CN204644448U - 一种多功能渗炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及多功能渗炉，所述多功能渗炉包括上炉体和下炉体、机架、电控组件、温控组件、水循环组件及真空供应组件，上炉体内绝缘固定有渗金属源极及镀膜阴极，渗金属源极上设置有多组渗金属靶，镀膜阴极设置有多组镀膜靶，下炉体内绝缘固定有渗镀阴极，渗镀阴极上设置有多组用于安装待渗透材料的工件架，所述上炉体和炉体体壁均为多层空腔结构，其中一层空腔为与水循环组件连通的储水层，所述电控组件包括渗镀阴极电源、镀膜电源及渗镀源极电源，贯穿渗炉主体还设置有温度探测器，氩气管接口和炉内真空管接口，利用本实用新型的多功能渗炉可以实现在一个炉内可以进行低真空离子氮化-渗金属同步复合渗、高真空渗金属、高真空离子镀膜的功能。

Description

一种多功能渗炉

技术领域

本实用新型涉及一种热处理装置，特别是一种适用于钟表零件的多功能渗炉。

背景技术

钟表零件如表座、表带等一般采用奥氏体不锈钢材料制造，一般需要采用离子氮化、渗金属处理以提高其表面硬度、还需要采用离子镀膜来着色，实现其装饰功能。目前，钟表零件进行离子氮化、渗金属、镀膜处理时，一般需要采用不同的热处理炉，工序多、耗时长、能耗大；并且，采用离子氮化后再渗金属或者渗金属后再离子氮化，都可能导致不锈钢组织中铬的含量下降，从而导致不锈钢防腐性能的显著降低，使渗镀后的不锈钢零件出现生锈。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种适用于钟表零件的多功能渗炉，利用该渗炉可以实现在一个炉内可以进行低真空离子氮化-渗金属同步复合渗、高真空渗金属、高真空离子镀膜的功能。

为了实现本实用新型所述的目的，本实用新型所述的多功能渗炉是通过下述技术方案实现的：

一种多功能渗炉，其特征在于：包括渗炉主体、机架、电控组件、温控组件、水循环组件及真空供应组件；

所述渗炉主体包括上炉体和下炉体，所述上炉体固定于机架上方，下炉体活动连接于机架下方，所述机架上设置有用于驱动下炉体与上炉体扣合的驱动组件，所述上炉体与下炉体的结合位置设置有密封橡胶；

所述上炉体内绝缘固定有渗金属源极及镀膜阴极，所述渗金属源极在靠近下炉体一侧设置有多组渗金属靶，所述镀膜阴极在靠近下炉体一侧设置有多组镀膜靶，所述上炉体外设置有渗金属源极接口及镀膜阴极接口，所述渗金属源极接口贯穿上炉体体壁与渗金属源极连接，所述镀膜阴极接口贯穿上炉体体壁与镀膜阴极连接，所述渗金属源极接口、镀膜阴极接口均与上炉体体壁绝缘并密封；

所述上炉体的炉壁由外到内形成互不相通的多层空腔，其中一层空腔设置为储水腔，所述储水腔与上炉体外壁连通设置有第一进水接口和第一出水接口，所述第一进水接口和第一出水接口分别与水循环组件的出口和进口连接；

所述下炉体内绝缘固定有渗镀阴极，所述渗镀阴极在靠近上炉体一侧设置有多组用于安装待渗透材料的工件架，所述下炉体外设置有渗镀阴极接口，所述渗镀阴极接口穿过下炉体体壁与渗镀阴极连接，所述渗镀阴极接口与下炉体体壁绝缘并密封；

所述下炉体的炉壁由外到内形成互不相通的多层空腔，其中一层空腔设置为储水腔，所述储水腔与下炉体外壁连通设置有第二进水接口和第二出水接口，所述第二进水接口和第二出水接口分别与水循环组件的出口和进口连接；

所述电控组件包括渗镀阴极电源、镀膜电源及渗镀源极电源，所述渗镀阴极电源的正极与渗镀源极电源的正极导通并接地，渗镀阴极电源的负极与镀膜电源的正极导通，并与渗镀阴极接口连接，所述镀膜电源的负极与镀膜阴极接口连接，渗镀源极电源的负极与渗金属源极接口连接；

贯穿所述渗炉主体还设置有温度探测器、氩气管接口、氮气管接口和炉内真空管接口，所述温度探测器、氩气管接口、氮气管接口及炉内真空管接口与渗炉主体体壁绝缘并密封，所述温度探测器与温控组件连接，所述炉内真空管接口与所述真空供应组件连接，与所述氩气管接口连接设置有氩气罐，与所述氮气管接口连接设置有氮气罐。

