[发明专利]使用等离子体浸没离子注入(PIII)对活塞环进行渗氮的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于对活塞环进行渗氮的支承装置，且具体地涉及使用等离子体浸没离子注入(PIII)对活塞环进行渗氮的支承装置。 

背景技术

近几年，内燃机被设计以满足增长的对高输出量、高的单位分钟转数和更长的产品使用寿命的需求，并符合世界范围内日益严格的废气排放规定。因此发动机中使用的活塞环是在更加严格的操作环境下运行的。典型地，很多这种活塞环在其上下表面上形成有镀铬膜、氮化层或者物理气相沉积膜。氮化硬面层总是形成在活塞环的外表面上。美国专利US6,279,913中公开了氮化环的实例。镀层操作实质上将增加活塞环的制造成本。 

一般而言，渗氮是一种将氮扩散进入金属表面以产生表面硬化的表面的热处理工艺。其主要用于钢，但也可用于钛、铝和钼。等离子体渗氮，也被称为离子渗氮、等离子体离子渗氮或者辉光放电渗氮，是一种用于金属材料的工业化表面硬化处理。在等离子体渗氮中，渗氮介质的反应性能不归因于温度，而是归因于气体电离态。在这一技术中，使用强电场以产生围绕待氮化表面的气体的离子化分子。该具有离子化分子的高活性气体被称为等离子体，为这种技术命名。用于等离子体渗氮的气体通常为纯氮，因为不需要自发分解。由于氮粒子可通过电离制得，不同于气浴或盐浴的是，等离子体渗氮的效率不取决于温度。因此，等离子体渗氮可以在从260℃至高于600℃的宽的温度范围内实施。例如，可在中等温度(如420℃)下氮化不锈钢而不形成氮化铬沉淀，由此保持其耐腐蚀性能。例如，在美国专利 US6142481、US6139022和US6149162中已经广泛地讨论了对活塞环进行渗氮的方法。 

在如上所述用于渗氮工艺的传统渗氮系统中，涉及了很多部件或构件，尤其是比如加热构件和支承构件，因此系统的这种复杂性会很容易降低在活塞环上渗氮的效率。 

发明内容

根据上述背景技术，本发明的目的是提供用于支承活塞环和对活塞环进行渗氮的可选装置。 

因此，在一个方面，本发明是一种用于在其上支承用于掺杂的至少一个物体的装置，其包括：底部，设置在所述底部上的中心支撑体，和至少一个适于连接到并包住所述中心支撑体以便在其间形成空腔的外壳盖。所述物体适于经由其内表面而牢固地安装在所述外壳盖上，因此在物体的掺杂期间，由掺杂系统提供的热量通过所述腔以加热物体。同样，使用所述掺杂系统提供的掺杂剂来均匀地掺杂所述物体的外表面。 

在本发明的一个示例实施例中，所述装置还包括设置在所述中心支撑体上的延展组件，用于延展所述外壳盖。在另一个示例实施例中，延展组件包括可滑动地连接到所述中心支撑体上的第一滑块和第二滑块，适于被固定至所述第一和第二滑块的铰链，和适于移动所述第一和第二滑块的旋转部件。当使用者将所述旋转部件沿预定方向旋转时，所述第一和第二滑块沿着所述中心支撑体滑动，从而伸展所述铰链，以延展所述外壳盖。 

在另一个示例实施例中，所述装置包括一个外壳盖，其中所述外壳盖还包括用于紧固被安装在所述外壳盖上的物体的紧固轴。在另一个示例实施例中，所述装置包括两个适于互相结合以包住所述中心支撑体的外壳盖，和适于紧固两个外壳盖之间的所述结合的锁。 

在又一个示例实施例中，所述物体为活塞环，且掺杂剂为氮化物。 

根据本发明的另一方面，一种用于在其上安装至少一个待掺杂的活塞环的装置，其包括底部，设置在所述底部上的中心轴，和三个适于互相结合以包住所述中心轴从而在其间形成空腔的外壳盖。所述活塞环适于经由其内表面而紧固地安装到所述外壳盖上，因此在活塞环的掺杂期间，所述腔提供通道，以供由掺杂系统提供的热量通过，从而加热所述活塞环。同样，使用由所述掺杂系统提供的掺杂剂来均匀地掺杂所述活塞环的外表面。 

在另一个示例实施例中，所述装置还包括设置在所述中心轴的每一端上的延展组件，用于延展所述外壳盖。所述延展组件包括可滑动地连接到所述中心支撑体上的第一滑块和第二滑块，适于被固定至所述第一和第二滑块的铰链，和适于移动所述第一和第二滑块的旋转部件。当使用者以预定方向转动所述旋转部件时，所述第一和第二滑块则沿着所述中心支撑体滑动，从而伸展所述铰链，以延展所述外壳盖。