[发明专利]用于工件的热化学硬化的方法和设备

权利要求书

1.用于工件的热化学硬化的设备，它包含：

－m个低压加热室，且m＝2、3、4、5、6、7、8、9或10；

－与所述低压加热室相连的供气装置，设置所述供气装置用于为所述低压加热室提供一种或更多种气体，所述气体选自N₂，选自C₂H₂、CO₂和CH₄的含碳的供体气体，以及选自H₂和氩的载体气体；

－转移室，它与每个低压加热室以及闸室和淬火室或双功能的闸－淬火室相连；或

－闸室和淬火室，它们分别可运动并可以与每个低压加热室相连；或

－双功能的闸－淬火室，它是可运动的并可以与每个低压加热室相连；

其特征在于，

一个或多个低压加热室与供电装置相连，并且设置其用于在具有N₂作为供体气体的含氮气体气氛中，在超过800℃的温度和小于100毫巴的压力下产生放电等离子体。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于，设置所述供电装置用于以200V至1000V的直流电压、10A至200A的直流电流和2kVA至200kVA的连续功率操作放电等离子体。

3.根据权利要求1或2的设备，其特征在于，设置所述供电装置用于以脉冲直流电压进行操作。

4.根据权利要求3的设备，其特征在于，设置所述供电装置用于以脉冲直流电压并结合点火脉冲进行操作。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，一个或多个低压加热室配备有有源栅极。

6.用于工件的热化学硬化的方法，所述方法以可变的顺序包括：

－一个或多个渗碳步骤，均在压力小于50毫巴的含碳的气体气氛中实施，其中所述工件保持在900℃至1050℃的温度；或者一个或多个渗碳步骤，均在压力小于50毫巴的含碳的气体气氛中实施，其中所述工件保持在900℃至1050℃的温度，以及一个或多个扩散步骤，均在压力小于100毫巴的气体气氛中实施；

－一个或多个渗氮步骤，均在压力小于50毫巴的含氮的气体气氛中实施，其中所述工件保持在800℃至1050℃的温度，所述含氮的气体气氛包含分子氮(N₂)作为供体气体并且借助放电等离子体激发；并且

－在所述渗氮步骤中，所述含氮的气体气氛由N₂构成，由N₂和一种或更多种选自H₂和氩的载体气体构成，由N₂和一种或更多种选自CO₂或CH₄的含碳气体构成或者由N₂和一种或更多种选自CO₂或CH₄的含碳气体以及一种或更多种选自H₂和氩的载体气体构成；其中

－所述方法在根据权利要求1至5的任一项中所述的设备中如下实施：即两个彼此相继的方法步骤之间的时间间隔小于15分钟，并且所述工件在所述时间间隔中保持在压力小于300毫巴的气体气氛中。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，两个彼此相继的方法步骤之间的时间间隔小于10分钟。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，两个彼此相继的方法步骤之间的时间间隔小于5分钟。

9.根据权利要求7的方法，其特征在于，两个彼此相继的方法步骤之间的时间间隔小于1分钟。

10.根据权利要求6至9任一项的方法，其特征在于，在两个彼此相继的方法步骤之间的时间间隔内，所述工件保持在压力小于200毫巴的气体气氛中。

11.根据权利要求10的方法，其特征在于，在两个彼此相继的方法步骤之间的时间间隔内，所述工件保持在压力小于100毫巴的气体气氛中。