CN106958003A - 线圈外壳低温等离子体表面处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线圈外壳低温等离子体表面处理方法及装置，依次通过喷淋清洗、超声波清洗、等离子体清洗和等离子体渗氮完成处理工艺，其装置包括架体和按处理顺序依次设于架体上的物料摆放区、漂洗机、超声波清洗机、第一等离子体清洗机、第二等离子体清洗机和真空等离子体刻蚀机，所述架体上沿处理顺序方向还设有横移模块，所述横移模块上设有升降模块，所述升降模块上设有旋转夹持机构，所述旋转夹持机构上设有与其配合使用的组合托盘，所述第一等离子体清洗机和第二等离子体清洗机上方分别设有多个等离子体喷枪。本发明能够彻底清除工件污染物，提高产品的综合性能。

Description

线圈外壳低温等离子体表面处理方法及装置
技术领域
本发明涉及工件表面处理领域，具体涉及一种线圈外壳低温等离子体表面处理方法及装置。
背景技术
等离子体(plasma)又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。
当外加电压达到气体的着火电压时，气体分子被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。
高温等离子体只有在温度足够高时发生的。恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的99%。低温等离子体是在常温下发生的等离子体（虽然电子的温度很高）。低温等离子体可以被用于氧化、变性等表面处理或者在有机物和无机物上进行沉淀涂层处理。
等离子体清洗技术：由于等离子体中存在大量的电子、正离子、自由基、亚稳态分子和原子等，当等离子体与被清洗的物质表面相互接触时，会产生物理刻蚀、化学分解等物理和化学过程，从而分解或清除掉污染物。由于采用的低温等离子体，因此不会对产品材料造成任何损伤。该技术显著特点是对污染物兼具物理效应、化学效应和生物效应，且有能耗低、效率高、无二次污染等明显优点。
离子渗氮法是由德国人B.Berghaus于1932年发明的。该法是在含氮气氛中，以炉体为阳极，被处理工件为阴极，在阴阳极间加上数百伏的直流电压，由于辉光放电现象便会产生像霓虹灯一样的柔光覆盖在被处理工件的表面。此时，已离化了的气体成分被电场加速，撞击被处理工件表面而使其加热。同时依靠溅射及离子化作用等进行氮化处理。
等离子渗氮是将待处理零件放在真空腔中，并充以低气压的含氮气体，在高频高压环境下，两极间的稀薄气体被电离，从而产生辉光放电。所谓“辉光放电”是一种象氖光灯那样具有非常柔和和光感的“自持放电”现象。 当辉光被点燃后，工件表面布满了一层数毫米的紫红色的辉光。离子和高能中性气体粒子与工件碰撞后，一部分动能使零件加热到需要的渗氮温度。高能粒子向工件轰击时，由于机械和蒸发的原因，使零件表面某些铁原子脱离基体飞溅出来，被溅射出来的铁原子可能在紧靠零件表面的区域内和那里活性很强的氮离子结合形成中性的氮化铁（FeN）分子，因凝附作用又重新沉积到零件表面。在渗氮温度下，凝附着的FeN不稳定的，迅速分解为含氮较低Fe2N、Fe3N和 Fe4N，各级氮化物并放出氮原子。一部分氮原子通过扩散进入零件表面形成氮化物，另一部分再次返回等离子区。另外在含氮气氛中，在辉光放电等离子轰击的作用下，也有活性（氮）原子存在，它们也可以直接吸附在零件表面。被零件表面吸收，扩散。
目前，对于加工完成的线圈外壳，大多采用超声波清洗之后漂洗再经工业烘箱烘干的处理工艺，该处理工艺操作效率低，烘箱容易被污染，工件污染物清楚不彻底从而容易造成产品过早腐蚀生锈。为解决上述问题，本领域技术人员又采用依次经过自动喷淋清洗、超声波清洗、喷淋漂洗和高压风切水的处理工艺，该处理工艺虽然解决了烘箱被污染的问题，但是清洗后仍然有少量工件污染物不能彻底清除，污染物容易造成产品的过早腐蚀生锈。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种线圈外壳低温等离子体表面处理方法及装置，能够彻底清除工件污染物，提高产品的综合性能。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种线圈外壳低温等离子体表面处理方法，其包括如下步骤：
（1）对线圈外壳进行喷淋清洗；
（2）对线圈外壳进行超声波清洗；
（3）利用等离子体喷枪对线圈外壳表面的残留污染物进行彻底清除；
（4）利用低温等离子体辉光放电技术对线圈外壳进行低温离子渗氮处理，使氮原子渗入线圈外壳表层，完成处理。
一种线圈外壳低温等离子体表面处理装置，包括架体和按处理顺序依次设于架体上的物料摆放区、漂洗机、超声波清洗机、第一等离子体清洗机、第二等离子体清洗机和真空等离子体刻蚀机，所述架体上沿处理顺序方向还设有横移模块，所述横移模块上设有升降模块，所述升降模块上设有旋转夹持机构，所述旋转夹持机构上设有与其配合使用的组合托盘，所述第一等离子体清洗机和第二等离子体清洗机上方分别设有多个等离子体喷枪。
进一步地，所述架体上位于所述漂洗机、超声波清洗机、第一等离子体清洗机和第二等离子体清洗机的正下方分别设有对应的废水池。
进一步地，所述组合托盘包括固定支架、设于固定支架上部的夹持端头和设于固定支架下部呈矩阵排列的钩部。
进一步地，所述架体底部设有万向轮。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明通过喷淋清洗和超声波清洗去除线圈外壳上的大部分污染物，然后利用等离子体喷枪的物理刻蚀、物理切水、化学分解等物理和化学工程，彻底清除线圈外壳表面的残留污染物，最后利用低温等离子体辉光放电技术对铁素体不锈钢线圈外壳进行低温离子渗氮处理，处理后使氮原子渗入工件表层，渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，另一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化合物，特别是氮化铝、氮化铬这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性,从而大大提高产品综合性能。
附图说明
图1是实施例一中本发明的装置结构示意图。
图2是实施例一中本发明的组合托盘结构示意图。
其中：1、架体；2、物料摆放区；3、漂洗机；4、超声波清洗机；5、第一等离子体清洗机；6、第二等离子体清洗机；7、真空等离子体刻蚀机；8、横移模块；9、升降模块；10、旋转夹持机构；11、组合托盘；12、等离子体喷枪；13、废水池；14、固定支架；15、夹持端头；16、钩部；17、万向轮。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
参见图1和2所示，一种线圈外壳低温等离子体表面处理装置，包括架体1和按处理顺序依次设于架体上的物料摆放区2、漂洗机3、超声波清洗机4、第一等离子体清洗机5、第二等离子体清洗机6和真空等离子体刻蚀机7，所述架体上沿处理顺序方向还设有横移模块8，所述横移模块上设有升降模块9，所述升降模块上设有旋转夹持机构10，所述旋转夹持机构上设有与其配合使用的组合托盘11，所述第一等离子体清洗机和第二等离子体清洗机上方分别设有多个等离子体喷枪12。
本实施例中，所述架体上位于所述漂洗机、超声波清洗机、第一等离子体清洗机和第二等离子体清洗机的正下方分别设有对应的废水池13，便于将废水回收。
所述组合托盘包括固定支架14、设于固定支架上部的夹持端头15和设于固定支架下部呈矩阵排列的钩部16，使用时，将线圈外壳套在钩部上。
为方便装置的使用及挪动，所述架体底部设有万向轮17。
本发明还公开了一种线圈外壳低温等离子体表面处理方法，其具体包括如下步骤：
步骤一，将线圈外壳均匀排练在组合托盘上，通过钩部穿过线圈外壳上的圆孔进行固定，然后将组合托盘置于物料摆放区；
步骤二，旋转夹持机构将装有线圈外壳的组合托盘从物料摆放区夹至漂洗机中，对线圈外壳进行喷淋清洗；
步骤三，旋转夹持机构将经过喷淋清洗的线圈外壳从漂洗机中夹至超声波清洗机中，对线圈外壳进行超声波清洗，去除线圈外壳表面的大部分污染物；
步骤四，旋转夹持机构将经过超声波清洗的线圈外壳从超声波清洗机中夹至第一等离子体清洗机中，利用等离子体喷枪对线圈外壳表面的残留污染物进行彻底清除；
步骤五，最后将线圈外壳夹至第二等离子体清洗机中，利用低温等离子体辉光放电技术对线圈外壳进行低温离子渗氮处理，使氮原子渗入线圈外壳表层，渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，另一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化合物，特别是氮化铝、氮化铬这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性,从而大大提高产品综合性能。

