本發(fā)明涉及一種離子氮化裝置，尤其涉及一種滲氮可控的零污染離子氮化裝置，屬于化學(xué)熱處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

離子氮化是一種強(qiáng)化表面的化學(xué)熱處理方法，也是一種利用含氮?dú)怏w輝光放電形成活性氮離子，在電場(chǎng)作用下滲入工件表面的表面改性技術(shù)。其產(chǎn)生的滲氮層具有高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蝕性能，故適用于不銹鋼、碳鋼、合金鋼及鈦合金等金屬的表面強(qiáng)化。然而，傳統(tǒng)離子氮化裝置存在結(jié)構(gòu)不合理，升溫與降溫速度慢且不可控；陰陽(yáng)極間距不可調(diào)，導(dǎo)致滲層厚度及性能不均；廢氣處理問題；這些問題都嚴(yán)重阻礙著離子氮化技術(shù)的發(fā)展。

在滲氮過程中，當(dāng)滲氮溫度較低時(shí)，滲層厚度較薄，滲層硬度較低；當(dāng)滲氮溫度過低時(shí)，氣體不能電離，滲氮不能進(jìn)行；同時(shí)，當(dāng)滲氮溫度較高時(shí)，滲層組織發(fā)生改變，滲層硬度降低；當(dāng)滲氮溫度過高時(shí)，工件腐蝕甚至熔化，所以需要控制滲氮溫度來(lái)控制滲層硬度及組織。離子滲氮時(shí)，滲氮溫度通過輝光產(chǎn)生及離子轟擊提高，需要較長(zhǎng)一段時(shí)間，很難快速升至所需滲氮溫度，且升溫速度不可控。滲氮結(jié)束后，由于滲氮室溫度較高，降至室溫也需要很長(zhǎng)一段時(shí)間，并且不可控制；此問題極大的降低了離子滲氮的速度，延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期。

當(dāng)陰陽(yáng)極間距較大時(shí)，陰極位降較低，離子所帶能量較低，電流密度較小，離子轟擊強(qiáng)度較低，故工件表層溫度較低；當(dāng)陰陽(yáng)極間距較小時(shí)，陰極位降較高，離子所帶能量較高，電流密度較大，離子轟擊強(qiáng)度較高，此時(shí)工件表層溫度較高，故陰陽(yáng)極間距對(duì)離子滲氮也具有較大的影響，但傳統(tǒng)的離子氮化裝置結(jié)構(gòu)不合理，陰陽(yáng)極間距不可調(diào)，從而導(dǎo)致滲層厚度及性能的不均一。

氣體滲氮與鹽浴滲氮均會(huì)產(chǎn)生有害的物質(zhì)，污染空氣。相比之下，離子滲氮雖可減輕污染，但仍存在污染問題。離子滲氮所用的氨氣能干擾腦細(xì)胞能量代謝和改變神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)細(xì)胞有抑制作用，若空氣中含有一定濃度的氨氣便會(huì)引起急性中毒或?qū)е聬盒约膊?，如喉水腫、肺水腫、白內(nèi)障、結(jié)膜炎、甚至失明。因此，離子滲氮的氨氣污染問題需要徹底解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種滲氮可控的零污染離子氮化裝置，這種滲氮可控的零污染離子氮化裝不但能夠?qū)崿F(xiàn)快速升溫與降溫，而且能實(shí)現(xiàn)陰陽(yáng)極間距可調(diào)、滲氮可控，還能實(shí)現(xiàn)零污染的離子滲氮，以解決傳統(tǒng)離子氮化裝置的升溫慢與降溫慢，陰陽(yáng)極間距不可調(diào)，滲氮不可控及氨氣污染的技術(shù)問題。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題。

一種滲氮可控的零污染離子氮化裝置，包括爐體、爐底盤、傳動(dòng)系統(tǒng)、可調(diào)陰極系統(tǒng)、快速冷卻系統(tǒng)、可調(diào)陽(yáng)極系統(tǒng)、零污染氣體循環(huán)系統(tǒng)；爐體置于爐底盤正上方形成滲氮室，滲氮室底部設(shè)置進(jìn)氣口與出氣口；傳動(dòng)系統(tǒng)固定于爐底盤中部；可調(diào)陰極系統(tǒng)、快速冷卻系統(tǒng)和可調(diào)陽(yáng)極系統(tǒng)置于滲氮室中部；零污染氣體循環(huán)系統(tǒng)置于爐底盤外下部。

