双层辉光多功能离子轰击炉.pdf

本发明创造涉及离子轰击炉，尤其是涉及双层辉光多功能离子轰击炉。
    目前由我们提供给工厂的多功能离子轰击炉，与气体渗氮、渗碳炉相比，前者渗速快、渗层组织易控制、无公害、节电节气、变形小等优点。它由钟罩和底座组成的真空腔，真空腔内设由工作台及工件组成的第一阴极，阴极外侧依次设有阳极、辅助加热源及保温层（硅酸铝纤维），第一可调直流电源的正负极分别与阳极和阴极相接。辅助加热源的发热体可采用电阻丝（带）、石墨棒（带）或石墨纤维织成的毡，就其发热形式来看，均是利用电阻发热，众所周知利用电阻使电能转化为热能效率不高。

    本发明创造的目的是提供一种双层辉光多功能离子轰击炉。

    下面结合附图加以说明。

    附图是双层辉光多功能离子轰击炉示意图。

    该炉包括由钟罩和底座9组成的真空腔，真空腔内设置由工作台5和工件4组成的第一阴极，灭弧装置6，阳极7，保温层8，第一可调直流电源11，在阳极内侧阴极外侧设有第二阴极3，同时还设有第二可调直流电源10，而两可调直流电源10、11的正极共接于阳极，其负极分别与第二阴极和第一阴极相接。钟罩由钟罩盖1和钟罩体2组成。第二可调直流电源10的电压为0～1000伏，第一可调直流电源11的电压为0～1000伏或0～1500伏。

    双层辉光离子轰击炉与气体渗氮，气体渗碳炉相比渗速快得多，它比普通离子氮化炉也快，其原因是在第二阴极与阳极之间气体被电离成离子、电子等，离子、电子又被电场作用而作定向加速运动。部分离子以一定速度轰击第二阴极，由动能转换成热能使其升温，部分离子穿过第二阴极，又被第一阴极的吸引再次加速，此时轰击第一阴极上的工件，其能量大离子注入工件基体深度深;其能量大在工件晶体表面形成空位、位错比一般离子氮化多;此外，双层辉光产生具有渗入效应的有效的分子离子多，表层凝附的碳、氮原子多，形成表层碳、氮浓度高。在扩散中既有空位扩散，又有碳、氮浓度造成的溶质扩散、其扩散系数大于常规的扩散，所以，双层辉光渗速快。其次，空位、位错多，亦是碳、氮离子进入基体的通道多。

    本发明创造的优点：

    目前我国渗氮、渗碳仍在使用数万台五十年代的气体氮化炉及气体渗碳炉，不仅能耗大、渗速慢、变形大、表面质量差，而且给环境带来污染。

    本设备具有渗速快、能耗省、变形小、表面质量好、无环境污染。该装置两个既有联系，又相对独立的电源，根据工艺要求可任意调节。双阴极，第一阴极是工作台及工件，第二阴极相当于辅助加热源，所不同的它不是电阻类发热体，而是依靠离子轰击由动能转换为热能其效率极高，升温极快，可以节约大量电能。双层辉光不仅节约电能，而且使部分离子加速也提高了渗速。

    与此同时，温度容易调节、温度均匀性好，又使炉体结构简单，炉内有效容积增大。能胜任多种工艺，如离子氮化、离子软氮化、离子碳氮共渗、离子渗碳以及多元共渗等，可以说是目前最经济、质量最好、节电的最佳设备，具有巨大的工业意义和实用价值。