工业型脉冲直流等离子体化学气相沉积工模具表面强化设备制造技术

技术编号：1809429 阅读：226 留言：0更新日期：2012-04-11 18:40

一种在刀具、模具及要求耐磨、耐蚀金属部件表面沉积硬质陶瓷薄膜材料的等离子体化学气相沉积设备，主要由炉体及真空系统、加热及温控系统，等离子体电源系统，气体供给及控制系统组成，真空炉体为钟罩式结构，内壁布有加热元件，用屏蔽罩防止加热体电场与等离子电场之间的相互干扰，实现内热式加热，可在工模具及零部件表面镀覆单一膜，多元膜和多层复合膜等，以改善耐磨、耐蚀、抗氧化和热疲劳等性能，从而提高使用寿命和生产效率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在工模具表面沉积具有高硬度、强结合力、抗氧化、耐腐蚀的硬质薄膜及同炉离子氮化和碳氮共渗的设备，特别涉及一种工业生产型脉冲直流等离子体化学气相沉积工模具表面强化设备。目前，国内外有关制备硬质薄膜的方法主要有三种，即化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)和等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)。CVD法问世较早，适用于硬质合金类零部件的强化，在当今仍保持着一定的优势，但其工艺过程的原理主要是高温热激活化学气相沉积反应，通常达1000℃左右，超过了一般钢制工模具的回火温度，镀膜后须重新淬回火，易产生变形甚至开裂，一定程度上限制了它的应用；此外，在硬质合金刀具应用方面，CVD法也应谨慎使用，首先工艺过程产生的氯化氢气体可能腐蚀硬质合金中钴结合剂，造成刀具表面疏松，增加应力集中源；其次硬质合金表面易脱碳，降低刀具强度。PVD法主要以离子轰击方式加热，工作温度只有200-300℃，远低于高速钢刀具的回火温度，克服了CVD法温度过高的不足，在高速钢刀具薄膜制备方面获得广泛应用。但由于离子贱射、蒸发受直线性限制，绕镀性差，难以在狭缝、沟槽、小孔等部位获得均匀镀膜；加之薄膜与基体之间主要靠物理及化学吸附结合，膜基结合力较弱，膜层质量下降。PCVD法避免了CVD法工艺温度过高和PVD法工艺绕镀性差的缺点，其工艺温度一般控制在500到550℃之间，同时可在同一台设备中实现连续等离子渗氮、碳氮共渗和镀膜的复合处理，不仅适用于不同材质的工模具，而且特别适用于形状复杂类模具的表面强化，因而自八十年代以来倍受重视。目前，按等离子体的引入和产生方法，PCVD...

【技术保护点】
工业型脉冲直流等离子体化学气相沉积设备，包括一接地的钟罩式炉体（１），炉体（１）界定的反应室内配置有加热体（３），与加热及控制系统（１１）相连接的热电偶（１３）、与气体供给系统（１２）相连通的通气管（４）和与炉体（１）下端相连接的真空系统（９）。本专利技术的特征是，炉体（１）的内壁均匀分布有带状加热体（３），带状加热体（３）通过过桥引入电极（６）与加热及控制系统（１１）连接，带状加热体（３）内侧配置一具有热辐射和屏蔽双重作用的屏蔽罩（２），炉体（１）的反应室底部通过双屏蔽阴极（８）支撑阴极盘（７），阴极盘（７）与脉冲直流电源（１０）相连接，所说反应室的中心或周边配置一与气体供给控制系统（１２）相连通的通气管（４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐可为，陶冶，何家文，南俊马，张凌云，朱晓东，马胜利，李雁淮，刘齐成，
申请(专利权)人：西安交通大学，北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]

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