作为一种具体实施例，所述驱动组件包括一对沿竖直方向设置的驱动螺杆，套设于驱动螺杆上的驱动螺母，以及用于带动驱动螺杆转动的同步电机，所述驱动螺杆的上下两端分别由带座轴承固定，所述同步驱动电机通过联轴器与驱动螺杆的一端连接，所述下炉体与所述驱动螺母固定连接。

作为一种具体实施例，所述驱动组件还包括导向装置，所述导向装置包括沿竖直方向成对设置的直线导轨及固定于下炉体上的直线滑块，所述直线滑块活动套设于直线导轨上。

作为一种具体实施例，所述渗金属源极及镀膜阴极相互平行设置，所述渗金属源极包括相互导通的两个水平同心圆环，所述渗金属靶凸出设置于同心圆环靠近下炉体一侧，渗金属靶的管壁上开设有若干通孔；所述镀膜阴极包括相互导通的两个水平同心圆环，所述渗金属靶凸出设置于镀膜阴极靠近下炉体一侧。

作为一种具体实施例，所述渗金属靶呈圆柱状，所述通孔沿渗金属靶的管壁母线方向排列。

作为一种具体实施例，所述通孔为圆孔，通孔直径为10-12mm。

作为一种具体实施例，所述渗镀阴极呈圆环状，所述工件架沿渗镀阴极圆周方向均匀排布。

作为一种具体实施例，所述真空供应组件包括真空泵及真空储罐，所述真空储罐通过第一阀门与炉内真空管接口连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)在同一炉体内连续实现低真空离子氮化-渗金属同步复合渗、高真空渗金属、高真空离子镀膜，节省工时、能源，提高效率。

(2)实现低真空离子氮化-渗金属同步复合渗，设置靶中材料中含铬时，可使不锈钢工件的组织中铬的含量不会有明显的下降，既可以提高不锈钢的硬度，又可以确保不锈钢的防腐性能。

(3)炉壁采用多层结构，其中一层为与水循环组件连通的储水层，利用该结构一方面可以降低炉壁的温度，工作场地环境温度不会有明显升高，改善了工人的操作环境；同时，在炉内温度需要保温时候，可以带走多余的热量，保持温度的恒定；以保证渗镀、镀膜时参数的稳定，保证产品质量。

(4)工艺简单，易于进行调整和控制。

(5)采用了低真空与高真空相结合的方式，产品外观平滑光洁，品质稳定。

附图说明

图1是多功能渗炉的装配关系图。

图2是图1的A向视图。

图3是图1的B向视图。

图4是图1的C-C向视图。

图5是多功能渗炉的原理图。

图中，I.上炉体组件；II.下炉体组件；III.机架组件。

1-第一进水接口，2-氩气管接口，3-温度探测器，4-上部内腔真空接口，5-上炉体，6-同步电机，7-联轴器，8-带座轴承I，9-连接螺母，10-驱动螺杆，11-带座轴承II，12-机架，13-第二进水接口，14-渗镀阴极，15-氮气管接口，16-下炉体，17-下部内腔真空接口，18-第二出水接口，19-密封橡胶，20-工件架，21.-第一出水接口，22-渗金属靶，23-镀膜靶，24-镀膜阴极，25-渗金属源极，26-炉内真空管接口，27-渗金属源极接口，28-镀膜阴极接口，29-直线滑块，30-渗镀阴极接口，31-直线导轨，3-.真空泵，33-总阀门，34-真空储罐，35-第二阀门，36-压力表I，37-压力表II，38-第一泄压阀门，39-第一阀门，40.压力表III，41-第三阀门，42-第二泄压阀门，43-氮气罐，44-渗镀阴极电源，45-镀膜电源，46-渗镀源极电源，47-氩气罐，48-温控装置。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案做进一步说明：

参见图1-图5，本实用新型所述的多功能渗炉，包括渗炉主体，机架、电控组件、温控组件48、水循环组件及真空供应组件。

所述渗炉主体包括上炉体5和下炉体16，所述上炉体5固定于机架12的上方，下炉体16活动连接于机架12下方，所述机架12上设置有用于驱动下炉体16与上炉体5扣合的驱动组件，所述上炉体5与下炉体16的结合位置设置有密封橡胶19。

