[其他]辉光放电阴极输电装置金属与非金属相接触的新结构

说明书

辉光离子氮化作为工业热处理的一项新工艺、新技术，用于生产以来显示出它特殊的优越性，得到机械、冶金、石油、交通和国防等单位的广泛应用。

阴极输电装置，作为整个设备的心脏，是辉光放电过程中的关键。世界各国均采用1毫米屏蔽护隙，以防止辉光放电过程中输电装置部位起弧而引起的不稳定。这种结构经过几年的应用，证明不能完全避免输电装置本身起辉，因而也就不能避免此部位在离子轰击下产生的次级电子发射。由放电机理分析，弧光放电在很小的面积上能产生很大的电流，其密度每平方厘米可达到几千安培，离子氮化过程中，阴极表面位降加大时，正离子轰击数量大，速度高，电子将在靠近阴极的地方激起原始电离，在电离过程中所形成的正离子空间电荷，处于阴极一个自由程的地带，与阴极形成偶电层，在这段距离中，达到很强的电位梯度，形成强电场，上述缘故，导致阴极位降厚度αK值的进一步缩小，间隙保护产生爬辉，失去保护作用，引起强烈的弧光放电，加上屏蔽帽系金属材料，在氮化过程中输电装置布满着辉光，直接幅射阳极底盘，造成底盘过热，使很大一部分能量白白耗掉。

本发明的任务在于使阴极输电装置部位不带电位，在轰击过程中，不起辉，不产生次级电子发射。以保证阴极输电装置的稳定工作。

在系统地研究辉光放电理论的基础上，对护隙法的机理作了分析，提出了护隙装置不是最有效的方法。而采用某些高强度耐击穿和耐高温的绝缘材料覆盖阴极输电装置阴极棒的表面，让输电装置本身表面不带电位，在辉光放电过程中消除此部位起辉。

绝缘材料应具有如下的性能：

1、高的电阻率和绝缘强度;

2、低的出气率;

3、高的使用温度;

4、高的抗压强度;

5、小的热膨胀系数;

6、良好的机加工性能。

在绝缘体表面加工几道环形沟槽，可以有效地防止因溅射使其表面被溅射物质覆盖而导电。此外阴极与绝缘体还必须紧密配合无隙，使溅射物无法在接触界面处堆积。

本发明以两幅图例详细作了说明：

图1    本发明的结构

图2    本发明装配件草图

图1是根据可加工陶瓷或熔铸云母设计的金属与非金属相接触的新的阴极输电装置，保护套1直接套在输电棒8，上端与顶部金属过渡环2和固定螺钉3连接，此处严密无隙，避免了金属热膨胀引起的脱节，保护套的长度应与阴极4到阳极底盘5的距离相等。为了使输电棒8在穿过阳极底盘时不产生极间短路，中间又加装绝缘瓷管6和防止真空泄漏设置的密封圈7。

图2为本发明金属与非金属相接触的绝缘保护套。采用耐高温可加工陶瓷或熔铸云母，按照阴极输电棒由阳极底盘根部到阴极盘底部的长度以及输电棒的直径大小进行加工。装配后，上下严密无隙。为了使非金属绝缘保护套的表面在长期离子轰击下保持良好的绝缘，在其表面设置了沟槽9，以防止溅射物质覆盖保护套1的表面而导电。沟槽宽度和深度可根据需要确定。

实验证明：金属与非金属接触的阴极输电装置新结构，在辉光放电过程中气压增大到10-15乇，辉光维持正常，电流密度达到10-13mA/Cm²接触界面处无强电场形成，装置稳定可靠，这种金属与非金属相接触的阴极输电装置，加工简单，成本低，易于安装，一次装配百炉次可不必清洗。