专利名称：一种使物体在离子渗入时不同表面形成不同渗层的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油田上使用的油、套管的表面处理方法，具体的 说是利用金属隔离屏l技术处理油、套管表面的方法及装置。
背景技术：
离子渗氮、离子软氮化及等离子增强物理气相沉积(PCVD)等离 子渗入技术，由于其形成的化合层致密，渗氮层脆性小，渗层相组织 可控，且形成渗层含钛、硅、络等元素的渗层，具有良好的抗腐蚀、 耐磨等性能。由于有些物体一些表面不需要形成渗层，或者希望有与 其它部位不同的渗层。在现有技术中防渗方法的是采用金属覆盖不需 要渗层的表面，使之避免离子轰击而达到目的；此方法简单、有效， 但所述金属覆盖物与电源阴极极(-极)连接，金属覆盖物本身不可 避免产生辉光而被加热。其缺点增加了离子渗入的功率，如果用于物 体大部分表面的防渗，重量增加无疑将浪费大量的电力；所述金属覆 盖物因长期被辉光加热，容易变形，需要频繁更换也不利于长期批量 生产；另外覆盖表面在离子渗入过程中无法形成渗层，难以满足渗层 控制的要求。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供一种使物体在离子 渗入时不同表面形成不同渗层的方法及装置，该方法在离子渗入时对 物体部分表面进行防渗而防渗物不会产生辉光而被加热，并可以根据 需要对此表面渗层进行控制。
本发明采用的技术方案是该方法包括下列步骤-
(1) 、首先将欲渗物油、套管放入空心金属隔离屏内，油、套管 两端的螺纹位于金属隔离屏外，在金属隔离屏的两端与油、套管之间 安装绝缘物，然后将阳极置于油、套管内，在油、套管的两端与阳极 之间安装阴阳极绝缘体，最后将金属隔离屏放置于真空炉内；
(2) 、油、套管连接电源的阴极，阳极连接电源的阳极，金属隔 离屏1与阳极之间连接有开关，开关处于打开状态，使外表面与电源 阳极隔离，不形成渗层；
(3) 、封闭真空炉抽真空至10 30Pa并通入离子渗入介质，炉压 为10 1000Pa;
(4) 、电压为400 1100V，加热至400 650。C时，恒温3 72 小时，对油、套管的内表面及两端的螺纹进行离子渗入；
(5) 、关闭开关使金属隔离屏与电源阳极联通，恒温2 48小时, 对油、套管被金属隔离屏包盖的外表面进行离子渗入形成渗层。
上述的步骤5中更换离子渗入介质，使欲渗物的内表面和外表面 的渗入介质不同；离子渗入介质为离子渗入介质为钛酸乙酯、钛酸丙 酯、氨气、氮氢混合气体、钛酸乙酯与氨气混合或氨气与二氧化碳的 混合、钛酸乙酯与氮氢混合气体或氮氢混合气体与二氧化碳的混合。
一种使物体在离子渗入时不同表面形成不同渗层的方法中所用 的装置包括真空炉，真空炉内放置有金属隔离屏，金属隔离屏为空心 壳体，壳体的两侧上有孔，在孔的位置上安装有环形绝缘体，欲渗物 油、套管穿过金属隔离屏上的环形绝缘体，油、套管除两端的螺纹外 置于金属隔离屏内，油、套管内设有阳极，油、套管的两端与阳极之 间安装有阴阳极绝缘体，油、套管连接电源的阴极，阳极连接电源的 阳极，金属隔离屏与阳极之间连接有开关。
本发明与现有技术相比具有优点如下本方法在离子渗入时通过 金属隔离屏使物体部分表面与电源阳极(+极)隔离，而隔离屏不会 因产生辉光而被加热，被隔离的表面不会形成渗层，达到节能及减耗 的目的。金属隔离屏通过开关与电源阳极(+极)联通时被隔离的表 面开始离子渗入形成渗层，达到物体在不同表面形成不同深度、成分 的渗层，物体在离子渗入时不需要渗层，或需要与其他部位有不同渗 层深度，或含不同元素渗层的表面控制的目的。金属隔离屏可作为用 于离子渗入的真空容器简化了设备。
图l是发明的结构示意图2是发明的结构小意图。
图中1-金属隔离屏，2-油、套管，3-阳极，4-绝缘体，5-开关， 6-真空炉，7-阴阳极绝缘体。
具体实施例方式
实施例l、
(1) 、首先将欲渗物油、套管2放入空心金属隔离屏1内，油、 套管2两端的螺纹位于金属隔离屏1夕卜，使不被离子渗入的外表面由 金属隔离屏1隔离开，在金属隔离屏1的两端与油、套管2之间安装 绝缘体4，绝缘体4在金属隔离屏1与油、套管2之间起绝缘作用， 然后将阳极3置于油、套管2内，在油、套管2的两端与阳极3之间 安装阴阳极绝缘体7，阴阳极绝缘体7在油、套管2与阳极3之间起 绝缘作用同时也起到支撑阳极3的作用，最后将金属隔离屏1放置于 真空炉6内。
