋的方式套设在所述待处理的工件上，所述第一换热管和所述第二换热管均通过水流分配器与所述循环管道连接。
[0015]进一步地，所述电极结构还连接有转动结构，所述电极结构跟随所述转动结构转动，所述电极结构与所述控制系统信号连接。
[0016]1.工件处于阴极位置，通常电压小，电流高，一方面高电流提供加热效果增强热扩散作用，另一方面低电压确保离子在电场作用下渗入并沉积在工件表面；
[0017]2.在电极杆底部设有间隙保护结构，间隙宽度一般设为1
‑
5mm，可以用来减少弧光放电的产生，确保工件表面渗层的高均匀、高性能；
[0018]3.两个源极杆均放置欲渗金属，在辉光放电时，两源极杆各自与连接在阴极杆上工件(阴极)形成回路，通过辉光放电溅射出金属元素渗入工件；
[0019]4.为了提高样品的均匀性，还在工件电极处实现了可旋转处理；
[0020]5.拓展性强，后续该装置还能通过增加电极数量继续提高生产效率，增加共渗入元素种类；
[0021]6.可以通过控制系统实现智能自动化控制，将所有模块整合统一，为规范化生产
提供了前提条件，可部分取代传统气相沉积设备，在绿色环保的同时，大幅度降低生产成本，缩短生产周期，在钢铁、核工业、航空航天、军工等方面都有巨大的市场前景。
[0022]为让本技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为多辉光等离子表面冶金智能设备结构示意图；
[0025]图2为多辉光等离子表面冶金工作系统示意图。
[0026]1、真空炉；2、水冷系统；3、进气系统；4、控制系统；5、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多辉光等离子表面智能冶金设备，其特征在于：包括水冷系统、进气系统、控制系统、电极系统和真空系统，所述水冷系统、进气系统、电极系统和真空系统分别于所述控制系统信号连接；所述水冷系统包括循环水泵和冷却水管，所述冷却水管与真空炉的腔体连接，所述电极系统包括供电单元和电极结构，所述供单元与所述电极结构电连接，所述供电单元与所述控制系统信号连接；所述真空系统包括低真空泵和高真空泵，所述低真空泵通过管道与所述真空炉的内腔连接，所述高真空泵的进气口通过管道连接有电控插板阀，所述电控插板阀通过管道与所述真空炉的内腔连接，在所述真空炉的内腔中设置有真空度检测装置，所述低真空泵、高真空泵、所述电控插板阀和所述真空度检测装置分别与所述控制系统信号连接；所述电极结构包括2根源极杆和1根阴极杆，靶材连接其中所述源极杆，工件连接所述阴极杆。2.根据权利要求1所述的多辉光等离子表面智能冶金设备，其特征在于：所述真空炉侧面连接有升降装置，在所述真空炉的另一侧开设有用于放入待加工产品的炉门，可实现灵活装卸样品。3.根据权利要求1所述的多辉光等离子表面智能冶金设备，其特征在于：所述供电单元包括射频电源和/或脉冲电源。4.根据权利要求1所述的多辉光等离子表面智能冶金设备，其特征在于：所述控制系统包括恒压调节单元和真空控制单元，所述低真空泵、高真空泵以及所述电控插板阀分别与所述恒压调节单元连接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴红艳，胡磊，陈睿，张成远，张斌，徐重，
申请(专利权)人：苏州襄行辉光技术有限公司，
类型：新型
国别省市：