CN108374149B - 一种金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，属于金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置领域。包括容纳器，所述容纳器内部形成真空室；所述真空室上设置有可打开的门，其特征在于，所述真空室内具有用于放置工件的第一放置台及第二放置台，所述第一放置台连接有第一调节杆，所述第二放置台连接有第二调节杆，所述第一调节杆及第二调节杆均延伸至所述容纳器的外部。本发明利用上述多种技术的组合，能够保护真空环境，提高改性层质量，使生产效率大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，特别是一种应用于金属材料表面超耐磨合金层制备行业中，利用多种离子源、等离子体源发生设备在特定环境中在各种材料的表面制备应用性能优越的超耐磨合金层，能够满足先进金属表面改性要求的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置。
背景技术
在现代科技发展和工业生产中，很多重要设备及其零部件处在恶劣工作条件下，如高速、高温、高压、重载以及高酸碱度。金属部件的磨损、腐蚀、氧化等形式的破坏过程也在加速进行，耐用性就成为发展生产、降低成本的限制环节之一。金属磨损还会造成机械设备运转效率降低，工件更换或维修频繁，能源消耗增加。
由于磨擦、磨损和腐蚀造成设备零部件的损坏，大多从表面开始，采用界面防护措施延缓和控制表面受损，成为提高零部件耐用性的有效方法。于是各种表面防磨工程技术应运而生，镀层、热渗镀、热喷涂、堆焊、镀膜以及高能束等技术日新月异。用这些技术制成的各种表面耐磨材料，以及高锰、高铬、稀土耐磨铸铁(钢)，铸石，粘贴陶瓷等耐磨材料，组成了一个耐磨材料大家庭，各具特色，各显耐磨神通，为科技和工业生产发展建功立业。
但是，它们各自也存在很多先天不足：
1.各种耐磨铸铁(钢)都具有铸造钢铁的基本性能，但硬度、强度、韧性偏低，耐磨性不足；
2.铸石材料有一定耐磨性，价格较低，但重量太重，耐冲击性能差，易突发内应力破坏事故，安装和维修时不能现场切割和焊接；
3.热喷涂、堆焊耐磨层、粘贴陶瓷层所形成的硬面，耐磨性好，适应面广，但都与基体存在一个结合强度偏低的界面，在该界面处易产生耐磨层脱落而失去防磨作用；
4.耐磨镀膜，高能束熔敷耐磨层适应面广，但普通存在耐磨层太薄，费用太高问题。
在这种情况下，许多寻求耐磨材料的客户，迫切希望研究生产出一种经济型的高级耐磨材料。他们提出的技术要求归纳起来有五条：
1.新耐磨材料的耐磨性要比普通耐磨材料高；
2.新耐磨材料重量要轻，耐磨层厚度又不能太薄；
3.新耐磨材料应该同时具备高的强度、硬度、韧性及杭疲劳性；
4.新耐磨材料在使用中耐磨层不能因脱落、崩裂导致防磨失效；
5.新耐磨材料应具有合理的价格。
在目前使用的表面耐磨层制备技术中，同时达到这五项技术要求的几乎没有。
发明内容
本发明提供了一种金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，旨在解决现有技术中金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置存在的上述问题。
本发明实施例是这样实现的：
一种金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，包括容纳器，所述容纳器内部形成真空室；所述真空室上设置有可打开的门，所述真空室内具有用于放置工件的第一放置台及第二放置台，所述第一放置台连接有第一调节杆，所述第二放置台连接有第二调节杆，所述第一调节杆及第二调节杆均延伸至所述容纳器的外部。
进一步优选为，所述第一放置台及第二放置台的顶面均呈平面，所述第一放置台包括矩形的第一基体，所述第一基体的一侧具有向外延伸的矩形的第一延伸部；所述第二放置台包括矩形的第二基体，所述第二基体的其中一侧的两端具有向外延伸的矩形的第二延伸部及第三延伸部；所述第二延伸部与第三延伸部之间形成凹槽，所述第一延伸部置于所述凹槽内。
进一步优选为，所述容纳器的底部设置有底座，所述底座的中部设置有穿孔，所述第一调节杆及第二调节杆穿过所述穿孔。
进一步优选为，所述底座的顶部具有至少三组调节机构，所述容纳器的底部贴合于所述调节机构；所述调节机构包括支撑块及弹簧，所述底座的顶部设置有向上凸出的支撑管，所述弹簧设置于支撑管内，所述支撑块的一部分置于支撑管内，所述支撑块放置于所述弹簧上；所述支撑块的侧部具有凸块，所述支撑管的侧部设置有卡孔，所述凸块卡于所述卡孔内，且支撑块能够在支撑管内上下移动。