所述上炉体5内绝缘固定有渗金属源极25及镀膜阴极24，所述渗金属源极25在靠近下炉体16一侧设置有多组渗金属靶22，所述镀膜阴极24在靠近下炉体16一侧设置有多组镀膜靶23；所述上炉体5外设置有渗金属源极接口27和镀膜阴极接口28，所述渗金属源极接口27贯穿上炉体5体壁与渗金属源极25连接，所述镀膜阴极接口28贯穿上炉体5体壁与镀膜阴极24连接，所述渗金属源极接口25、镀膜阴极接口28及温度探测器均与上炉体5体壁绝缘并密封。

所述上炉体5的炉壁由外到内形成互不相通的多层空腔，其中一层空腔设置为储水腔，所述储水腔与上炉体5外壁连通设置有第一进水接口1和第一出水接口21，所述第一进水接口1和第一出水接口21分别与水循环组件的出口和进口连接。

在本实施例中，所述上炉体5的炉壁由三层金属材料焊接而成，炉壁内由外到内形成互不相通的上部外腔和上部内腔，设置所述上部外腔为储水腔，所述上部内腔与上炉体5外壁连通设置有上部内腔真空接口管4。

所述下炉体16内绝缘固定有渗镀阴极14，所述渗镀阴极14在靠近上炉体5一侧设置有多组用于安装待渗透材料的工件架20，所述下炉体16外设置有渗镀阴极接口30，所述渗镀阴极接口30穿过下炉体16体壁与渗镀阴极14连接，所述渗镀阴极接口30与下炉体16体壁绝缘并密封，所述渗镀阴极14呈圆环状，所述工件架20均匀分布于渗镀阴极14(兼镀膜阳极)上。

所述下炉体16的炉壁由外到内形成互不相通的多层空腔，其中一层空腔设置为储水腔，所述储水腔与下炉体外壁连通设置有第二进水接口13和第二出水接口18，所述第二进水接口13和第二出水接口18分别与水循环组件的出口和进口连接。

在本实施例中，所述下炉体16的炉壁由三层金属材料焊接而成，炉壁内由外到内形成互不相通的下部外腔和下部内腔，设置所述下部外腔为储水腔，所述下部内腔与下炉体16外壁连通设置有下部内腔真空接口17。

所述电控组件包括渗镀阴极电源44、镀膜电源45及渗镀源极电源46，所述渗镀阴极电源44的正极与渗镀源极电源46的正极导通并接地，渗镀阴极电源44的负极与镀膜电源45的正极导通，并与渗镀阴极接口30连接，所述镀膜电源45的负极与镀膜阴极接口28连接，渗镀源极电源46的负极与渗金属源极接口27连接。

贯穿所述渗炉主体还设置有温度探测器3、氩气管接口2、氮气管接口15和炉内真空管接口26，所述温度探测器3、氩气管接口2、氮气管接口15及炉内真空管接口26与渗炉主体体壁绝缘并密封，所述温度探测器3与温控组件48连接，与所述氩气管接口2连接设置有氩气罐47，与所述氮气管接口15连接设置有氮气罐43。

所述上部内腔真空接口4、下部内腔真空接口17及炉内真空管接口26均与所述真空供应组件连接。

所述温控组件48用于接收温度探测器3的反馈值，并指令启动水循环系统工作，所述水循环组件包括水泵，用于形成水循环系统给渗炉降温。

在本实施例中，所述驱动组件包括一对沿竖直方向设置的驱动螺杆10，套设于驱动螺杆10上的驱动螺母9，以及用于带动驱动螺杆10转动的同步电机6，所述驱动螺杆10的上下两端分别由带座轴承8及带座轴承11固定，所述同步驱动电机6通过联轴器7与驱动螺杆10的一端连接，所述下炉体16与所述驱动螺母9固定连接。

所述驱动组件还包括导向装置，所述导向装置包括竖直方向上成对设置的直线导轨31及及固定于下炉体16上的直线滑块29，所述直线滑块29活动套设于直线导轨31上。

所述渗金属源极25及镀膜阴极24相互平行设置，所述渗金属源极25包括相互导通的两个水平同心圆环，所述渗金属靶22凸出设置于同心圆环靠近下炉体16一侧，所述渗金属靶22呈圆柱状，渗金属靶22的管壁上沿母线方向开设有若干通孔，在本实施例中，所述渗金属靶22呈圆柱状，所述通孔优选为圆孔，且沿渗金属靶22的管壁母线方向排列，通孔直径优选为10-12mm；所述镀膜阴极24包括相互导通的两个水平同心圆环，所述镀膜靶23凸出设置于镀膜阴极24靠近下炉体16一侧，镀膜靶23呈弧状，多个镀膜靶23在镀膜阴极24的两个同心圆上安装。