(2) 、油、套管2连接电源的阴极，阳极连接电源的阳极。
(3) 、封闭真空炉抽真空至10Pa并通入离子渗入介质钛酸乙酯与 氨气的混合物，钛酸乙酯与氨气的流量比为1:1。
(4) 、电源电压为900V，表面辉光电流0. 3mA/cm:，加热至600 。C，炉压由10Pa升至150Pa;接电源阴极(-极)的欲渗物体油、套 管2与接电源阳极(+极)的阳极3之间产生辉光放电，接电源阴极
(-极)的欲渗物体表面出现辉光而被加热并开始离子渗入过程，恒 温6小时。金属隔离屏1与欲渗物体之间有绝缘体4隔离，金属隔离 屏1表面没有辉光离子无法渗入，油、套管2的外表面不会形成渗层。
(5) 、金属隔离屏1与阳极3之间连接有开关5，关闭开关5使 金属隔离屏1与电源阳极联通，对油、套管2被金属隔离屏1包盖的 外表面进行离子渗入形成渗层，恒温3小时，这样对油、套管2的内 表面和外表面都实现了渗层，外表面渗入时间短形成的渗层深度浅， 内表面渗入时间长形成的渗层深度深，这样实现了物体在不同表面形 成不同深度的目的。同时达到节能及减耗的目的。
实施例2、
(1)、首先将欲渗物油、套管2放入空心金属隔离屏1内，油、 套管2两端的螺纹位于金属隔离屏1夕卜，使不被离子渗入的外表面由 金属隔离屏1隔离开，在金属隔离屏1的两端与油、套管2之间安装 绝缘体4，绝缘体4在金属隔离屏1与油、套管2之间起绝缘作用， 然后将阳极置于油、套管2内，在油、套管2的两端与阳极3之间安
装阴阳极绝缘体7，阴阳极绝缘体7在油、套管2与阳极3之间起绝 缘作用同时也起到支撑阳极的作用。
(2) 、油、套管2连接电源的阴极，阳极3连接电源的阳极。
(3) 、封闭真空炉抽真空至10Pa并通入离子渗入介质钛酸乙酯与 氨气的混合物，钛酸乙酯与氨气的流量比为1:1。
(4) 、电源电压为700V，表面辉光电流0. 3mA/cm2，加热至600 °C，炉压由10Pa升至150Pa;接电源阴极(-极)的欲渗物体油、套 管2与接电源阳极(+极)的阳极3之间产生辉光放电，接电源阴极
(-极)的欲渗物体表面出现辉光而被加热并开始离子渗入过程，恒 温6小时。隔离屏1与欲渗物体2之间有绝缘体4隔离，金属隔离屏 1表面没有辉光离子无法渗入，油、套管2的外表面不会形成渗层。
(5) 、金属隔离屏1与阳极3之间连接有开关5，关闭开关5使 金属隔离屏l与电源阳极联通，离子渗入介质改为氨气，对油、套管 被金属隔离屏1包盖的外表面进行离子渗入形成渗层，恒温3小时， 这样对油、套管2的内表面和外表面都实现了渗层，外表面渗入时间 短形成的渗层深度浅，内表面渗入时间长形成的渗层深度深，另外在 对外表面进行渗层时介质发生了改变，这样实现了物体在不同表面形 成不同深度、成分的渗层的目的。同时达到节能及减耗的目的。
本发明的方法中所用的装置包括真空炉6，真空炉6内放置有金 属隔离屏l，金属隔离屏1为空心圆柱状，金属隔离屏l可作为用于 离子渗入的真空容器使用简化了设备，金属隔离屏1轴向上的两个面 上有孔，在孔的位置上安装有环形绝缘体4，欲渗物油、套管2穿过 金属隔离屏1上的环形绝缘体4，油、套管2除两端的螺纹外置于金 属隔离屏1内，即金属隔离屏1将油、套管2除两端的螺纹以外的外 表面包盖住，金属隔离屏l、绝缘体4及油、套管2形成闭合体，绝 缘体4在金属隔离屏1与油、套管2之间起绝缘作用；油、套管2 内设有阳极3，油、套管2的两端与阳极3之间安装有阴阳极绝缘体 7，阴阳极绝缘体7在油、套管2与阳极3之间起绝缘作用同时也起 到支撑阳极3的作用，油、套管2连接电源的阴极，阳极3连接电源 的阳极，金属隔离屏1与阳极3之间连接有开关5，金属隔离屏l与 阳极3隔离开。本装置工作过程
本装置在真空状态下，接电源阴极(-极)的欲渗物体油、套管 2与接电源阳极(+极)的阳极3之间产生辉光放电，接电源阴极(-极)的欲渗物体油、套管2表面出现辉光而被加热并开始离子渗入过 程；而被金属隔离屏1包围的欲渗物体油、套管2表面没有辉光离子 无法渗入；金属隔离屏1与欲渗物体油、套管2之间有绝缘体4隔离， 金属隔离屏1表面没有辉光。当开关5合上时，被金属隔离屏1包围 的欲渗物体油、套管2表面出现辉光而被加热并开始离子渗入过程。
