一种弧光放电离子渗氮技术和渗氮炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112210747A(43)申请公布日2021.01.12(21)申请号201910627083.X(22)申请日2019.07.12(71)申请人王福贞地址100102北京市朝阳区望京大西洋新城503楼1A(72)发明人王福贞(51)Int.Cl.C23C8/38(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种弧光放电离子渗氮技术和渗氮炉(57)摘要本发明公开了一种弧光放电离子渗氮技术和渗氮炉。在炉顶或炉壁安装阴极电弧源，用阴极电弧源产生的弧光等离子体中的电子流把氮气电离，用获得高密度的氮离子对工件进行清洗和进行弧光放电离子渗氮。渗氮速度比辉光放电离子渗氮的速度快。是一种把弧光放电等离子体引入表面冶金的技术。CN112210747ACN112210747A权利要求书1/1页1.一种弧光放电离子渗氮技术和渗氮炉，包括渗氮炉炉体、工件架、阴极电弧源和与之对应的阳极，其特征在于：渗氮炉炉体由不锈钢制作；所述阴极电弧源可以安装在渗氮炉顶部或侧边；所述的阴极电弧源和与之相对应阳极，工作时分别接弧电源的负极和正极；渗氮前，用阴极电弧源产生的电子流把通入的氮气、氢气电离，用高密度的氩离子、氢离子清洗工件；渗氮时，仍然用阴极电弧源产生的电子流把氮气电离，用高密度的氮离子进行弧光放电离子渗氮。2.根据权利要求1所述的弧光放电离子渗氮炉，其特征在于：渗氮炉炉体由不锈钢制作，可以是钟罩形、开门形、筒状形。3.根据权利要求1所述的弧光放电离子渗氮炉，其特征在于：渗氮炉内设置工件架，可以是固定的托盘，也可以是旋转机构，工件架接工件电源的负极。4.根据权利要求1所述的弧光放电离子渗氮炉，其特征在于：渗氮炉炉顶或炉体上配置阴极电弧源，阴极电弧源的靶材是钛靶。5.根据权利要求1所述的弧光放电离子渗氮炉，其特征在于：渗氮炉上安装的阴极电弧源可以是小圆形阴极电弧源，也可以是矩形平面大弧源或柱状阴极电弧源。6.根据权利要求1所述的弧光放电离子渗氮炉，其特征在于：与顶部阴极电弧源相对应的阳极设置在渗氮炉的下方；与壁上安装的阴极电弧源相对应的阳极设置在工件架的另一侧。7.根据权利要求1所述的弧光放电离子渗氮炉，其特征在于：渗氮前从进气口通入氮气、氢气，真空度2Pa左右，工件加负电压，电压200V——400V左右。开启阴极电弧源产生弧光放电，用弧光电子流把氮气、氢气电离，用氩离子、氢离子清洗工件。8.根据权利要求1所述的弧光放电离子渗氮炉，其特征在于：渗氮时，阴极电弧源仍然开启，用弧光电子流把氮气电离，用氮离子进行弧光放电离子渗氮。9.根据权利要求1所述的弧光放电离子渗氮炉，其特征在于：根据工件的工作需要进行400℃左右的低温渗氮和560℃左右的高温渗氮。10.根据权利要求1所述的弧光放电离子渗氮炉，其特征在于：所述的阳极与地绝缘，其形状可以是板状、管状、棒状、网状。11.根据权利要求1所述的弧光放电离子渗氮炉，其特征在于：所述工件电源是直流加脉冲电源，阴极电弧源配置弧电源。12.根据权利要求1所述的弧光放电离子渗氮炉，其特征在于：所述渗氮炉配置抽真空系统、进气系统、测温系统。2CN112210747A说明书1/3页一种弧光放电离子渗氮技术和渗氮炉技术领域[0001]本发明属于离子化学热处理设备。特别涉及一种弧光放电离子渗氮技术和渗氮炉。背景技术[0002]几十年来离子化学热处理中的辉光放电离子渗氮在提高零件表面的硬度、耐磨性方面发挥了很大作用。在高端加工制造业被广泛应用。虽然辉光放电离子渗氮比气体渗氮的速度快，但由于辉光放电等离子体密度低，一般为mA/mm2，渗氮的生产周期仍然比较长，约几十小时。荷兰的Hauzer公司利用热丝弧枪发射的弧光放电等离子体中的电子流把氮气电离，用获得高密度的弧光氮离子流进行渗氮，从而提高渗氮速度，生产周期降到几小时。目前国内外还没有用阴极电弧源产生的弧光放电的等离子体中的电子流把氮气电离，用高密度的氮离子进行渗氮的技术和渗氮炉。近些年来在真空镀膜设备中，阴极电弧源除了作为镀膜过程中的镀膜源使用之外，还用来对镀膜前的工件进行清洗。利用阴极电弧源产生的弧光放电等离子体中的电子流把氩气电离，用高密度的氩离子清洗工件。一般用辉光放电产生的氩离子清洗工件时，工件上的偏流密度很小，为mA/mm2，而弧光放电的电流密度为100A/mm2。对直径为1000mm的镀膜机来说，采用辉光放电氩离子清洗工件，对于1米左右的镀膜室，工件上的偏流在2A左右。而用阴极电弧源产生的弧光放电氩离子进行工件清洗时，由于获得的氩离子密度很大，工件偏流在10A以上，提高了放电空间的等离子体密度。清洗效果大大提高。目前，国内外还没有采用阴极电弧源作为激励弧光放电源的离子渗氮技术和