一种等离子体处理盾构刀具的方法
【专利摘要】本发明提出了一种等离子体处理盾构刀具的方法，包括如下步骤：对盾构刀具进行前期处理，包括对盾构刀具进行表面抛光、超声清洗和烘干处理；将烘干处理后的盾构刀具输送至第一预真空室并对盾构刀具进行抽真空处理；将抽真空处理后的盾构刀具输送至等离子体处理系统并对盾构刀具进行等离子体处理，在盾构刀具的表面沉积薄膜材料；将等离子体处理后的盾构刀具输送至第二预真空室进行真空静置处理，输送至出料台；对真空静置处理后的盾构刀具进行成品检测。本发明可以提高薄膜与基体结合力以及提高沉积速率、刀具硬度、耐磨性以及使用寿命。
【专利说明】一种等离子体处理盾构刀具的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及等离子体处理【技术领域】，特别涉及一种等离子体处理盾构刀具的方法。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的快速发展，城市化的进程加快，出现了很多大城市和中心城市。很多城市出现了交通问题，通过大力发展轨道交通(例如地铁)可以给予缓解。盾构刀具在我国还处于起步阶段，国务院批准城市拥有地铁的标准有3项指标一一城市人口超300万，⑶P超1000亿元、地方财政一般预算收入超100亿元。截至2012年底，全国有35个城市在建轨道交通项目，运营总里程达到2042公里。
[0003]未来20年将是盾构机和盾构刀具需求的黄金时期，国家发改委已批复30多个个城市规划建设地铁。在2010—2015年，中国规划建设地铁总长度为1700公里，投资规划额达11568亿元，2020年将达6100公里，2050年达11039.57公里，仅地铁的盾构刀具市场就超过35亿元人民币。2012年9月6日，发改委密集批准25个城轨项目，总投资超8400亿元建设交通网络。统计到2020年，将有40个城市建设地铁，规划里程达到7000公里。在中国，地铁线每延伸一公里，平均造价在3.85亿-5亿元不等。
[0004]由上可知，盾构刀具在未来将具有越来越多的应用，因此如何实现对盾构刀具进行等离子体处理以提高盾构刀具的使用寿命，是当前迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0006]为此，本发明的目的在于提出一种等离子体处理盾构刀具的方法，包括如下步骤:
[0007]对盾构刀具进行前期处理，包括对所述盾构刀具进行表面抛光、超声清洗和烘干处理；
[0008]将烘干处理后的所述盾构刀具输送至第一预真空室并对所述盾构刀具进行抽真空处理；
[0009]将抽真空处理后的所述盾构刀具输送至等离子体处理系统并对所述盾构刀具进行等离子体处理，在所述盾构刀具的表面沉积薄膜材料；
[0010]将等离子体处理后的所述盾构刀具输送至第二预真空室进行真空静置处理，输送至出料台；
[0011]对真空静置处理后的所述盾构刀具进行成品检测。
[0012]在本发明的一个实施例中，采用丙酮对所述盾构刀具进行超声清洗以去除所述盾构刀具表面的杂物。
[0013]在本发明的又一个实施例中，采用干燥器对经过超声清洗后的所述盾构刀具进行烘干处理。[0014]优选的，所述对盾构刀具进行等离子体处理，包括如下步骤:
[0015]所述盾构刀具进入所述等离子体处理系统之后，利用真空泵对所述等离子体处理系统的离子注入室进行抽真空，并在所述离子注入室达到预设真空状态后启动扫描注入电机，对所述等离子体处理系统的同轴等离子体枪系统进行充电；
[0016]在对所述同轴等离子体枪系统充电至预设值后，所述等离子体处理系统的脉冲电磁阀进气系统自动启动以使得高纯气体进入所述同轴等离子体枪系统；
[0017]所述同轴等离子体枪系统对所述高纯气体进行内外电极高压击穿电离以形成等离子体；
[0018]注入探头将所述等离子体注入到所述离子注入室以在所述盾构刀具的表面沉积薄膜材料，并在所述薄膜材料达到预设程度后，完成等离子体处理。
[0019]优选的，所述第二预真空室在所述盾构刀具到达前已完成抽真空处理。
[0020]优选的，所述对盾构刀具进行成品检测，包括对所述盾构刀具的表面均匀度、光滑度、刀圈硬度、摩擦系数、纳米划痕临界载荷和刀具扭矩数值进行检测。
[0021]本发明实施例提供的等离子体处理盾构刀具的方法，具有以下有益效果:本发明可以降低 CVD (Chemical Vapor Deposition,气相沉积)和 PVD (Physical VaporDeposition，物理气相沉积)的耗能、避免环境污染，并且可以提高薄膜与基体结合力以及提高沉积速率、刀具硬度、耐磨性以及使用寿命。