所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括逆時(shí)電機(jī)、陰極支柱、工件，逆時(shí)電機(jī)與陰極支柱通過鍵連接，工件固定于陰極支柱，逆時(shí)電極通過陰極支柱帶動(dòng)工件逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述可調(diào)陰極系統(tǒng)包括輔助陰極、絕緣陶瓷襯、陰極把手，輔助陰極為扇環(huán)狀，輔助陰極置于絕緣陶瓷襯正上方，陰極把手為圓柱形，陰極把手一端固定連接輔助陰極側(cè)壁中部，陰極把手另一端置于爐體外部，用于前后移動(dòng)輔助陰極，陰極把手中部與爐體側(cè)壁中部連接。

所述快速冷卻系統(tǒng)包括冷卻板、絕緣陶瓷襯、冷卻把手、進(jìn)液管、出液管，冷卻板為扇環(huán)狀，冷卻板內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，冷卻板下部設(shè)置進(jìn)液孔，進(jìn)液孔與冷卻板空心結(jié)構(gòu)相通，冷卻板上部設(shè)置出液孔，出液孔與冷卻板空心結(jié)構(gòu)相通，冷卻板置于絕緣陶瓷襯正上方；冷卻把手為圓柱形，冷卻把手內(nèi)部設(shè)置“l(fā)型”進(jìn)液孔和“l(fā)型”出液孔，冷卻把手一端固定連接冷卻板側(cè)壁中部，冷卻把手另一端置于爐體外部，用于前后移動(dòng)冷卻板，冷卻把手中部與爐體側(cè)壁中部連接；進(jìn)液管材質(zhì)為不銹鋼，進(jìn)液管下端焊接固定于冷卻板的進(jìn)液孔，進(jìn)液管上端焊接固定于冷卻把手的進(jìn)液孔；出液管材質(zhì)為不銹鋼，出液管上端焊接固定于冷卻板的出液孔，出液管下端焊接固定于冷卻把手的出液孔。

所述可調(diào)陽(yáng)極系統(tǒng)包括輔助陽(yáng)極、陽(yáng)極把手，輔助陽(yáng)極為扇環(huán)狀，輔助陽(yáng)極置于爐底盤上方，陽(yáng)極把手為圓柱形，陽(yáng)極把手一端固定連接輔助陽(yáng)極側(cè)壁中部，陽(yáng)極把手另一端置于爐體外部，用于前后移動(dòng)輔助陽(yáng)極，陽(yáng)極把手中部與爐體側(cè)壁中部連接。

所述零污染氣體循環(huán)系統(tǒng)包括儲(chǔ)氣瓶、補(bǔ)氮瓶、循環(huán)泵、真空泵；儲(chǔ)氣瓶用于向滲氮室提供滲氮?dú)怏w，儲(chǔ)氣瓶與進(jìn)氣管通過第二管道相連接；補(bǔ)氮瓶用于向滲氮室補(bǔ)充氮?dú)猓谎a(bǔ)氮瓶與進(jìn)氣管通過第一管道相連接；循環(huán)泵設(shè)置在進(jìn)氣管與出氣管之間，其包括進(jìn)氣口和出氣口，循環(huán)泵進(jìn)氣口與滲氮室出氣口通過出氣管連接，出氣管通過焊接固定于滲氮室底部出氣孔，循環(huán)泵出氣口與滲氮室進(jìn)氣口通過進(jìn)氣管連接，進(jìn)氣管通過焊接連接固定于滲氮室底部進(jìn)氣孔；真空泵設(shè)置在第四管道上，其包括進(jìn)氣口與出氣口，真空泵進(jìn)氣口與滲氮室出氣口通過出氣管連接。