本发明利用金属隔离屏1使欲渗物体油、套管2部分表面与阳极 3隔离，可以防止物体部分表面产生渗层，而金属隔离屏不会因辉光 而被加热；达到节能及减耗的目的。当开关5合上时，金属隔离屏l 与阳极3联通，可以根据物体表面所需性能的不同形成不同的渗层。
如图2所示金属隔离屏1作为真空容器使用，而使设备得到了简化。
在本发明中，对欲渗表面进行离子渗入工艺中，也可以先对金属 隔离屏1所隔离的外表面先形成渗层，之后再对内表面形成渗层，也 可以对内外表面同时形成渗层，根据工艺的不同需要可以随时调整工 艺过程，都能达到物体在不同表面形成不同深度、成分的渗层，物体 在离子渗入时不需要渗层，或需要与其他部位有不同渗层深度，或含 不同元素渗层的表面控制的目的。
权利要求
1、一种使物体在离子渗入时不同表面形成不同渗层的方法，该方法包括下列步骤(1)、首先将欲渗物油、套管(2)放入空心金属隔离屏(1)内，油、套管(2)两端的螺纹位于金属隔离屏(1)外，在金属隔离屏(1)的两端与油、套管(2)之间安装绝缘体(4)，然后将阳极(3)置于油、套管(2)内，在油、套管(2)的两端与阳极(3)之间安装阴阳极绝缘体(7)，最后将金属隔离屏(1)放置于真空炉(6)内；(2)、油、套管(2)连接电源的阴极，阳极(3)连接电源的阳极，金属隔离屏(1)与阳极(3)之间连接有开关(5)，开关(5)处于打开状态，使外表面与电源阳极隔离，不形成渗层；(3)、封闭真空炉抽真空至10～30Pa并通入离子渗入介质，炉压为10～1000Pa；(4)、电压为400～1100V，加热至400～650℃时，恒温3～72小时，对油、套管(2)的内表面及两端的螺纹进行离子渗入；(5)、关闭开关(5)使金属隔离屏(1)与电源阳极联通，恒温2～48小时，对油、套管被金属隔离屏(1)包盖的外表面进行离子渗入形成渗层。
2、 按照权利要求1所述的使物体在离子渗入时不同表面形成不 同渗层的方法，其特征在于步骤5中更换离子渗入介质，使欲渗物 的内表面和外表面的渗入介质不同。
3、 按照权利要求1所述的使物体在离子渗入时不同表面形成不 同渗层的方法，其特征在于离子渗入介质为离子渗入介质为钛酸乙 酯、钛酸丙酯、氨气、氮氢混合气体、钛酸乙酯与氨气混合或氨气与 二氧化碳的混合、钛酸乙酯与氮氢混合气体或氮氢混合气体与二氧化 碳的混合。
4、 一种使物体在离子渗入时不同表面形成不同渗层的方法中所 用的装置，包括真空炉(6),其特征在于真空炉(6)内放置有金属隔 离屏(l)，金属隔离屏(l)为空心壳体，壳体的两侧上有孔，在孔的位 置上安装有环形绝缘体(4)，欲渗物油、套管(2)穿过金属隔离屏(1) 上的环形绝缘体(4)，油、套管(2)除两端的螺纹外置于金属隔离屏(1) 内，油、套管(2)内设有阳极(3)，油、套管(2)的两端与阳极(3)之间 安装有阴阳极绝缘体(7)，油、套管(2)连接电源的阴极，阳极(3)连 接电源的阳极，金属隔离屏(1)与阳极(3)之间连接有开关(5)。
全文摘要
本发明涉及一种使物体在离子渗入时不同表面形成不同渗层的方法及装置。该方法包括下列步骤首先将欲渗物油、套管(2)及绝缘体(4)放入金属隔离屏(1)内，然后将阳极(3)及阴阳极绝缘体(7)置于油、套管(2)内，最后将金属隔离屏(1)放置于真空炉(6)内；油、套管(2)连接电源的阴极，阳极(3)连接电源的阳极，金属隔离屏(1)与阳极(3)之间连接有开关(5)，设定参数封闭真空炉抽真空通入离子渗入介质进行离子渗入，打开开关(5)对油、套管(2)的外表面进行离子渗入。该方法渗入装置在物体不同表面形成不同深度、成分的渗层，金属隔离屏可作为用于离子渗入的真空容器，简化了设备。
文档编号C23C14/32GK101343725SQ20081013700
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月23日 优先权日2008年8月23日
发明者君 牛 申请人:君 牛