[发明专利]双层辉光离子渗金属炉

说明书

本发明属表面冶金设备范畴，这是一种利用辉光放电现象，在真空工作室内设有金属源极、阴极（工件）及辅助加热装置，对金属材料表面进行离子渗金属的设备。也可属真空气体放电热处理设备范畴。

本发明是基于我国学者发明的“双层辉光离子渗金属技术”（美国专利4520268）在工业用设备方面的新发展，是根据上述专利所提出的装置基本原理设计制造的一台离子渗金属工业用炉，是使该专利技术付诸实现的新设备。

本发明是一种应用辉光放电加热工件（阴极）并利用辉光放电使构成金属源极的欲渗合金元素溅射出来，以供给渗金属所需要的合金元素，并备有辅助加热源的设备。

设备工作原理如图1所示，设有两个相互独立控制的直流电源④⑤，交流加热电源及炉内辅助电阻加热装置③。真空室的内壁为阳极，室内有阴极（工件），源极及交流加热装置所组成，设有隔热屏，此外还有供气系统及抽真空系统。

本设备的总体结构可以是卧式（图2）、立式（图1）、双室（加热室及冷却室）及卧式三室（预备室、加热室及冷却室;如图3）结构。典型的卧式炉结构如图4、图5所示。

图6为源极输电装置，水冷的源极杆⑥与滑动套⑦组成一个组合件。滑动套外圆与调整螺帽⑧靠螺纹连接，调整螺帽可手动或靠齿轮传动带动滑动套升降以调整源极和阴极（工件）间的距离，可调范围为5-100毫米，本装置设置一个或多个源极输电装置，每个源极杆可根据需要独立调整其位置。

阴极输电装置和源极结构相同，设有两层纵向间隙保护。外层为金属套（11）和绝缘套⑩间的间隙，内层为绝缘套⑩与绝缘管⑨之间的间隙，间隙宽度为0.5-2.0毫米，间隙长度为10-20毫米、绝缘材料系高铝陶瓷或合成云母。

源极由欲渗金属或合金制成的板、条、棒、丝或其它成型件所组成，这些板、条、丝等的相互间距为5-20毫米。

阴极的工作温度为800-1200℃，阴极和阳极间的工作电压为100-1000伏。源极和阳极间的工作电压为400-1000伏。真空加热室采用两种结构，由内设有多层金属板隔热屏或由金属板夹有高温隔热材料所构成的封闭隔热室，设有电压为20-100伏的交流电阻加热装置。在电阻加热元件的内侧设有隔离金属粒子的屏蔽板。

真空室的预备真空度为（1.33-6.65）×10^-1帕斯卡，工作真空度范围为1.33-1333帕斯卡。抽真空机组系机械增压泵机组。保温时由一小排量的机械泵来维持工艺所要求的真空度。