[实用新型]一种基于弧光电子源辅助的高真空离子氮化装置

说明书

本实用新型公开了一种基于弧光电子源辅助的高真空离子氮化装置，其包括：真空室及与其连接的真空获得装置；工件架；离子氮化偏压电源：其阳极接真空室的室壁、阴极接工件架；还包括了弧光电子源装置：其又包括弧光电子源辅助阳极以及含有电弧靶的弧光电子源主体；弧光电子源主体绝缘地置于真空室室内壁上并配有弧光电子源主体电源，主体电源的阳极接真空室室壁、阴极接弧光电子源主体中的阴极电弧的电弧靶；弧光电子源辅助阳极绝缘置于真空室內靠近弧光电子源主体并配有辅助阳极电源，阳极电源阴极接真空室室壁，阳极与辅助阳极连接。本实用新型提高了氮化效率，缩短了工艺时间，减少传统离子氮化电弧烧伤，减少了能源及气体消耗和污染气体排放。

技术领域

本实用新型涉及一种离子氮化装置，尤其涉及一种装有弧光电子源辅助的高真空离子氮化装置。

技术背景

离子氮化是由德国人B.Berghaus于1932年实用新型的。该法是在13.33～1333Pa的含氮气氛中，以炉体为阳极，被处理工件为阴极，在阴阳极间加上数百伏的直流电压，产生的辉光放电现象便会发出象霓红灯一样的柔光覆盖在被处理工件的表面。此时，已离子化了的气体成分被电场加速，撞击被处理工件表面而使其加热。同时依靠溅射及离子化作用等在工件表面进行氮化反应。离子氮化法与以往的靠分解氨气或使用氰化物来进行氮化的方法截然不同，作为一种全新的氮化方法，现已被广泛应用于汽车、机械、精密仪器、挤压成型机、模具等许多领域，而且其应用范围仍在日益扩大。

但，传统离子氮化法也存在工艺时间长，能耗高，气体消耗大等缺点，与绿色制造的理念背道而驰。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种基于弧光电子源辅助的高真空离子氮化装置，其有效提高了氮化效率，缩短了工艺时间，提供了减少传统离子氮化电弧烧伤的解决方案，减少了能源及气体消耗和污染气体排放。

解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于弧光电子源辅助的高真空离子氮化装置，包括：真空室5及与其连接的真空获得装置；工件架2：设于真空室的内腔用于承载氮化产品；离子氮化偏压电源3：阳极接真空室5的室壁，阴极接工件架2；其特征是还包括弧光电子源装置；所述的弧光电子源装置又包括弧光电子源辅助阳极7以及含有电弧靶的弧光电子源主体1；所述的弧光电子源主体1绝缘地置于真空室室内壁上并配有弧光电子源主体电源4，主体电源4的阳极接真空室室壁、阴极接弧光电子源主体1中的阴极电弧的电弧靶上；所述的弧光电子源辅助阳极7绝缘置于真空室內靠近弧光电子源主体并配有辅助阳极电源6，阳极电源6阴极接真空室室壁，阳极与辅助阳极7连接。

所述的弧光电子源主体中的阴极电弧的电弧靶的靶前方设有挡板。

所述的离子氮化偏压电源3为物理气相沉积技术中的高精度脉冲偏压电源，20-1200V可调，10-100KHZ，1-10us。利用脉冲放电的特性，提高抑弧能力，减少狭缝零部件空心阴极放电现象。

所述的真空获得装置为：依次连接的高阀13、分子泵或扩散泵8、前级阀12、罗茨泵9和机械泵10，高阀连通所述真空室、机械泵连通大气，同时在真空室与前级阀和罗茨泵之间的管道上还设有接有粗抽阀11的旁路。

所述的机械泵、扩散泵或分子泵极限真空优于5*10^-4Pa，本底真空优于3*10^-3Pa。更高的本底真空，可以减少腔室内的残余气体，减少氮化时打弧现象的产生，提高的工作真空0.05-5Pa(传统离子氮化13.33-1333Pa)，可以提高离子的平均自由程，获得更高的离子能量；

所述的真空室的内腔为U型或者圆形真空腔，直径600-2000mm，高度不超过1200mm。

在上述基础上，高真空离子氮化装置还包括：

加热器：设在真空室的腔内的PVD用U型或者铠装加热器(未画出)，最高加热温度600℃。