进一步优选为，所述容纳器的外壁上设有与真空室内部连通的金属蒸汽真空弧离子源、气体离子源和电子枪；所述容纳器的外壁上还设有一个一端与真空室内部连通的磁过滤管道，该磁过滤管道的另一端连接有过滤阴极弧等离子体源；所述磁过滤管道的外侧绕设有电磁感应线圈。
进一步优选为，所述容纳器为立式筒形。
进一步优选为，所述容纳器为卧式筒形。
进一步优选为，所述金属蒸汽真空弧离子源为1-4个，其加速引出电压在1-60千伏可调、平均离子束流在1-100毫安可调。
进一步优选为，所述过滤阴极弧等离子体源为1-8个，其工作模式为直流或脉冲，且输出平均离子束流为0.01-20安培可调。
进一步优选为，所述磁过滤管道为弯曲的外侧绕设电磁感应线圈的管道；所述电子枪为1-8个，该电子枪是空心阴极源或热灯丝源，其输出电子电流为0-8安培可调；所述金属蒸汽真空弧离子源、过滤阴极弧等离子体源、气体离子源和所述电子枪的中心线与水平面水平面之间具有夹角。
本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，真空室为工件的表面改性处理提供了一个操作环境，金属蒸汽真空弧源离子源提供了合成超耐磨合金所需的金属等离子体；过滤阴极弧等离子体源提供了稀土元素的离子体；气体离子源提供了合成超耐磨合金所需的非金属等离子体；电子枪提供了离子束清洗所需的高速离子。这4种技术通过组合，形成一个整体设备，通过发挥它们各自的优势，特别是通过金属蒸汽真空弧源离子源来增强超硬合金的形成，可以形成梯度变化、可控的1--3mm的合金层。
上述4种技术可形成下列组合：
金属蒸汽真空弧离子源+过滤阴极弧等离子体源+气体离子源；
金属蒸汽真空弧离子源+过滤阴极弧等离子体源；
金属蒸汽真空弧离子源+气体离子源；
过滤阴极弧等离子体源+气体离子源+电子枪；
过滤阴极弧等离子体源+气体离子源；
过滤阴极弧等离子体源+电子枪；
气体离子源+电子枪。
本发明利用上述4种技术的组合，可以应用于众多应用领域中，为不断出现的新的应用问题提供了有效的技术解决手段，克服了过去注入技术不能将多种离子有效地形成超耐磨合金的缺陷。4种技术的组合，可以有效解决一些应用场合的出现与基体结合问题和改性深度的问题。在4种技术进行组合加工过程中，各个工艺步骤在转换之间不需要使待处理物品多次反复进出真空室，从而保护了真空环境，提高了改性层质量，使生产效率大大提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施方式提供的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置的结构示意图；
图2是本发明实施方式提供的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置中的第一放置台与第二放置台的结构示意图；
图3是本发明实施方式提供的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置中底座的俯视示意图；
图4是本发明实施方式提供的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置中调节机构的结构示意图。
图标：容纳器110；第一放置台111；第二放置台112；第一调节杆113；第二调节杆114；第一基体115；第一延伸部116；第二基体117；第二延伸部118；第三延伸部119；底座120；穿孔121；调节机构123；支撑块124；弹簧125；支撑管126；凸块127；卡孔128；金属蒸汽真空弧离子源131；过滤阴极弧等离子体源132；气体离子源133；电子枪134。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例。
本实施例提供了一种金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置。
请参阅图1，这种金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置包括容纳器110，容纳器110内部形成真空室；真空室上设置有可打开的门，真空室内具有用于放置工件的第一放置台111及第二放置台112，第一放置台111连接有第一调节杆113，第二放置台112连接有第二调节杆114，第一调节杆113及第二调节杆114均延伸至容纳器110的外部。