所述零污染氣體循環(huán)系統(tǒng)還包括：

第一兩通開關(guān)，所述第一兩通開關(guān)設(shè)置在第一管道上；

第二兩通開關(guān)，所述第二兩通開關(guān)設(shè)置在進(jìn)氣管上，且處于第一三通閥與第二三通閥之間；

第三兩通開關(guān)，所述第三兩通開關(guān)設(shè)置在第二管道上；

第四兩通開關(guān)，所述第四兩通開關(guān)設(shè)置在第三管道上；

第五兩通開關(guān)，所述第五兩通開關(guān)設(shè)置在第四管道上，且處于真空泵與第四三通閥之間；

第一三通閥，所述第一三通閥設(shè)置在第一管道與進(jìn)氣管交匯處；

第二三通閥，所述第二三通閥設(shè)置在第二管道與進(jìn)氣管交匯處；

第三三通閥，所述第三三通閥設(shè)置在第三管道與出氣管交匯處；

第四三通閥，所述第四三通閥設(shè)置在第四管道與出氣管交匯處。

所述循環(huán)泵為耐腐蝕循環(huán)泵。

所述真空泵為耐腐蝕真空泵。

本發(fā)明所具有的有益效果是：本發(fā)明有效的提升了升溫與降溫的速度，解決了陰陽(yáng)極間距不可調(diào)及氨氣的污染問題，實(shí)現(xiàn)滲氮可控的零污染離子氮化。設(shè)置加熱可調(diào)陰極，利用輝光疊加效應(yīng)，當(dāng)其距離工件近時(shí)，實(shí)現(xiàn)快速升溫，有效提升了升溫速度；當(dāng)其距離工件遠(yuǎn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)緩慢升溫，合理的控制滲氮溫度，從而實(shí)現(xiàn)滲氮可控；設(shè)置快速冷卻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速降溫，提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期；設(shè)置可調(diào)陽(yáng)極，實(shí)現(xiàn)陰陽(yáng)極間距可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)滲氮可控；設(shè)置零污染氣體循環(huán)系統(tǒng)，有效解決了氨氣的污染問題，實(shí)現(xiàn)零污染離子氮化。

附圖說(shuō)明

圖1為具體實(shí)施方式中所述的滲氮可控的零污染離子氮化裝置的結(jié)構(gòu)主視示意圖。

圖2為具體實(shí)施方式中所述的滲氮可控的零污染離子氮化裝置的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。

圖中，1.爐體；2.冷卻板的出液孔；3.出液管；4.冷卻把手的出液孔；5.冷卻把手的進(jìn)液孔；6.冷卻板；7.進(jìn)液管；8.冷卻板的進(jìn)液孔；9.絕緣陶瓷襯；101.第三管道；102.第四管道；103.出氣管；104.進(jìn)氣管；105.第二管道；106.第一管道；111.第四兩通開關(guān)；112.第五兩通開關(guān)；113.第三兩通開關(guān)；114.第二兩通開關(guān)；115.第一兩通閥；121.第三三通閥；122.第四三通閥；123.第二三通閥；124.第一三通閥；13.真空泵；14.循環(huán)泵15.儲(chǔ)氣瓶；16.補(bǔ)氮瓶；17.逆時(shí)電機(jī)；18.爐底盤；19.輔助陰極；20.陰極支柱；21.陰極把手；22.工件；23.輔助陽(yáng)極；24.陽(yáng)極把手；25.冷卻把手。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，一種滲氮可控的零污染離子氮化裝置，包括爐體1、爐底盤18、傳動(dòng)系統(tǒng)、可調(diào)陰極系統(tǒng)、快速冷卻系統(tǒng)、可調(diào)陽(yáng)極系統(tǒng)、零污染氣體循環(huán)系統(tǒng)。爐體1置于爐底盤18正上方形成滲氮室，滲氮室底部設(shè)置進(jìn)氣口與出氣口；傳動(dòng)系統(tǒng)固定于爐底盤18中部；可調(diào)陰極系統(tǒng)、快速冷卻系統(tǒng)和可調(diào)陽(yáng)極系統(tǒng)置于滲氮室中部；零污染氣體循環(huán)系統(tǒng)置于爐底盤18外下部。

傳動(dòng)系統(tǒng)包括逆時(shí)電機(jī)17、陰極支柱20、工件22，逆時(shí)電機(jī)17與陰極支柱20通過鍵連接，工件22固定于陰極支柱20，逆時(shí)電極17通過陰極支柱20帶動(dòng)工件22逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

可調(diào)陰極系統(tǒng)包括輔助陰極18、絕緣陶瓷襯9、陰極把手21，輔助陰極18為扇環(huán)狀，輔助陰極18置于絕緣陶瓷襯9正上方，陰極把手21為圓柱形，陰極把手21一端固定連接輔助陰極18側(cè)壁中部，陰極把手21另一端置于爐體1外部，用于前后移動(dòng)輔助陰極18，陰極把手21中部與爐體1側(cè)壁中部連接。

