[发明专利]一种液相等离子体电解渗入装置和方法

说明书

本发明公开了一种液相等离子体电解渗入装置和方法，涉及材料表面改性领域。该渗入装置包括供电系统、电解液系统和冷却系统，其中供电系统包括供电装置本体、开关、指示灯、以及电线接口，开关与供电装置本体电性连接，指示灯与供电装置本体电性连接；电解液系统包括电解液装置本体、试样夹持装置和加液装置，电解液装置本体为玻璃材质，并有玻璃盖放置于电解液装置本体上表面；冷却系统包括搅拌装置和外冷却装置，外冷却装置包括冷却液槽、进水口、进水开关和抽水装置。利用本发明的电解渗入装置，配制一定的电解液体系，在一定电压下处理一定时间后，即可快速在材料表面制备出具有一定厚度、性能优良的热扩渗改性层。

技术领域

本发明涉及材料表面改性领域，具体涉及一种液相等离子体电解渗入装置和方法。

背景技术

液相等离子体电解渗入技术是在液体介质中进行金属(Cr、Al等)或非金属元素(C、N、S、B等)的热扩渗处理，进而在金属材料表面形成热扩渗改性层。液相等离子体电解渗入技术具有加热速度快，质量均匀，易于控制，操作简单，灵活性大，适用于小批量生产的中、小型工件。液体渗入温度和保温时间随介质成分及要求层深而定。

关于电解渗入装置的报道，在国外，印度的Roy等2007年报道了用于不锈钢等离子体电解渗氮研究的实验型装置，该装置过于简单，实验往往无法进行重复；日本的Kong等于2012年报道了一种用于SCM420合金结构钢表面改性处理的实验型电解渗入实验装置，但是该装置无法控制反应过程的均匀性，反应过程往往过于剧烈，无法得到均匀的渗层；黄敏等设计的液相等离子体渗透电解装置，该装置过于浪费电解液，无法批量生产；此外，伊朗的Aliofkhazraei等于2007年前后报道了一种工业级电解渗入反应器系统用于制备纳米结构涂层，Kumrouglu等于2016年后陆续报道了一套可通入气体的液相等离子体电解渗入装置，虽然可以用于工业生产，但是实验装置过于复杂，造价成本过高；在国内，专利CN102732822设计了一种液相等离子体电解渗透装置，该装置通过使阴极的工件表面形成等离子体弧光放电，进行电解渗透处理生成渗层，该装置对于工件形状要求高，实验过程中工件反应剧烈，原料消耗大，往往渗透的工件不均匀，且该装置仅用于实验研究。综上，现有的液相等离子体电解渗入方法难以有效地控制处理过程，渗入效率较低，工业化困难。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种液相等离子体电解渗入装置和方法，以解决现有技术中实验装置造价成本高，过程控制困难，工作效率低，原料浪费大，工业化难度高的问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种液相等离子体电解渗入装置，所述渗入装置包括供电系统、电解液系统和冷却系统，所述供电系统包括供电装置本体、开关、指示灯、以及电线接口，所述开关与供电装置本体电性连接，所述指示灯与供电装置本体电性连接；所述电解液系统包括电解液装置本体、试样工件夹持装置和加液装置，所述电解液装置本体为玻璃材质，并有玻璃盖放置于电解液装置本体上表面，所述工件夹持装置包括阳极夹具、阴极夹具，所述玻璃盖上表面设有两开口，所述阳极夹具、阴极夹具分别与开口滑动配合，所述阳极夹具上端、阴极夹具上端分别与电线接口通过导线连接；所述加液装置包括加液漏斗和加液底座，所述玻璃盖上表面设有加液口，所述加液漏斗下端与加液口滑动配合；所述冷却系统包括搅拌装置和外冷却装置，所述搅拌装置包括搅拌放置槽和电磁搅拌器，所述冷却装置本体放置于搅拌放置槽的上表面，所述电磁搅拌器设有搅拌子，所述搅拌子置于电解液装置本体内；其中外冷却装置包括冷却液槽、进水口、进水开关和抽水装置，所述冷却液槽为四方矩形玻璃材质；所述电解液装置本体放置于冷却液槽内部；所述抽水装置包括抽水泵，所述抽水泵置于冷却液槽上表面。

优选的，所述供电系统包括电流显示屏、电压显示屏、电流控制按钮、电压控制按钮以及握把，所述电压控制按钮与电压显示屏电性连接，所述电流控制按钮和电流显示屏电性连接，所述开关与供电装置本体电性连接，所述供电装置本体上表面设有若干圆孔，两个所述握把均与圆孔旋转配合，所述指示灯可以观察仪器是否运行正常。