[发明专利]连续离子复合渗金属方法及设备

说明书

连续离子渗金属炉已知的有推进步进式双重辉光离子渗金属炉。本发明是在推进步进式双重辉光离子渗金属炉基础上的进一步发明。可将强光离子渗金属工艺，双重辉光离子渗金属工艺与连续离子复合渗金属方法及设备结合起来生产产品，生产效率比单体炉提高三倍以上。

已知的推进步进式双重辉光离子渗金属炉：由①预热室②准备室③工作室④冷却室组成。主要特征是：工作室两边的准备室和冷却室在，与工作室气压相等的情况下可分别打开两端的门进行进料和出料，实现工作室在真空条件下的连续渗金属;预热室是在非真空条件下充随性气体保护幅射加热工件至渗金属所需的温度，送至工作室，在工作室渗金属后送到冷却室，工件冷却后出炉。

已知的真空连续热处理炉、烧结炉有控制真空工作室两端的室;在气压相等的情况下进行进料和出料，实现工作室在真空条件下的热处理和烧结。已知的金属丝、带的连续真空热处理炉有将真空热处理炉与放线、带与卷取线、带装置联接起来同时抽真空、工作室加温实现连续真空热处理。也有放线、带与卷取设备放置在真空热处理室外的两端在连接处，设置分级不间断抽真空装置，以保证工作室的真空度，实现连续真空热处理。

本发明的目的是在连续真空工作室内实现连续离子渗金属，并使两种以上渗入的金属元素实现连续离子复合渗金属，它可以在推进步进式连续渗金属炉内一次完成，也可以是丝、带状的金属在专用的连续渗金属炉内一次完成。

本发明连续离子复合渗金属方法，是在真空设备的真空室中连续进行的，生产按一定的节拍、节奏和速度进行。在离子渗金属工作室内按生产线要求和工作室长度分成若干段，第一段应采用桶形阴极结构利用空心阴极放电原理使放在阴极的工件或金属丝、带在通过第一段时产生阴极放电，在放电过程中表面热电子发射作用和正离子轰击、溅射作用下迅速加热工件和金属丝、带表面，加热到离子渗金属的工艺温度只需3分钟左右，这样可以节省掉预热室减化生产工序，这种在等离子体中由阴极放电直接加热工件的方法，比目前的真空室中的热幅射加热方法有加热速度快，不氧化和省电的优势。以后的各段按生产工艺根据产品及渗入元素的特点可分别采用双重辉光离子渗金属工艺、强光离子渗金属工艺或粉末冶金的空心阴极放电烧结方法。对于塑性较好做为离子源的渗入元素采用其金属丝可用强光离子渗金属工艺，塑性差的金属采用容铸、烧结方法制成原极可用双层辉光离子渗金属工艺。

每一段放置一种做离子源的金属元素。根据离子渗金属渗层的要求，在工作室内可以放置几种不同的金属元素做金属离子源如Ni.Cr.Ti系合金：W.MO.V系合金，这样分段布置各种金属元素做离子源不必把各种做离子源的金属元素制成合金;这与已知的渗金属方法相比节省了制造合金的工序及费用;也不必把各种做离子源的金属丝放置在一个段内实现多元金属共渗，因各种元素的电离电位不同;放在一起不易调整渗层中各种元素的含量，分段放置做金属离子源的金属元素，只要调整这一段的电压与电流就可以十分方便的调整离子源的金属离子产额，达到控制渗层中各种金属元素含量的目的。

由于每一段放置一种做离子源的金属元素，放置好的金属元素是固定在每一段的位置上，而放在阴极上的工件或金属丝、带是随着生产的连续进行向前推进或运动的，在工作室内按工艺要求可以分若干段，这样工件每通过一段可渗一种金属元素，工件通过若干段就可以渗若干次金属元素，由于合金是由两种以上元素组成在每一段布置做金属源的金属元素，也可按合金比例要求重复布置，这样就实现了连续离子复合渗金属，例如：Fe.Ni.Cr.Ti系合金用铁做基体，设计分九段，离子源金属元素可以布置为：Ni-Cr-Ti-Ni-Cr-Ti-Ni-Cr-Ti;为调整合金比例也可以是：Ni-Cr-Ni-Cr-Ti-Ni-Cr-Ni-Cr;又例如：Fe、W、Mo、V系合金以铁为基体，离子源金属元素还按9段布置为：W-Mo-W-Mo-V-W-Mo-V-W;这样就达到了连续离子复合渗金属的目的。

连续离子复合渗金属，由于工件或金属丝、带每通过一段渗一次金属，通过几次即渗几次金属、这样按照统计学等概率原理渗层可以渗的非常均匀。如果金属离子源与工件是相对静止不动的话，由于工件与金属离子源的电流密度在每一点上是不相等的，工件就不可能做到渗层均匀，也就不可能保证产品质量。