上述渗镀阴极24呈圆环状，所述工件架20沿渗镀阴极14圆周方向均匀排布。

上述真空供应组件包括真空泵32及真空储罐34，真空泵32与真空储罐34之间有一条连接管线，管线上安装有总阀门33，真空储罐34与上炉体5之间有2条连接管线，其中一条管线使所述真空储罐34通过第一阀门39和压力表II37与炉内真空管接口26连接，用于实现炉体内抽真空；另一条管线通过第二阀门35和压力表I36与上部内腔真空接口4连接，用于实现上部内腔抽真空。与所述上部内腔真空接口连接设置有第一泄压阀门38，所述第一泄压阀门38的另一侧与大气连通，当抽真空时，第二阀门35打开，第一泄压阀门38关闭，当卸压时，第二阀门35关闭，第一泄压阀门38打开；

真空储罐34与下炉体16之间有1条连接管线，使得真空储罐34通过第三阀门41和压力表III40与下部内腔真空接口17连接，与所述下部内腔真空接口17连接设置有第二泄压阀门42，所述第二泄压阀门42的另一侧与大气连通；当抽真空时，第三阀门41打开，第二泄压阀门42关闭，当卸压时，第三阀门41关闭，第二泄压阀门I42打开。

基于上述结构和设置，一种渗镀镀膜一体化方法，包括以下步骤实现：

S1、替换渗金属靶及镀膜靶的材料为预设靶材，将待加工工件放入工件架。

本步骤中，将渗金属靶(空心阴极)22的材料更换成所需的渗金属材料，将镀膜靶23的材料更换成所需的镀膜材料；将工件装上工件架20。

S2、合拢上炉体及下炉体，调整渗镀阴极电源的电压为400-500V之间，调整渗镀源极电源的电压为600V-700V，开启真空供应组件将上部内腔，下部内腔及炉体内部抽成真空。

本步骤中，启动同步电机6，使上炉体5与下炉体16合拢并密封，启动渗镀阴极电源44，调整电压至400V-500V，启动渗镀源极电源46，调整电压至600V-700V；启动温控装置，启动真空泵32，打开总阀门33、第一阀门39、第二阀门35、第三阀门41，实现上部内腔、下部内腔、炉体内同时抽真空，其主要目的是升温阶段减少炉内热传导，使得炉内温度快速达到所需温度要求。

S3、当炉内温度达到500℃-600℃，开启水循环组件使得上部外腔、下部内腔实现水循环，破坏上部内腔及下部内腔的真空。

本步骤中，当温度探测器3探测到炉内温度达到500℃-600℃时，开启水循环组件，实现上部外腔、下部外腔的水循环从而进行保温，同时关闭第二阀门35和第三阀门41，打开第一泄压阀门38及第二泄压阀门42，以让上炉体外腔及下炉体外腔的水循环带走多余的热量。

S4、向炉体内注入氮气和氩气至炉内真空度达到1Pa-10Pa，关闭真空供应组件，并保持3-4h，进行离子氮化-渗金属同步复合渗；

本步骤中，分别通过氮气罐43和氩气罐47向炉体内注入氮气和氩气，当炉内真空度达到1Pa-10Pa时，关闭真空泵32及全部阀门，实现离子氮化-渗金属同步复合渗。

S5、通过真空供应组件向炉内继续抽真空至10^-1Pa-10^-3Pa，并保持2-3h，进行高真空渗金属处理；

本步骤中，保持渗镀阴极电源44电压400V-500V，保持渗镀源极电源46电压600V-700V，保持炉内温度500℃-600℃。启动真空泵32，打开总阀门33，第一阀门39，实现炉体内继续抽真空，输入氩气并调节真空度到10^-1Pa-10^-3Pa，关闭真空泵32、总阀门33、第一阀门39，并保持2-3h，实现高真空渗金属处理。

S6、关闭渗镀阴极电源、关闭渗镀源极电源，打开镀膜电源并调整其电压为700V-1000V，保持炉内真空度10^-1Pa-10^-3Pa，进行高真空镀膜处理。

本步骤中，关闭渗镀阴极电源44、渗镀源极电源46，打开镀膜电源45，将电压调节到700V-1000V，保持炉内真空度10^-1Pa-10^-3Pa，实现高真空镀膜处理。

