一种控制大型工件等离子体氮化温度和氮化效果的方法技术

本发明专利技术涉及等离子体氮化技术领域，具体为一种控制大型工件等离子体氮化温度和氮化效果的方法，包括一种大型等离子体氮化炉零部件不同位置或分散零部件等离子体氮化效果的控制方法，所述方法采用活动阳极，利用阳极的不同电位、形状、大小以及与工件阴极不同距离对放电的影响，来控制整个零部件不同部位或者不同的分离工件的氮化放电强度和氮化效果，所述基体的材质为铁、铝、钛等金属及其合金。本发明专利技术在大型氮化炉中，将工件放在导电的工作台上，工作台放在绝缘的支架上，绝缘的支架放置在氮化炉壁的底部，一切固定稳定后，关上真空室的门，开始抽真空，利用泵组的最大流量，并且把抽速控制阀全部打开，同时开始加热。同时开始加热。同时开始加热。

【技术实现步骤摘要】
一种控制大型工件等离子体氮化温度和氮化效果的方法


[0001]本专利技术涉及等离子体氮化
，具体为一种控制大型工件等离子体氮化温度和氮化效果的方法。

技术介绍

[0002]等离子体氮化已经被广泛应用于零部件耐磨、耐蚀性能的提高，等离子体氮化，就是把工件放在真空室中，工件为接电源的负极，真空室壁接电源的正极，电源可以是脉冲和直流，目前一般采用脉冲方式，减少打火和便于工艺控制，在一定的气体氛围下，如氨气，氮气以及氩气等等，在一定的气压范围内，相对于真空室壁，在工件上施加一定的负电位，当气压、电压等位于一定数值时，在工件表面产生等离子体放电，其中产生的正离子在工件负偏压的作用下，飞向工件，轰击并加热工件，同时含氮的气体离子或激发态的原子在表面聚集，有些形成化合物，有的是吸附在工件表面，在温度和离子轰击的共同作用下，氮元素由表面向内扩散行走，形成化合物层或氮化层，达到工件表面强化的作用，氮化层或扩散层的厚度与工件温度、气体种类、离子放电的强度、脉冲波形的形式等均有关，当工件比较小的情况下，氮化的温度均匀性不是主要问题：如温度很快均匀，等离子体放电也很均匀；相对于真空室抽口，小件的四周与抽口距离几乎相等，而当工件较大时，真空室内的气体流场、放电强度及工件温度等由于进气、出气位置不同、工件大小和形状不同，使得工件在不同位置会产生不均匀的放电，这样工件温度、氮化效果能都会发生变化，实际上一个大型工件，不同的位置也可以需要不同的氮化效果，如某处硬化层多一点提供耐磨，如某处需要无白亮层，不减低疲劳寿命，又如模具或被处理件又两种材料焊接而成的，由于材料表面以及二次电子发射系数不同，放电也会不均匀，造成温度不一致或某处温度高、某处温度低，需要控制，因此，不同位置或不同工况需要产生不同的放电强度，以获得所需要的氮化效果，如何对现有的氮化方法进行改变，获得所需要的氮化效果，是本领域函待解决的一个技术难题；
[0003]公开号为CN203096157U的专利公布了“蜗杆离子氮化均温装置”，在氮化过程中辅助阴极和零件一起起辉升温，提高了附近空间的温度，减少了零件的散热损失，改善了大型蜗杆离子氮化的温度均匀性，但该专利技术尽管在一定程度上可以缓解温度不均匀性，也会造成离子轰击剂量率的不均匀性，氮化效果会不均匀；
[0004]公开号为CN106929796A的专利“离散多阳极钟罩式离子氮化炉”公开了一种把一个真空室壁分成多节真空室的模式，一定程度上改善了长轴类零件离子氮化过程中的温度均匀性，但是仍然无法改变每一节真空室之内的工件不同位置的放电，对于形状、质量或材质不均匀的工件，还是很难进行不同位置放电强度、氮化温度和氮化效果等；
[0005]为此提出了大型零部件等离子体活动阳极的放电和氮化有效控制的方法，既包括大型零部件离子氮化均匀放电和均匀氮化的控制方法，也包括大型零部件不同位置氮化程度可以控制的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种控制大型工件等离子体氮化温度和氮化效果的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的大型零件氮化时无法有效灵活控制氮化效果的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种控制大型工件等离子体氮化温度和氮化效果的方法，包括一种大型等离子体氮化炉零部件不同位置或分散零部件等离子体氮化效果的控制方法，所述方法采用活动阳极，利用阳极的不同电位、形状、大小以及与工件阴极不同距离对放电的影响，来控制整个零部件不同部位或者不同的分离工件的氮化放电强度和氮化效果，所述基体的材质为铁、铝、钛等金属及其合金。
[0008]优选的，所述的活动阳极是采用1个或1个以上阳极。