[0022]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0024]图1为根据本发明一个实施例的等离子体处理盾构刀具的方法的流程图；
[0025]图2为根据本发明另一个实施例的等离子体处理盾构刀具的方法的示意图；
[0026]图3为根据本发明实施例的等离子体处理盾构刀具的自动化设备的示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0028]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0029]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。[0030]下面参考图1至图3对本发明实施例的等离子体处理盾构刀具的方法进行描述。
[0031]如图1所示，本发明实施例提供的等离子体处理盾构刀具的方法，包括如下步骤:
[0032]步骤SlOl:对盾构刀具进行前期处理。
[0033]具体地，对盾构刀具的前期处理包括:对盾构刀具进行表面抛光、超声清洗和烘干处理。首先对待处理的盾构刀具进行表面打磨抛光，使该盾构刀具的表面符合光滑度要求。然后，再用丙酮对盾构刀具进行超声清洗，从而去除盾构刀具表面的杂物，即对盾构刀具进行除锈祛油。最后，采用干燥器对经过超声清洗后的盾构刀具进行干燥处理，即烘干处理。
[0034]步骤S102:将烘干处理后的盾构刀具输送至第一预真空室并对盾构刀具进行抽真空处理。
[0035]如图2所示，将完成前期处理后的盾构刀具送至等离子体处理盾构刀具的自动化设备100。如图3所示,等离子体处理盾构刀具的自动化设备100包括:链传动电机1、上料台2、送料车3、第一预真空室5、真空阀门6、离子注入室7、注入探头8、门电机9、出料台10、扫描注入电机11、真空泵12、传动电机13和第二预真空室15。其中，上料台2与真空阀门6相连，送料车3在链传动电机I的作用下，在上料台2表面自动运动。从图3中可以看出，等离子体处理盾构刀具的自动化设备100包括4个真空阀门、4个门电机、3个真空泵、3个传动电机，2个链传动电机。其中，每个真空阀门的结构均为真空阀门6所示，每个门电机的机构均为门电机9所示，每个真空泵的结构均为真空泵12所示，每个传动电机的结构均为传动电机13所示,每个链传动电机的结构均为链传动电机I所示，在此不再赘述。
[0036]具体地，将烘干处理后的盾构刀具4放入送料车3内，然后启动链传动电机I使得送料车3在上料台2的表面上自动运行，并向真空阀门6自动运动。送料车3在邻近真空阀门6时，真空阀门6在门电机驱动下向上运动以使得送料车3进入第一预真空室5。放置在送料车3内的盾构刀具4在第一预真空室5内进行抽真空处理，其中抽真空气体从真空阀门6排出。送料车3在传动电机13的作用下，向等离子体处理系统200运动。
[0037]步骤S103:将抽真空处理后的盾构刀具输送至等离子体处理系统并对盾构刀具进行等离子体处理，在盾构刀具的表面沉积薄膜材料。
[0038]在传动电机13的驱动下，经过抽真空处理后的盾构刀具4经过真空阀门进入等离子体处理系统200。具体地，盾构刀具4进入离子注入室7。盾构刀具4进入等离子体处理系统200之后，利用真空泵12对离子注入室7进行抽真空，使得离子注入室7达到预设真空状态。
[0039]在本发明的一个实施例中，等离子体处理系统200包括抽真空系统、同轴等离子体枪系统和脉冲电磁阀进气系统。
[0040]在离子注入室7达到预设真空状态后启动扫描注入电机11，对等离子体处理系统200的同轴等离子体枪系统进行充电。具体地，设定同轴等离子体枪系统的内外电极，充放电系统对同轴等尚子体枪系统进行充电。
[0041]在对同轴等离子体枪系统充电至预设值后，脉冲电磁阀进气系统自动启动以使得高纯气体进入同轴等离子体枪系统。同轴等离子体枪系统对高纯气体进行内外电极高压击穿电离以形成等离子体。
[0042]具体地，脉冲电磁阀进气系统包括串联的电容器、开关和脉冲电磁阀。脉冲电电磁阀进气系统自动启动，从充气口充入高纯气体，高纯气体以一定进气气压通过内电极端部的进气孔进入同轴等离子体枪系统。
