专利名称：盘形合金钢工件辉光离子氮化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型与盘形工件辉光离子氮化装置有关。
背景技术：
在真空器内充入稀薄的NH3气体并导入直流高压后该气体发生电离现象，氮原子失去电子以离子态轰击阴极(工件)，其能量一部分转换成热能使工件被加热到工艺温度。 一部分转换为可见的兰色辉光沿阴极轮廓分布。离子轰击阴极一方面发生溅射现象，同时也渗入钢中与Fe、Cr、Ni、W、Mo、Ai等元素化合形成复杂化合物组织，并由于工件表层与次表层的势差而发生扩散，最终形成工件由表及里的化合物层、扩散层、过渡层等由数个层面组成的氮化层，从而大幅度提高工件的耐磨性、耐腐蚀性、抗咬合性能。经处理后的工件一般不再加工而直接装车使用，由此提出对氮化处理后工件的变形控制问题。而变形问题复杂。已有的辉光离子氮化装置从上个世纪七十年代发展至今因其原理、结构的特点，真空罩内温度场的均勻性问题一直是个世界性的难题，加之工件的结构和尺寸使其氮化装置内的温度均勻性问题更加复杂化。当圆盘的工件置于阴极底座上时，圆盘外侧靠近真空罩水冷套内壁(阳极)其氮化温度与圆盘中心部分(视圆盘大小)温度达50 100°C。这种状况使其大型圆盘式工件无法实施离子氮化处理，更不用说氮化后圆盘直径最大处平面跳动 ^ 0. 03mm的高技术要求。实用新型内容本实用新型的目的是提供一种大中型盘形工件在装置内温度均勻性好，变形小的盘形合金钢工件辉光离子氮化装置。本实用新型是这样实现的本实用新型盘形合金钢工件辉光离子氮化装置，包括位于底座16上的真空罩11 和位于真空罩内的阴极底座6，阴极底座上的阴极支柱5支承盘形工件4，真空罩11构成的阳极与阳极接入口连接，阴极底座6与阴极接入口 10连接，在阴极底座6的环周上均布有若干片状辅助阴极3，若干片状辅助阴极3包围盘形工件，其高度大于阴极支柱5的高度与盘形工件4的厚度之和。片状辅助阴极3为L形，其水平面与阴极底座6连接，所有的辅助阴极的竖向面等距、等高，盘形工件4与真空罩11内壁之间有热反射壁2。若干辅助阴极3所在的圆周直径大于1100mm。片状辅助阴极的竖向面高度为300— 400mm，宽度为50— 60mm，间距为50—60mm。盘形工件在前期冷热加工过程中致变形的隐患趋于“零”状态下，如何控制圆盘工件的氮化变形将面临两大问题。一是如何保证圆盘式工件外圆一周与中心部分的温度均勻性；二是如何解决反射壁对工件的外圆部分热能的吸收(超过阴极底座半径2/3的工件靠近反射壁一侧的部分热能会被相对冷态的反射壁吸收。从而影响圆盘式工件整体温度的均勻性)。本实用新型以辅助阴极均布的方式成功的解决了上述两大问题。辅助阴极的作用不仅阻挡了工件的热损失，更有意义的是辅助阴极由于受到离子轰击自身也是发热体，在阻断热散失的同时，也在向工件反射热。由此弥补了工件外圆周边与圆中心部位所形成的温差，使工件整体温度均勻一致，从而保证了氮化质量，更控制了圆盘型工件的变形。攻克了国内大中型盘形工件辉光离子氮化技术难题。本实用新型对 Φ 1100 X 25mm的盘形工件处理后，工件直径最大处圆平面跳动< 0. 03mm。
图1为本实用新型结构图。
具体实施方式
真空罩11与底座16的支承平面形成真空的封闭体系，真空罩构成阳极与阳极接入口连接。真空罩11的夹层为水冷腔1，冷却水通过冷却水进入口 14和出口 12可使真空罩体温度=40°C，真空罩底端面与支撑装置体的底座16的支承面之间有密封圈15，密封圈15为圆环式耐高温硅橡胶，靠大气压力和真空罩自重密封。抽气出口 9穿过底座16 的支承面与封闭体系相通，真空罩上有充气口 17和石英玻璃观察孔13。阴极底座6与电源连接并承载盘形工件，阴极底座6通过陶瓷支撑7支承于底座16的支承面。阴极底座6通过若干阴极支柱5支撑盘形工件4，使工件4两面氮化。阴极底座6的盘形圆周边与若干L 形辅助阴极3的水平面连接，所有辅助阴极3的竖向面等高，等距，其上端高出盘形工件4， 辅助阴极3自热并将热反射于包围圈中的工件上。底座16的支承面下有水冷套8，用于降低底座温度。辅助阴极3与真空罩内壁之间有热反射壁2，用于减少热损失。辅助阴极3的竖向面高度为360mm，宽度为55mm，两辅助阴极之间的周向距离为55mm。
权利要求1.盘形合金钢工件辉光离子氮化装置，包括位于底座(16)上的真空罩(11)和位于真空罩内的阴极底座(6)，阴极底座上的阴极支柱(5)支承盘形工件(4)，真空罩(11)构成的阳极与阳极接入口连接，阴极底座(6)与阴极接入口(10)连接，其特征在于在阴极底座(6) 的环周上均布有若干片状辅助阴极(3)，若干片状辅助阴极(3)包围盘形工件，其高度大于阴极支柱(5)的高度与盘形工件(4)的厚度之和。
2.根据权利要求1所述的辉光离子氮化装置，其特征在于或者阴极底座(6)的周边与环形辅助阴极(3)连接，辅助阴极(3)为L形，其水平面与阴极底座(6)连接，所有的辅助阴极的竖向面等距、等高，盘形工件(4)与真空罩(11)内壁之间有热反射壁(2)。
3.根据权利要求1所述的辉光离子氮化装置，其特征在于若干辅助阴极(3)所在的圆周直径大于1100mm。
4.根据权利要求1所述的辉光离子氮化装置，其特征在于片状辅助阴极的竖向面高度为 300— 400mm，宽度为 50—60mm，间距为 50—60mm。
专利摘要本实用新型为盘形合金钢工件辉光离子氮化装置，该装置不仅实现了盘形工件的离子氮化，同时又解决了因氮化温度不均而产生的变形问题，其核心是保证工件淡化温度整体误差控制在±5℃范围内。它包括位于底座(16)上的真空罩(11)和位于真空罩内的阴极底座(6)，阴极底座上的阴极支柱(5)支承盘形工件(4)，真空罩(11)构成的阳极与阳极接入口连接，阴极底座(6)与阴极接入口(10)连接，在阴极底座(6)的环周上均布有若干片状辅助阴极(3)，若干片状辅助阴极(3)包围盘形工件，或者阴极底座(6)的周边与环形辅助阴极(3)连接，辅助阴极的高度大于阴极支柱(5)的高度与盘形工件(4)的厚度之和。
文档编号C23C8/36GK202144510SQ201120209540
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者徐雪民, 李德东 申请人:资阳晨工电器有限公司