[0009]优选的，所述的活动阳极技术，阳极可以是带有孔或网的结构。
[0010]优选的，所述放电模式不同的阳极和工件之间放电可以采用同一电源或不同电源进行单独控制，所述放电模式采用的气体可以是氩气、氢气、氮气、氨气等含氮气体以及甲烷、乙炔等含碳气体，所述放电电源可以是直流也可以是脉冲模式。
[0011]优选的，所述工作气体可以是一种或几种的混合，也可以有先后顺序，所述工作气体的工作气压，可以为10
‑1‑‑
104Pa。
[0012]优选的，所述放电电压范围为50V
‑
100kV，所述放电电极可以和真空室壁一体，也可以和真空室壁绝缘，所述放电电极，电极形状可以是平面的，环形的，条形的、弧形、方型、外凸起的和内凹陷的，所述放电电极可以根据需要在氮化工艺中进行前后移动，所述放电电极，面积可以从10mm2‑
100m2。
[0013]优选的，所述工件阴极的各部分，可以是同种材料，也可以是不同材料。
[0014]优选的，所述零部件，可以是真空室内一个零部件，也可以是真空室内多个零部件。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在大型氮化炉中，将工件放在导电的工作台上，工作台放在绝缘的支架上，绝缘的支架放置在氮化炉壁的底部，一切固定稳定后，关上真空室的门，开始抽真空，利用泵组的最大流量，并且把抽速控制阀全部打开，同时开始加热，当真空到一定程度、工件温度也达到一定的温度时，充入氮气或氨气的一种或两种，同时也可以充入氩气、氢气的一种或两种，通过气体流量计，经过混气筒将气体均匀后进入到真空室内，利用控制阀控制泵组的抽速，利用流量计、控制阀协同控制真空室内的工作气压，当所需要的气压和温度达到后，开启氮化电源，为了防止剧烈打火和稳定工作，开始阶段的功率慢慢提升，使得工件的温度慢慢升高，利用与工件紧贴的热电偶来反馈和控制加热电源的功率和氮化电源的功率，利用不同位置的热电偶测量的温度信息，控制附近的活动阳极的位置，进而控制附近的辉光放电以优化加热速率和离子轰击的强度，进而控制氮化效果；
[0016]1、本专利技术的优点是阳极与工件的距离以及形状可以根据需要灵活调整，进而能够有效控制不同区域的放电强度、工件温度等等，进而可以对氮化效果进行调控，避免了固定传统离子氮化炉无法根据大型工件形状、氮化要求来调整放电和氮化效果的问题。
附图说明
[0017]图1为本专利技术具有活动阳极的氮化方法示意图；
[0018]图2为本专利技术的阳极的图案变化示意图；
[0019]图3为本专利技术单独阳极形状可以变化以及有多阳极组成的形状可变的等效阳极示意图；
[0020]图4为本专利技术不同阳极单独电源的氮化方法示意图；
[0021]图5为本专利技术炉中氮化不同的产品示意图；
[0022]图6为本专利技术中被处理工件表面的剖面示意图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]请参阅图1
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6，本专利技术提供的一种实施例：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制大型工件等离子体氮化温度和氮化效果的方法，包括一种大型等离子体氮化炉零部件不同位置或分散零部件等离子体氮化效果的控制方法，其特征在于：所述方法采用活动阳极，利用阳极的不同电位、形状、大小以及与工件阴极不同距离对放电的影响，来控制整个零部件不同部位或者不同的分离工件的氮化放电强度和氮化效果，所述基体的材质为铁、铝、钛等金属及其合金。2.根据权利要求1所述的一种控制大型工件等离子体氮化温度和氮化效果的方法，其特征在于：所述的活动阳极是采用1个或1个以上阳极。3.根据权利要求1所述的一种控制大型工件等离子体氮化温度和氮化效果的方法，其特征在于：所述的活动阳极技术，阳极可以是带有孔或网的结构。4.根据权利要求1所述的一种控制大型工件等离子体氮化温度和氮化效果的方法，其特征在于：所述放电模式不同的阳极和工件之间放电可以采用同一电源或不同电源进行单独控制，所述放电模式采用的气体可以是氩气、氢气、氮气、氨气等含氮气体以及甲烷、乙炔等含碳气体，所述放电电源可以是直流也可以是脉冲模式。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：田钦文，李飞，李金成，
申请(专利权)人：合肥亿米特科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：