[实用新型]金属表面强化装置

说明书

本实用新型属于金属表面改性领域，是工件在等离子区环境下渗镀金属的装置，以实现金属表面强化。

已有的金属表面强化技术有化学镀、电镀和真空蒸镀等方法。使用以上方法形成的镀层，不能适应恶劣条件下的防腐及耐磨。

中国发明专利CN85106757“强光离子渗金属装置及方法”；美国专利US4520268“常固相材料渗入基体表面的工艺”；中国实用新型专利CN91206663.6“热基体渗涂金属的装置”等，提出了三种渗金属方法，上述渗金属方法，工件均接于主电源的阴极，由于离子的轰击及刻蚀作用，使金属工件表面的光洁度下降。

本实用新型为了克服以上缺点，提供一种新型结构，结构简单、即渗又镀的金属表面强化装置。

本实用新型采用了一个真空室，真空室实现真空后可以充入惰性气体（如氩气），真空室外壁有水套冷却，真空室内有阳极和筒阴极等。筒阴极上端有上盖板，筒阴极底部开孔，通过孔固定基座，工件放在基座上。筒阴极四周有渗镀料，它在离子的轰击下溅射出渗镀料的离子，渗镀料离子在工件表面沉积成膜，在热扩散的作用下，使工件表面形成渗镀层。

图1是本实用新型的结构示意图。

在图1中：

1－真空室        2－水套        3－阳极        4－隔热板

5－筒阴极        6－氩气入口        7－抽气口        8－直流电源

9－渗镀料        10－基座        11－工件        12－上盖板

下面结合图1进一步说明本实用新型的结构特点及工作过程。

如图1所示，它包括直流电源（8）及可以抽真空的真空室（1），真空室（1）并能充入惰性气体（如氩气）。在真空室（1）内设置有阳极（3）和筒阴极（5）。渗镀料（9）和工件（11）置于筒阴极（5）内，阳极（3）放置于筒阴极（5）的下方。筒阴极（5）接于直流电源（8）的负极，筒阴极（5）的上端有上盖板（12），筒阴极（5）四周有渗镀料（9），并与筒阴极（5）同电位。基座（10）置于筒阴极（5）的中央部位，工件（11）置于基座（10）上。筒阴极（5）的四周有隔热板（4）。渗镀料（9）用丝状或片状材料制成。筒阴极（5）的底部开孔，孔面积为筒阴极（5）横截面积的1／15－1／3。基座（10）通过孔与地相连，也可以与阳极（3）相连，也可以与筒阴极（5）相连，也可以与绝缘体相连。上盖板（12）、筒阴极（5）和基座（10）可用渗镀料、不锈钢及普通钢材料制成。阳极（3）接直流电源（8）的正极。阳极（3）为中心开孔的园板，孔直径为板直径的1／10－1／2，放置于筒阴极（5）的下方，可用不锈钢及碳钢材料制成。为了减少热量损耗，筒阴极（5）的四周有隔热板（4）。真空室（1）外壁有水套（2）冷却。筒阴极（5）的横截面可以是园形、方形、长方形及其他封闭形状。真空室（1）内充入的惰性气体选用氩气。

工作时，首先开动真空泵，将真空室（1）内的气体压强达到0.01－0.001Pa，然后将氩气由氩气入口充入，氩气压强调节在0.1－20Pa。直流电源（8）输出的直流电压为300－850V，使筒阴极（5）内产生等离子体放电。由于渗镀料（9）与筒阴极（5）同电位，并接于直流电源（8）的负极，使渗镀料（9）在氩离子的轰击下溅射出渗镀料离子，渗镀料离子在工件（11）的表面上形成膜层。与此同时，工件（11）也被等离子体包围，工件（11）温度升高，工件（11）温度可由直流电源（8）的输出功率进行调节，温度调节在900－1250℃。工件（11）表面的膜层在热扩散的作用下渗镀到工件（11）的表层中。渗镀料（9）选用有价值的金属元素W、Mo、Cr、Ti、Ni等。

本实用新型与现有技术相比有以下优点：

1.已有的真空蒸镀装置，膜层结合力不牢，本装置渗镀层因与基体之间有渗层，其结合力牢。

2.已有的渗金属装置，工件均接于直流电源的负极，由于离子刻蚀作用，会损伤工件表面，本装置工件可以不接直流电源的负极，渗镀后的工件表面没有离子刻蚀，工件表现未有损伤现象，不但实现了渗层，同时有镀层，增强了金属表面的强化。