Claims (5)

1.一种线圈外壳低温等离子体表面处理方法，其包括如下步骤：
（1）对线圈外壳进行喷淋清洗；
（2）对线圈外壳进行超声波清洗；
（3）利用等离子体喷枪对线圈外壳表面的残留污染物进行彻底清除；
（4）利用低温等离子体辉光放电技术对线圈外壳进行低温离子渗氮处理，使氮原子渗入线圈外壳表层，完成处理。
2.一种线圈外壳低温等离子体表面处理装置，其特征在于：包括架体和按处理顺序依次设于架体上的物料摆放区、漂洗机、超声波清洗机、第一等离子体清洗机、第二等离子体清洗机和真空等离子体刻蚀机，所述架体上沿处理顺序方向还设有横移模块，所述横移模块上设有升降模块，所述升降模块上设有旋转夹持机构，所述旋转夹持机构上设有与其配合使用的组合托盘，所述第一等离子体清洗机和第二等离子体清洗机上方分别设有多个等离子体喷枪。
3.根据权利要求2所述的线圈外壳低温等离子体表面处理装置，其特征在于：所述架体上位于所述漂洗机、超声波清洗机、第一等离子体清洗机和第二等离子体清洗机的正下方分别设有对应的废水池。
4.根据权利要求2所述的线圈外壳低温等离子体表面处理装置，其特征在于：所述组合托盘包括固定支架、设于固定支架上部的夹持端头和设于固定支架下部呈矩阵排列的钩部。
5.根据权利要求2所述的线圈外壳低温等离子体表面处理装置，其特征在于：所述架体底部设有万向轮。
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