请参阅图2，第一放置台111及第二放置台112的顶面均呈平面，第一放置台111包括矩形的第一基体115，第一基体115的一侧具有向外延伸的矩形的第一延伸部116；第二放置台112包括矩形的第二基体117，第二基体117的其中一侧的两端具有向外延伸的矩形的第二延伸部118及第三延伸部119；第二延伸部118与第三延伸部119之间形成凹槽，第一延伸部116置于凹槽内。
请参阅图3，容纳器110的底部设置有底座120，底座120的中部设置有穿孔121，第一调节杆113及第二调节杆114穿过穿孔121。
请参阅图3及图4，底座120的顶部具有至少三组调节机构123，容纳器110的底部贴合于调节机构123；调节机构123包括支撑块124及弹簧125，底座120的顶部设置有向上凸出的支撑管126，弹簧125设置于支撑管126内，支撑块124的一部分置于支撑管126内，支撑块124放置于弹簧125上；支撑块124的侧部具有凸块127，支撑管126的侧部设置有卡孔128，凸块127卡于卡孔128内，且支撑块124能够在支撑管126内上下移动。
请参阅图1，容纳器110的外壁上设有与真空室内部连通的金属蒸汽真空弧离子源131、气体离子源133和电子枪134；容纳器110的外壁上还设有一个一端与真空室内部连通的磁过滤管道，该磁过滤管道的另一端连接有过滤阴极弧等离子体源132；磁过滤管道的外侧绕设有电磁感应线圈。
容纳器110为立式筒形或者卧式筒形。
金属蒸汽真空弧离子源131为1-4个，其加速引出电压在1-60千伏可调、平均离子束流在1-100毫安可调。过滤阴极弧等离子体源132为1-8个，其工作模式为直流或脉冲，且输出平均离子束流为0.01-20安培可调。磁过滤管道为弯曲的外侧绕设电磁感应线圈的管道；电子枪134为1-8个，该电子枪134是空心阴极源或热灯丝源，其输出电子电流为0-8安培可调；金属蒸汽真空弧离子源131、过滤阴极弧等离子体源132、气体离子源133和电子枪134的中心线与水平面水平面之间具有夹角。
本实施例提供的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置在生产中，将工件放置在工件放置平台上，关闭门，抽真空后，可以通过金属蒸汽真空弧离子源131、过滤阴极弧等离子体源132、气体离子源133、电子枪134的组合工作，在工件表面形成各种具有特定性能要求的超硬梯度合金层。金属蒸汽真空弧离子源131、过滤阴极弧等离子体源132、气体离子源133和电子枪134还可以根据需要，将它们的中心线设置成与水平面平行或与水平面之间具有夹角，以充分发挥它们各自的优异性能。
本发明综合几种有效的表面技术，实现对合金层全过程的全面调控，同时考虑：
(1)增强处理待处理物品表面层；
(2)增强处理反应气体及其他金属的气相粒子。
从这样的先进理念出发，形成了功能齐全、结构合理、技术先进的设备，能够制备高性能的结构合金层和功能层，解决一些关健应用场合的集体结合问题和超硬层质量问题，可广泛应用于冶金、电力、采矿、水泥、机械、航空航天、医学器械、材料等行业。
在本实施例中，设置两个用于放置工件的放置台，两个放置台均能够独立的对工件进行支撑，两个放置台同时作用也能够将工件支撑；
第一放置台111与第二放置台112设置为相配合的结构，第一放置台111的第一延伸部116伸入第二放置台112的第二延伸部118与第三延伸部119之间。在使用时，将工件放置在第一放置台111与第二放置台112上，开启各部件对工件进行处理；调节第一调节杆113使第一放置台111与工件分离，使各装置能够对工件被第一放置台111遮挡的部位进行处理；之后向上调节第一调节杆113，使第一放置台111将工件支撑，并调节第二调节杆114使第二放置台112与工件分离，使各装置能够对工件被第二放置台112遮挡的部位进行处理。通过这样的方式使得工件的所有部位均能够得以处理，使工件性能更均匀，效果更好。
在容纳器110的底部还设置有底座120，通过底座120能够配合第一调节杆113及第二调节杆114工作，使工件能够更顺利地在第一放置台111及第二放置台112上进行调节。
底座120上设置的多个调节机构123能够对容纳器110进行支撑，同时调节机构123又能够进行微调，配合第一调节杆113及第二调节杆114。
支撑块124侧部具有凸块127，凸块127卡在卡孔128内，使支撑块124与支撑管126能够在一定程度上保持稳定，使容纳器110能够稳定地放置在底座120上；凸块127的底面为斜面，向下对支撑块124施力，能够使凸块127从卡孔128内脱离，使支撑块124在支撑管126内移动；由于支撑块124底部设置弹簧125，使支撑块124能够缓慢地在支撑管126内移动；同时弹簧125对支撑块124的弹力使得凸块127能够快速回到卡孔128内。通过这样的操作方式可以使得容纳器110在水平方向上产生一定的翻转。
