[发明专利]一种阳极层离子源化学热处理装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及化学热处理技术领域。

背景技术

化学热处理是工业上广泛采用的一种金属材料表面强化技术手段，主要包括渗碳、渗氮、碳氮共渗和氮碳共渗等技术。从渗入元素获得方法不同，可以分为气体化学热处理、离子化学热处理、活性屏化学热处理和射频化学热处理等方法。其中活性渗入元素产生方法是化学热处理技术的关键，其决定了化学热处理的工艺和设备特性。

现有离子化学热处理采用辉光放电形成等离子体为活性离子提供源，离子密度一般为10¹²～10¹⁴离子/cm³，平均离子能量为几十电子伏特，分布范围宽。

发明内容

本发明要解决现有装置存在离化率低，离子密度小，能量不可控的技术问题，而提供一种阳极层离子源化学热处理装置及其应用。

一种阳极层离子源化学热处理装置，包括4个阳极层离子源、4组真空加热体和工件台，其中4个阳极层离子源等间距均匀设置在真空室壁内，每组真空加热体设置在两个相邻阳极层离子源之间，真空室中间设置工件台。

该装置应用于渗氮工艺的具体操作如下：

将工件装炉，抽真空，控制渗氮温度为400～600℃，通入前驱气体，调整气压为1～50Pa，开启阳极层离子源，控制阳极层离子源离子流为5～20A，进行渗氮处理，然后冷却，出炉。

该装置应用于渗碳工艺的具体操作如下：

将工件装炉，抽真空，控制渗氮温度为700～900℃，通入前驱气体，调整气压为1～50Pa，开启阳极层离子源，控制阳极层离子源离子流为5～20A，进行渗碳处理，然后冷却，出炉。

该装置应用于氮碳共渗工艺的具体操作如下：

将工件装炉，抽真空，控制渗氮温度为400～600℃，通入前驱气体，调整气压为1～50Pa，开启阳极层离子源，控制阳极层离子源离子流为5～20A，进行渗碳处理，然后冷却，出炉。

本发明的有益效果是：本发明采用阳极层离子源作为活性渗入元素的发生装置，阳极层离子源与真空加热体均匀布置于真空室壁，保证渗入元素和温度场均匀性，工作台为公转加自转的行星转动机构，使每个工件在处理过程中经历相同的环境，以获得均匀的渗层。阳极层离子源发生装置具有离化率高，离子密度大，能量可控的技术特点，是一种新型的可用于化学热处理的活性渗入元素提供方式。

本发明一种阳极层离子源化学热处理装置用于化学热处理技术领域。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的一种阳极层离子源化学热处理装置的内部结构示意图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式一种阳极层离子源化学热处理装置，包括4个阳极层离子源1、4组真空加热体2和工件台3，其中4个阳极层离子源1等间距均匀设置在真空室壁内，每组真空加热体2设置在两个相邻阳极层离子源1之间，真空室中间设置工件台3。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：工件台3为公转复合自转的行星运动方式。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式一种阳极层离子源化学热处理装置应用于渗氮工艺的具体操作如下：

将工件装炉，抽真空，控制渗氮温度为400～600℃，通入前驱气体，调整气压为1～50Pa，开启阳极层离子源1，控制阳极层离子源1离子流为5～20A，进行渗氮处理，然后冷却，出炉。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述前驱气体为N₂、H₂和Ar的混合气体。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式一种阳极层离子源化学热处理装置应用于渗碳工艺的具体操作如下：

将工件装炉，抽真空，控制渗氮温度为700～900℃，通入前驱气体，调整气压为1～50Pa，开启阳极层离子源1，控制阳极层离子源1离子流为5～20A，进行渗碳处理，然后冷却，出炉。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述前驱气体为烃类气体、H₂和Ar的混合气体。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式一种阳极层离子源化学热处理装置应用于氮碳共渗工艺的具体操作如下：