[发明专利]一种多功能渗炉及渗镀镀膜一体化方法

权利要求书

1.一种多功能渗炉，其特征在于：包括渗炉主体、机架、电控组件、温控组件、水循环组件及真空供应组件；

所述渗炉主体包括上炉体和下炉体，所述上炉体固定于机架上方，下炉体活动连接于机架下方，所述机架上设置有用于驱动下炉体与上炉体扣合的驱动组件，所述上炉体与下炉体的结合位置设置有密封橡胶；

所述上炉体内绝缘固定有渗金属源极及镀膜阴极，所述渗金属源极在靠近下炉体一侧设置有多组渗金属靶，所述镀膜阴极在靠近下炉体一侧设置有多组镀膜靶，所述上炉体外设置有渗金属源极接口及镀膜阴极接口，所述渗金属源极接口贯穿上炉体体壁与渗金属源极连接，所述镀膜阴极接口贯穿上炉体体壁与镀膜阴极连接，所述渗金属源极接口、镀膜阴极接口均与上炉体体壁绝缘并密封；

所述上炉体的炉壁由三层金属材料焊接而成，炉壁由外到内形成互不相通的上部外腔和上部内腔，所述上部外腔与上炉体外壁连通设置有第一进水接口和第一出水接口，所述第一进水接口和第一出水接口分别与水循环组件的出口和进口连接，所述上部内腔与上炉体外壁连通设置有上部内腔真空接口；

所述下炉体内绝缘固定有渗镀阴极，所述渗镀阴极在靠近上炉体一侧设置有多组用于安装待渗透材料的工件架，所述下炉体外设置有渗镀阴极接口，所述渗镀阴极接口穿过下炉体体壁与渗镀阴极连接，所述渗镀阴极接口与下炉体体壁绝缘并密封；

所述下炉体的炉壁由三层金属材料焊接而成，炉壁内由外到内形成互不相通的下部外腔和下部内腔，所述下部外腔与下炉体外壁连通设置有第二进水接口和第二出水接口，所述第二进水接口和第二出水接口分别与水循环组件的出口和进口连接，所述下部内腔与下炉体外壁连通设置有下部内腔真空接口；

所述电控组件包括渗镀阴极电源、镀膜电源及渗镀源极电源，所述渗镀阴极电源的正极与渗镀源极电源的正极导通并接地，渗镀阴极电源的负极与镀膜电源的正极导通，并与渗镀阴极接口连接，所述镀膜电源的负极与镀膜阴极接口连接，渗镀源极电源的负极与渗金属源极接口连接；

贯穿所述渗炉主体还设置有温度探测器、氩气管接口、氮气管接口和炉内真空管接口，所述温度探测器、氩气管接口、氮气管接口及炉内真空管接口与渗炉主体体壁绝缘并密封，所述温度探测器与温控组件连接，与所述氩气管接口连接设置有氩气罐，与所述氮气管接口连接设置有氮气罐；

所述上部内腔真空接口、下部内腔真空接口及炉内真空管接口均与所述真空供应组件连接。

2.如权利要求1所述的多功能渗炉，其特征在于，所述驱动组件包括一对沿竖直方向设置的驱动螺杆，套设于驱动螺杆上的驱动螺母，以及用于带动驱动螺杆转动的同步电机，所述驱动螺杆的上下两端分别由带座轴承固定，所述同步电机通过联轴器与驱动螺杆的一端连接，所述下炉体与所述驱动螺母固定连接。

3.如权利要求2所述的多功能渗炉，其特征在于，所述驱动组件还包括导向装置，所述导向装置包括沿竖直方向成对设置的直线导轨及固定于下炉体上的直线滑块，所述直线滑块活动套设于直线导轨上。

4.如权利要求1所述的多功能渗炉，其特征在于，所述渗金属源极及镀膜阴极相互平行设置，所述渗金属源极包括相互导通的两个水平同心圆环，所述渗金属靶凸出设置于同心圆环靠近下炉体一侧，渗金属靶的管壁上开设有若干通孔；所述镀膜阴极包括相互导通的两个水平同心圆环，所述渗金属靶凸出设置于镀膜阴极靠近下炉体一侧。

5.如权利要求4所述的多功能渗炉，其特征在于，所述渗金属靶呈圆柱状，所述通孔沿渗金属靶的管壁母线方向排列。

6.如权利要求4或5所述的多功能渗炉，其特征在于，所述通孔为圆孔，通孔直径为10-12mm。

7.如权利要求1所述的多功能渗炉，其特征在于，所述渗镀阴极呈圆环状，所述工件架沿渗镀阴极圆周方向均匀排布。

8.如权利要求1所述的多功能渗炉，其特征在于，所述真空供应组件包括真空泵及真空储罐，所述真空储罐通过第一阀门与炉内真空管接口连接，通过第二阀门与上部内腔真空接口连接，通过第三阀门与下部内腔真空接口连接，与所述上部内腔真空接口连接还设置有第一泄压阀门，所述第一泄压阀门的另一侧与大气连通，与所述上部内腔真空接口连接设置有第二泄压阀门，所述第二泄压阀门的另一侧与大气连通。

9.一种渗镀镀膜一体化方法，基于权利要求1所述的多功能渗炉，其特征在于，包括以下步骤实现：

S1、替换渗金属靶及镀膜靶的材料为预设靶材，将待加工工件放入工件架；

S2、合拢上炉体及下炉体，调整渗镀阴极电源的电压为400-500V之间，调整渗镀源极电源的电压为600V-700V，开启真空供应组件将上部内腔，下部内腔及炉体内部抽成真空；

S3、当炉内温度达到500℃-600℃，开启水循环组件使得上部外腔、下部内腔实现水循环，并泄放上部内腔及下部内腔的真空；

S4、向炉体内注入氮气和氩气至炉内真空度达到1Pa-10Pa，关闭真空供应组件，并保持3-4h，进行离子氮化-渗金属同步复合渗；

S5、通过真空供应组件向炉内继续抽真空至10^-1Pa-10^-3Pa，并保持2-3h，进行高真空渗金属处理；

S6、关闭渗镀阴极电源、关闭渗镀源极电源，打开镀膜电源并调整其电压为700V-1000V，保持炉内真空度10^-1Pa-10^-3Pa，进行高真空镀膜处理。