快速冷卻系統(tǒng)包括冷卻板6、絕緣陶瓷襯9、冷卻把手25、進(jìn)液管7、出液管3，冷卻板6為扇環(huán)狀，冷卻板6內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，冷卻板6下部設(shè)置進(jìn)液孔8，進(jìn)液孔8與冷卻板6空心結(jié)構(gòu)相通，冷卻板6上部設(shè)置出液孔2，出液孔2與冷卻板6空心結(jié)構(gòu)相通，冷卻板6置于絕緣陶瓷襯9正上方；冷卻把手25為圓柱形，冷卻把手25內(nèi)部設(shè)置“l(fā)型”進(jìn)液孔5和“l(fā)型”出液孔4，冷卻把手25一端固定連接冷卻板6側(cè)壁中部，冷卻把手25另一端置于爐體1外部，用于前后移動(dòng)冷卻板6，冷卻把手25中部與爐體1側(cè)壁中部連接；進(jìn)液管7材質(zhì)為不銹鋼，進(jìn)液管7下端焊接固定于冷卻板6的進(jìn)液孔8，進(jìn)液管7上端焊接固定于冷卻把手25的進(jìn)液孔5；出液管3材質(zhì)為不銹鋼，出液管3上端焊接固定于冷卻板6的出液孔2，出液管3下端焊接固定于冷卻把手25的出液孔4。

可調(diào)陽(yáng)極系統(tǒng)包括輔助陽(yáng)極23、陽(yáng)極把手24，輔助陽(yáng)極23為扇環(huán)狀，輔助陽(yáng)極23置于爐底盤18上方，陽(yáng)極把手24為圓柱形，陽(yáng)極把手24一端固定連接輔助陽(yáng)極23側(cè)壁中部，陽(yáng)極把手24另一端置于爐體1外部，用于前后移動(dòng)輔助陽(yáng)極23，陽(yáng)極把手24中部與爐體1側(cè)壁中部連接。

零污染氣體循環(huán)系統(tǒng)包括儲(chǔ)氣瓶15、補(bǔ)氮瓶16、循環(huán)泵14、真空泵13、第一兩通開關(guān)115、第二兩通開關(guān)114、第三兩通開關(guān)113、第四兩通開關(guān)112、第五兩通開關(guān)111、第一三通閥124、第二三通閥123、第三三通閥121、第四三通閥122、第一管道106、第二管道105、第三管道101、第四管道102、進(jìn)氣管104、出氣管103。儲(chǔ)氣瓶15用于向滲氮室提供滲氮?dú)怏w，儲(chǔ)氣瓶15與進(jìn)氣管104通過第二管道105相連接；補(bǔ)氮瓶16用于向滲氮室補(bǔ)充氮?dú)猓谎a(bǔ)氮瓶16與進(jìn)氣管104通過第一管道106相連接；循環(huán)泵14設(shè)置在進(jìn)氣管104與出氣管103之間，其包括進(jìn)氣口和出氣口，循環(huán)泵14進(jìn)氣口與滲氮室出氣口通過出氣管103連接，出氣管103通過焊接固定于滲氮室底部出氣孔，循環(huán)泵14出氣口與滲氮室進(jìn)氣口通過進(jìn)氣管104連接，進(jìn)氣管104通過焊接固定于滲氮室底部進(jìn)氣孔；真空泵13設(shè)置在第四管道102上，其包括進(jìn)氣口與出氣口，真空泵13的進(jìn)氣口與滲氮室出氣口通過出氣管103連接。第一兩通開關(guān)115設(shè)置在第一管道106上，第二兩通開關(guān)114設(shè)置在進(jìn)氣管104上，且處于第一三通閥124與第二三通閥123之間；第三兩通開關(guān)113設(shè)置在第二管道105上；第四兩通開關(guān)112設(shè)置在第三管道101上；第五兩通開關(guān)111設(shè)置在第四管道102上，且處于真空泵13與第四三通閥122之間；第一三通閥124設(shè)置在第一管道106與進(jìn)氣管104交匯處；第二三通閥123設(shè)置在第二管道105與進(jìn)氣管104交匯處；第三三通閥121設(shè)置在第三管道101與出氣管103交匯處；第四三通閥122設(shè)置在第四管道102與出氣管103交匯處；循環(huán)泵14為耐腐蝕循環(huán)泵，真空泵13為耐腐蝕真空泵。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。