在工作时，当需要使第一放置台111与工件分离时，使容纳器110朝向第二放置台112的一侧小幅度翻转，使工件能够将重心更靠近第二放置台112，使工件能够更稳定地放置在第二放置台112上；当需要使第二放置台112与工件分离时，使容纳器110朝向第一放置台111的一侧小幅度翻转，使工件能够将重心更靠近第一放置台111，使工件能够更稳定地放置在第一放置台111上。
通过这样的方式，能够快速且稳定地对工件进行调整，使工件能够更均匀地进行加工。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，包括容纳器，所述容纳器内部形成真空室；所述真空室上设置有可打开的门，其特征在于，所述真空室内具有用于放置工件的第一放置台及第二放置台，所述第一放置台连接有第一调节杆，所述第二放置台连接有第二调节杆，所述第一调节杆及第二调节杆均延伸至所述容纳器的外部；
所述第一放置台和所述第二放置台设置为相配合的结构。
2.根据权利要求1所述的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，其特征在于，所述第一放置台及第二放置台的顶面均呈平面，所述第一放置台包括矩形的第一基体，所述第一基体的一侧具有向外延伸的矩形的第一延伸部；所述第二放置台包括矩形的第二基体，所述第二基体的其中一侧的两端具有向外延伸的矩形的第二延伸部及第三延伸部；所述第二延伸部与第三延伸部之间形成凹槽，所述第一延伸部置于所述凹槽内。
3.根据权利要求2所述的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，其特征在于，所述容纳器的底部设置有底座，所述底座的中部设置有穿孔，所述第一调节杆及第二调节杆穿过所述穿孔。
4.根据权利要求3所述的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，其特征在于，所述底座的顶部具有至少三组调节机构，所述容纳器的底部贴合于所述调节机构；所述调节机构包括支撑块及弹簧，所述底座的顶部设置有向上凸出的支撑管，所述弹簧设置于支撑管内，所述支撑块的一部分置于支撑管内，所述支撑块放置于所述弹簧上；所述支撑块的侧部具有凸块，所述支撑管的侧部设置有卡孔，所述凸块卡于所述卡孔内，且支撑块能够在支撑管内上下移动。
5.根据权利要求1-4任一项所述的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，其特征在于，所述容纳器的外壁上设有与真空室内部连通的金属蒸汽真空弧离子源、气体离子源和电子枪；所述容纳器的外壁上还设有一个一端与真空室内部连通的磁过滤管道，该磁过滤管道的另一端连接有过滤阴极弧等离子体源；所述磁过滤管道的外侧绕设有电磁感应线圈。
6.根据权利要求5所述的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，其特征在于，所述容纳器为立式筒形。
7.根据权利要求5所述的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，其特征在于，所述容纳器为卧式筒形。
8.根据权利要求5所述的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，其特征在于，所述金属蒸汽真空弧离子源为1-4个，其加速引出电压在1-60千伏可调、平均离子束流在1-100毫安可调。
9.根据权利要求5所述的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，其特征在于，所述过滤阴极弧等离子体源为1-8个，其工作模式为直流或脉冲，且输出平均离子束流为0.01-20安培可调。
10.根据权利要求5所述的金属表面富含稀土元素超耐磨合金层的生产装置，其特征在于，所述磁过滤管道为弯曲的外侧绕设电磁感应线圈的管道；所述电子枪为1-8个，该电子枪是空心阴极源或热灯丝源，其输出电子电流为0-8安培可调；所述金属蒸汽真空弧离子源、过滤阴极弧等离子体源、气体离子源和所述电子枪的中心线与水平面水平面之间具有夹角。
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