应该理解，以上实施例所述具体实施方式仅是为了对权利要求书进行清楚、完整的说明，但并不意味着对权利要求书保护范围的限定，凡是基于本实用新型的实用新型构思，在本实用新型基础上进行的与本实用新型无实质性差别的变形及改造，均属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种多功能渗炉，其特征在于：包括渗炉主体、机架、电控组件、温控组件、水循环组件及真空供应组件；

所述渗炉主体包括上炉体和下炉体，所述上炉体固定于机架上方，下炉体活动连接于机架下方，所述机架上设置有用于驱动下炉体与上炉体扣合的驱动组件，所述上炉体与下炉体的结合位置设置有密封橡胶；

所述上炉体内绝缘固定有渗金属源极及镀膜阴极，所述渗金属源极在靠近下炉体一侧设置有多组渗金属靶，所述镀膜阴极在靠近下炉体一侧设置有多组镀膜靶，所述上炉体外设置有渗金属源极接口及镀膜阴极接口，所述渗金属源极接口贯穿上炉体体壁与渗金属源极连接，所述镀膜阴极接口贯穿上炉体体壁与镀膜阴极连接，所述渗金属源极接口、镀膜阴极接口均与上炉体体壁绝缘并密封；

所述上炉体的炉壁由外到内形成互不相通的多层空腔，其中一层空腔设置为储水腔，所述储水腔与上炉体外壁连通设置有第一进水接口和第一出水接口，所述第一进水接口和第一出水接口分别与水循环组件的出口和进口连接；

所述下炉体内绝缘固定有渗镀阴极，所述渗镀阴极在靠近上炉体一侧设置有多组用于安装待渗透材料的工件架，所述下炉体外设置有渗镀阴极接口，所述渗镀阴极接口穿过下炉体体壁与渗镀阴极连接，所述渗镀阴极接口与下炉体体壁绝缘并密封；

所述下炉体的炉壁由外到内形成互不相通的多层空腔，其中一层空腔设置为储水腔，所述储水腔与下炉体外壁连通设置有第二进水接口和第二出水接口，所述第二进水接口和第二出水接口分别与水循环组件的出口和进口连接；

所述电控组件包括渗镀阴极电源、镀膜电源及渗镀源极电源，所述渗镀阴极电源的正极与渗镀源极电源的正极导通并接地，渗镀阴极电源的负极与镀膜电源的正极导通，并与渗镀阴极接口连接，所述镀膜电源的负极与镀膜阴极接口连接，渗镀源极电源的负极与渗金属源极接口连接；

贯穿所述渗炉主体还设置有温度探测器、氩气管接口、氮气管接口和炉内真空管接口，所述温度探测器、氩气管接口、氮气管接口及炉内真空管接口与渗炉主体体壁绝缘并密封，所述温度探测器与温控组件连接，所述炉内真空管接口与所述真空供应组件连接，与所述氩气管接口连接设置有氩气罐，与所述氮气管接口连接设置有氮气罐。

2.如权利要求1所述的多功能渗炉，其特征在于，所述驱动组件包括一对沿竖直方向设置的驱动螺杆，套设于驱动螺杆上的驱动螺母，以及用于带动驱动螺杆转动的同步电机，所述驱动螺杆的上下两端分别由带座轴承固定，所述同步驱动电机通过联轴器与驱动螺杆的一端连接，所述下炉体与所述驱动螺母固定连接。

3.如权利要求2所述的多功能渗炉，其特征在于，所述驱动组件还包括导向装置，所述导向装置包括沿竖直方向成对设置的直线导轨及固定于下炉体上的直线滑块，所述直线滑块活动套设于直线导轨上。

4.如权利要求1所述的多功能渗炉，其特征在于，所述渗金属源极及镀膜阴极相互平行设置，所述渗金属源极包括相互导通的两个水平同心圆环，所述渗金属靶凸出设置于同心圆环靠近下炉体一侧，渗金属靶的管壁上开设有若干通孔；所述镀膜阴极包括相互导通的两个水平同心圆环，所述渗金属靶凸出设置于镀膜阴极靠近下炉体一侧。

5.如权利要求4所述的多功能渗炉，其特征在于，所述渗金属靶呈圆柱状，所述通孔沿渗金属靶的管壁母线方向排列。

6.如权利要求4或5所述的多功能渗炉，其特征在于，所述通孔为圆孔，通孔直径为10-12mm。

7.如权利要求1所述的多功能渗炉，其特征在于，所述渗镀阴极呈圆环状，所述工件架沿渗镀阴极圆周方向均匀排布。

8.如权利要求1所述的多功能渗炉，其特征在于，所述真空供应组件包括真空泵及真空储罐，所述真空储罐通过第一阀门与炉内真空管接口连接。