[0043]高纯气体进入同轴等离子体枪系统后，其气体被内外电极高压击穿电离，形成等离子体，同时、内外电极之间建立电场，并短暂通路，等离子体束在放电电流产生的洛伦兹力的作用下加速向前运动，由于等离子体对内外电极的电侵蚀作用，电极上会蒸发大量的材料，并形成等离子体，
[0044]等离子体处理盾构刀具的自动化设备100的注入探头8将等离子体注入到离子注入室7以在盾构刀具4的表面沉积薄膜材料。其中，形成的等离子体与气体等离子体一起经注入探头8加速向盾构刀具4运动，并在盾构刀具4的表面发生反应，生成新物质，合成所需薄膜材料，沉积到盾构刀具4表面。
[0045]在合成薄膜材料达到预设程度后，完成等离子体处理。
[0046]步骤S104:将等离子体处理后的盾构刀具输送至第二预真空室进行真空静置处理，然后输送至出料台。
[0047]具体地，待合成薄膜材料达到设定程度后，启动传动电机驱动送料车3载着等离子体处理后的盾构刀具4经真空阀门进入第二预真空室15。需要说明的是，第二预真空室15在盾构刀具4到达前已完成抽真空处理。在第二预真空室15静置预设时长，然后启动门电机9，送料车3通过最后一个真空阀门进入到出料台上10自动运动，并逐渐最终停止。其中，送料车3内容纳有经过等离子体处理和抽真空处理后的盾构刀具14。
[0048]步骤S105:对真 空静置处理后的盾构刀具进行成品检测。
[0049]最后，按操作流程取出处理好的盾构刀具14，对盾构刀具14的成品检测。
[0050]在本发明的一个实施例中，对盾构刀具14的成品检测，包括对盾构刀具14的表面均匀度、光滑度、刀圈硬度、摩擦系数、纳米划痕临界载荷和刀具扭矩数值进行检测。具体地，由质检员目测表面均匀度，光滑度，并抽查测量刀圈硬度、摩擦系数、纳米划痕临界载荷，刀具扭矩数值等，然后将合格成品放在合格产品区。
[0051]根据本发明实施例的等离子体处理盾构刀具的方法，可以降低气相沉积CVD和物理气相沉积PVD的耗能、避免环境污染，并且可以提高薄膜与基体结合力以及提高沉积速率、刀具硬度、耐磨性以及使用寿命。
[0052]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0053]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。
【权利要求】
1.一种等离子体处理盾构刀具的方法，其特征在于，包括如下步骤: 对盾构刀具进行前期处理，包括对所述盾构刀具进行表面抛光、超声清洗和烘干处理； 将烘干处理后的所述盾构刀具输送至第一预真空室并对所述盾构刀具进行抽真空处理； 将抽真空处理后的所述盾构刀具输送至等离子体处理系统并对所述盾构刀具进行等离子体处理，在所述盾构刀具的表面沉积薄膜材料； 将等离子体处理后的所述盾构刀具输送至第二预真空室进行真空静置处理，输送至出料台； 对真空静置处理后的所述盾构刀具进行成品检测。
2.如权利要求1所述的等离子体处理盾构刀具的方法，其特征在于，采用丙酮对所述盾构刀具进行超声清洗以去除所述盾构刀具表面的杂物。
3.如权利要求1所述的等离子体处理盾构刀具的方法，其特征在于，采用干燥器对经过超声清洗后的所述盾构刀具进行烘干处理。
4.如权利要求1所述的等离子体处理盾构刀具的方法，其特征在于，所述对盾构刀具进行等离子体处理，包括如下步骤: 所述盾构刀具进入所述等离子体处理系统之后，利用真空泵对所述等离子体处理系统的离子注入室进行抽真空，并在所述离子注入室达到预设真空状态后启动扫描注入电机，对所述等离子体处理系统的同轴等离子`体枪系统进行充电； 在对所述同轴等离子体枪系统充电至预设值后，所述等离子体处理系统的脉冲电磁阀进气系统自动启动以使得高纯气体进入所述同轴等离子体枪系统； 所述同轴等离子体枪系统对所述高纯气体进行内外电极高压击穿电离以形成等离子体； 注入探头将所述等离子体注入到所述离子注入室以在所述盾构刀具的表面沉积薄膜材料，并在所述薄膜材料达到预设程度后，完成等离子体处理。
5.如权利要求1所述的等离子体处理盾构刀具的方法，其特征在于，所述第二预真空室在所述盾构刀具到达前已完成抽真空处理。
6.如权利要求1所述的等离子体处理盾构刀具的方法，其特征在于，所述对盾构刀具进行成品检测，包括对所述盾构刀具的表面均匀度、光滑度、刀圈硬度、摩擦系数、纳米划痕临界载荷和刀具扭矩数值进行检测。
【文档编号】C23C14/48GK103668100SQ201310580714
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】韦学运, 杨思泽, 刘春生 申请人:韦学运