辉光放电辅助加热离子化学热处理炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102011087A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102011087A(43)申请公布日2011.04.13(21)申请号201010515695.9(22)申请日2010.10.11(71)申请人青岛科技大学地址266042山东省青岛市四方区郑州路53号(72)发明人赵程郑少梅(51)Int.Cl.C23C8/36(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称辉光放电辅助加热离子化学热处理炉(57)摘要本发明公开了一种辉光放电辅助加热离子化学热处理炉，在炉体(2)的真空室内放置一钢制圆筒(4)，欲处理的工件(5)摆放在工作台上(6)上，圆筒、工作台、炉体之间相互绝缘。离子化学热处理前，先通过转换开关(8)将离子化学热处理炉的直流电源(1)负极接在圆筒上，圆筒产生辉光放电并被加热，利用圆筒的热辐射对工件进行预热。待工件达到预热温度后，将直流电源的负极切换到工作台上，工件开始辉光放电加热并进行离子化学热处理，这样可以缩短工件溅射清理的时间，防止直流电源因过流损坏。在离子化学热处理过程中，圆筒与工件也可以同时接直流电源的负极，依靠圆筒的辅助加热提高工件温度均匀性，并解决了工件测温难的问题。CN10287ACCNN102011087102011090AA权利要求书1/1页1.一种辉光放电辅助加热离子化学热处理炉，包括直流辉光放电电源(1)、炉体(2)、隔热屏(3)、供气系统(7)、温度控制系统(9)和真空控制系统(10)，欲处理工件(5)摆放在炉内工作台(6)上，其特征在于在炉内靠近炉壁的部位放置一个钢制薄壁圆筒(4)，工作台置于圆筒的中间，圆筒、工作台、炉体之间相互绝缘，直流电源的正极接在炉体外壳上，并接地保护，直流电源的负极通过转换开关(8)与圆筒相接，使圆筒产生辉光放电并被加热，工件在圆筒的热辐射作用下被加热；待工件达到预热温度后，通过转换开关将直流电源的负极切换到工作台上，工件开始辉光放电加热并进行离子化学热处理。2.根据权利要求1所述的一种辉光放电辅助加热离子化学热处理炉，其特征在于接在圆筒上的直流电源与接在工作台上的直流电源为离子化学热处理炉本身同一直流辉光放电电源。3.根据权利要求1所述的一种辉光放电辅助加热离子化学热处理炉，其特征在于圆筒的筒体也可以采用钢制网状结构。4.根据权利要求1所述的一种辉光放电辅助加热离子化学热处理炉，其特征在于在离子化学热处理过程中，圆筒与工件可以同时与直流电源的负极相接。2CCNN102011087102011090AA说明书1/3页辉光放电辅助加热离子化学热处理炉技术领域[0001]本发明属于一种金属材料表面离子化学热处理装置，更具体地说它是一种带有辉光辅助加热功能的离子化学热处理装置。背景技术[0002]离子化学热处理包括离子渗氮、渗碳、氮碳共渗、渗硫、渗金属、等离子体化学气相沉积等。它是将欲处理的工件置于离子化学热处理炉的真空室内，工件接直流辉光放电电源的负极，炉体接正极。在直流电场作用下，炉内气体发生辉光放电，生成的正离子轰击阴极(工件)的表面，将工件加热到所需要的化学热处理温度(一般在400～600℃之间)，同时气体辉光放电激活了反应气体，在工件表面发生一系列的物理化学反应，达到工件表面改性处理的目的。[0003]在辉光放电的初始阶段，由于工件表面不可避免地存在一些未清洗干净的污物，如棉花毛、油污、锈斑等，工件表面打弧十分频繁，容易烧伤工件表面，大电流的弧光放电也容易损坏直流辉光放电电源，这时应采取低直流电压、低真空室气体压强的办法，缓慢升高工件的温度。当工件被加热到约350℃以上后，打弧现象逐渐消失，这时可以升高直流电压和炉内气体压强，将工件快速加热到离子化学热处理所需要的温度。离子化学热处理前的溅射清理时间取决于装炉前工件表面的清洗程度和工件的装炉量，一般为数小时之多，是影响离子化学热处理周期的重要因素。[0004]为了减少工件溅射清理时间，除了加强装炉前工件表面的清洗工作外，有的离子化学热处理炉安装了电阻辅助加热装置，如外辅助加热式离子轰击热处理炉(中国专利99217521.6)和内辅助加热式离子氮化炉(http://www.whrcl.com)。在工件接通直流电源产生辉光放电前，先利用装在炉外或炉内的电阻辅助加热装置将工件预热到一定高的温度，待工件表面的污物烘烤干净后再接通直流电源，这时工件表面就很少会出现打弧现象，大大缩短了离子化学热处理的周期。[0005]但是，离子化学热处理炉的电阻辅助加热也有一些不足之处，如外辅助加热式离子化学热处理炉的加热效率低、炉体结构复杂、维护困难；而内辅助电阻加热装置要占据炉内较大的有效工作空间，电阻加热器若直接采用交流三相380V供电不安全，采用低电压大电流供电