[其他]強光離子滲金屬裝置及其方法

在審

• 申請號: 101985000006757
• 申請日: 1985-09-10
• 公開（公告）號: CN1004933B
• 公開（公告）日: 1989-08-02
• 發明（設計）人: 李仲君
• 申請（專利權）人: 電子工業部工藝研究所
• 代理公司: 電子工業部專利服務中心
• 代理人: 邱應鳳;徐嫻

本發明公開了一種利用二次著火現象所設計的強光離子滲金屬裝置及其方法。滲層深度明顯加深，滲鉬層達２８５微米，滲入金屬種類不受限制。陰極座上有一個用滲入金屬做成的桶形靶，內放工件，工件周圍放置滲入金屬碎片，在適當條件下，桶形靶內電離產生“雪崩”，形成高能量強光離子區，完成強光離子滲金屬過程，該區溫度可達１７００℃，也可以作為科學研究用新穎的高溫能源。

本發明涉及一種利用二次著火現象所設計的強光離子滲金屬裝置及其方法，能把各種金屬滲入到普通鋼或其它金屬中去，改變金屬表面的物理、化學性能。

現有的滲金屬技術有固體法、氣體法、液體法、雙層輝光法等。

固體、氣體、液體滲金屬技術，滲入的合金元素消耗大，工作環境惡劣，有毒液、廢氣污染環境。

1981年太原工學院學報上發表了“雙層輝光放電現象及其放電特性的研究”的論文。雙層輝光滲金屬技術，滲入料需要做成絲狀，用外接電源加熱至白熾狀，使其蒸發做成料源，絲狀加工困難，成本高。絲狀一經燒斷，即成廢料，利用率低，滲料消耗大。由于滲料需外加電源，結構復雜，滲速慢，實現多種元素金屬共滲困難。

本發明的任務是要提供一種滲層深度明顯加深、而且適用于任何滲入金屬的離子滲金屬的方法和裝置。該方法和裝置的特點是：合金元素消耗少，結構簡單，滲速快，不污染環境，而且適用于任何滲入金屬，并能進行多元金屬共滲。

附圖1是強光離子滲金屬裝置的示意圖。

1-鐘罩 2-陽極 3-偏壓環 4-桶形靶 5-陰極座 6-工件 7-滲入金屬碎片 8-直流電壓源 9-直流電壓源

本發明的任務是以如下方式完成的：

如圖1的強光離子滲金屬裝置中，鐘罩1內有陽極2、偏壓環3和陰極座5，在陰極座5上有與它同電位的桶形靶4，桶形靶4用滲入金屬做成。在桶形靶4內放入工件6和滲入金屬的碎片7，這三者都處于同一電位。

將真空室抽到一定的真空度，然后通入氬氣，桶形靶4在稀疏的氣體中放電，在開始一段產生著火，發生輝光，這和湯生放電相同。在適當氣體壓力和電場強度下，桶形靶4內電離產生“雪崩”，出現第二次著火，放電由輝光驟變為強光，這是在發明過程中所發現的一種新的物理現象。在桶形靶4內的強光離子區中，離子具有更高的能量，工件在這個區域內可加熱到1700℃。

桶形靶4作為滲入金屬的料源。在桶形靶4內放入滲入金屬的碎片7，增加了料源，提高滲入效率。

本發明采用了偏壓環3，在相同的電壓下，放電現象可以在較低氣壓下產生第二次著火，可以增加離子的滲入速度。

桶形靶4可以是園形、方形、長方形或其他合適形狀。

本發明和現有技術相比，具有以下的優點和效果：

1.雙層輝光離子滲金屬，滲入金屬必須是高電阻率的材料，并要做成絲狀，因此滲入金屬有所限制。用強光離子滲金屬不受此限制。

2.本發明對滲入金屬不需要附加的加熱裝置。

下面結合附圖說明本發明的實施情況：

鐘罩1直徑為450毫米，桶形靶4直徑為40-150毫米，其高度為40-130毫米。陽極2、偏壓環3與桶形靶4尺寸相匹配。桶形靶4與陽極2之距離為50-100毫米，桶形靶4與偏壓環3之距離為前者的三分之一。

陽極2與陰極座5之間的電壓為600-1000伏。偏壓環電壓為100-450伏。

真空室抽到1×10^-5托后，充入氬氣，氬氣壓力控制在4×10^-1-8×10^-2托，滲金屬時工件溫度控制在900℃-1050℃。

強光離子滲金屬可使任何難熔的金屬經濺射氣化電離，工件可加熱到1700℃。使得任何金屬滲入到另一種金屬中去成為可能，在離子滲鉬、離子滲鎢、離子滲鎳、離子滲鉻、離子滲銅、離子滲硅方面取得了突出的效果，提供了對金屬材料表面改性的廣闊途徑。

桶形靶4所創造的高能量離子區可作為科學研究用新穎的高溫能源。