等離子表面改性工藝

等離子表面改性工藝及設備簡介
1.表面工程技術
表面工程技術主要是利用各種表面塗鍍層及表面改性技術，賦予基體材料本身所不具備的特殊的力學、物理或化學性能。如高硬度、高耐磨性、耐蝕性、抗高溫氧化性、抗輻射性等。另外，表面工程技術是一門涉及到機械、電子、化工、材料、真空、冶金、表面物理、固體物理，等離子物理、電化學等多學科的邊緣技術，它溶入這些學科的理論和最新技術成果。
2.等離子表面合金化技術
表面工程技術領域中，雙層輝光等離子表面合金化是一項具有高技術特徵和標誌的創新技術。是近十幾年才發展起來的具有我國獨立智慧財產權居世界領先水平的高新技術。
例如在鋼鐵材料表面形成以W-Mo-Cr-V－C、W-Mo－C、W-Mo-Co－C、W-Mo-Nb－C等表面耐磨高合金層、表面高速鋼層、表面時效硬化高速鋼層、表面耐磨高Cr－C層。還可以形成Cr-Ni、Cr-Ni-Si、Cr-Ni-Al、Cr-Ni-Mo-N、Cr-Ni-Mo-Nb等抗高溫氧化合金層和耐腐蝕不鏽鋼層。還可以形成超合金表面層，如：Ni基合金，Co基合金，Ti基合金等等。
此外，該技術與RF和DC等磁控濺射、電弧沉積、離子注入等滲鍍技術交叉結合，可形成表面沉積層+擴散層的反應滲鍍複合層，製備性能更高的表面耐磨、耐蝕、抗高溫氧化的梯度結構材料、陶瓷材料和功能材料。
雙層輝光等離子表面合金化技術的主要特徵是：非常有效的解決了高熔點金屬的表面合金化及較高熔點金屬材料表面進行高熔點合金表面合金化的問題。是目前所有表面合金化工藝技術中能夠提供欲滲合金元素方法最好的一種技術。是一項可持續發展的環保清潔戰略技術。
雙層輝光等離子表面合金化技術主要優點是：節約貴重合金元素、節省能源和資源的創造性；滲入速度快，比一般合金化技術提高滲入速度至少1/3以上的新穎性；具有可大面積處理，對各種機械零件均能大幅度提高表面性能和延長使用壽命的實用性；表面合金層成分可控、合金化層與基體冶金結合無剝落、無環境污染、可進行全部真空處理的清潔工藝技術的先進性。該技術已經獲得這方面國家發明專利十餘項以及一系列具有我國自主智慧財產權的創新成果。
3.滲金屬設備的研究
輝光離子滲金屬工作時，工件和源極均處於氣體放電的真空、高溫和高電壓的狀態下。因此對設備中電極之間以及對地的絕緣性能要求較高；電極本身導電性要好；電極和爐殼冷卻性能要強；輔助陰極、源極以及吊掛工卡具等能夠承受高溫，變形要小；電極工作穩定，不打弧。經過多年的試驗研究，一般對滲金屬設備的基本要求有：
1）.直流（或脈衝）電源工作電壓0～1000V緩慢平穩可調，工作穩定、可靠且有很好的滅弧功能；
2）.源極、工件極的對地絕緣電阻≥4MΩ；
3）.極限真空度：≤5Pa；
4）.漏氣率：≤0.13Pa／min
5）.工作溫度：～1200℃；
6）.工件極和源極具有可靠和穩定的禁止結構和裝置，保證工作時不打弧；
7）.工作氣壓：10～10000Pa；
8）.多路質量流量計控制的進氣系統；
9）.機械泵＋羅茨泵（小型設備可以只選用機械泵；要求較高的選用機械泵＋擴散泵或分子泵）；
10）.300～1200℃光電溫度計測溫儀（也可設定熱電偶測溫系統）；
11）.有外加熱源時，2～3層金屬隔熱層（小型設備可選1～2層金屬隔熱屏）；
12）.占總功率1／2～1／3的外加熱源（也可不採用輔助加熱，只用離子轟擊加熱）；
13）.雙層水冷爐殼、雙層水冷底盤以及水冷電極結構（一般用水量2～10t/h）；
14）.採用功率10～15Kw的電機以及離心式風冷系統；
15）.採用水流量2～6t/h的換熱器以及換熱器系統；
16）.爐子外形尺寸（實際工作情況而定）；
17）.有效工作尺寸（實際工作情況而定）；
18）.抽真空管道系統（管道可配加蝶法系統、閥門截止系統、放氣系統等）；
19）.真空度測量系統（數顯真空計或其它真空計）；
20）.最大裝爐量（幾公斤～400公斤／爐）；
21）.功能要求（具有等離子滲金屬、滲碳、滲氮、碳－氮共滲和氮－碳共滲、滲硫等等）；
22）.進氣供給系統以及進氣均勻性的要求；
23）.設備欲進行下一步工藝和技術升級預留的各種孔。
四、滲金屬照片
圖1、2、3分別是Q235鋼、35CrMo鋼、45鋼Cr-Mo共滲層的金相組織照片。
圖1Q235鋼Cr-Mo共滲金相組織圖235CrMo鋼Cr-Mo共滲金相組織圖345鋼Cr-Mo共滲金相組織
五、滲金屬設備
試驗設備工業生產設備
六、滲金屬產品
滲金屬鋸條滲金屬膠體磨