DE2633424C2 - Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines Werkstückes im Plasma einer Glimmentladung - Google Patents

Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines Werkstückes im Plasma einer Glimmentladung

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DE2633424C2
DE2633424C2 DE19762633424 DE2633424A DE2633424C2 DE 2633424 C2 DE2633424 C2 DE 2633424C2 DE 19762633424 DE19762633424 DE 19762633424 DE 2633424 A DE2633424 A DE 2633424A DE 2633424 C2 DE2633424 C2 DE 2633424C2
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plasma
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anodically
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Otto Prof. Dr.-Ing. Schaaber
Hermann Dr.Phil. Vetters
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STIFTUNG INSTITUT fur HAERTEREI-TECHNIK 2820 BREMEN
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/36—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases using ionised gases, e.g. ionitriding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines anodisch geschalteten metallischen Werkstückes in einem von einer kathodisch geschalteten Einrichtung gebildeten zylinderförmigen Plasma einer Glimmentladung.
Es ist bekannt, kathodisch geschaltete Werkstücke im Plasma einer stromstarken Glimmentladung einer Wärmebehandlung, z. B. einer Glimmnitrierurig, zu unterwerfen. Hierbei müssen die mit negativer Hochspannung versorgten Werkstücke elektrisch isoliert werden, was recht aufwendig ist.
Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art wird als kathodisch geschaltete Einrichtung ein Rohr verwendet, in dessen Innerern ein Plasma hoher Elektronendichte gebildet wird, das zur Erwärmungeines anodisch geschalteten Werkstückes, z. B. eines Drahtkernes, benutzt werden kacn. Das Plasma ist jedoch instabil, da Druckunterschiede durch die Erwärmung des ionisierten Gases im Inneren des Rohres auftreten, die zu einer Zerstörung der Plasmasäule führen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Unzulänglichkeiten der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher metallische Werkstücke in einfacher und zuverlässiger Weise auf hohe Temperaturen erwärmt werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die kathodisch geschaltete Einrichtung aus einer kurzgeschlossenen Spule besteht. Hierdurch können erfindungsgemäß die Probleme der Druckunterschiede durch Plasmaerwärmung beseitigt werden, so daß eine stabile Plasmasäule hoher Temperatur er-
S zielbar ist, in welcher die metallischen Werkstücke wärmebehandelt werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist leicht regelbar und kann mit verschiedenen Gasen betrieben werden. Durch Masseschaltung der Werkstücke und des Behälters treten keine Isolationsprobleme bei der Beschickung der Vorrichtung auf. Durch Ausnutzung der Plasmaerwärmung werden außerdem die Stromkosten verringert. Die Erwärmung und Abschreckung des Werkstückes kann in vorteilhafter Weise unter kontrollierter Gasatinosphäre durchgeführt werden. In Anlagen der erfindungsgemäßen Art können sowohl Diffusionsbehandlungen als auch Oberflächenbeschichtungen durch Materialübertragung von der Kathode her durchgeführt werden.
a° Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Darstellung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrich-
»5 tung gemäß der Erfindung, und
Fig. 2 ein Temperatur-Zeit-Diagramm mit Temperaturkurven bei verschiedenen Anschlußleistungen. InFig. 1 ist inschematischer Weise eine kathodisch geschaltete kurzgeschlossene Spule 1 gezeigt, in die ein anodisch geschaltetes, metallisches Werkstück 2 eingeführt ist. Das Werkstück 2 liegt gemeinsam mit einem schematisch angedeuteten Behälter 3 an Masse. Eine solche Vorrichtung kann ohne Schwierigkeiten durch Umbau einer handelsüblichen Glimmanlage geschaffen werden. Hierbei kann die Spule 1 an einen Anschlußflansch einer Glimmkathode (nicht gezeigt) geschraubt und das Werkstück 2 an einen anodisch geschalteten Manipulator (nicht gezeigt) geklemmt werden.
Die Temperaturen im Inneren der Spule 1 werden mit Hilfe von Thermoelementen gemessen. In Fig. 2 sind zwei Temperaturkurven bei Anschlußleistungen von 80 und 200 Watt gezeigt. Bei einer Anschlußleistung von 80 Watt wurden 1100° C, bei einer von 200 Watt 1350° C am Werkstück, also der Anode, gemessen. Die Glimmentladung wurde über 36 Stunden kontinuierlich aufrechterhalten.
Diese Ergebnisse belegen, daß bei anodisch geschalteten Werkstücken die im Plasma vorhandene Energie nach Bündelung in einer Spule vorteilhaft für Wärmebehandlungsprozesse ausgenutzt werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines anodisch geschalteten metallischen Werkstückes in einem von einer kathodisch geschalteten Einrichtung gebildeten zylinderförmigen Plasma einer Glimmentladung, dadurch gekennzeichnet, daß die kathodisch geschaltete Einrichtung aus einer kurzgeschlossenen Spule (1) besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der kurzgeschlossenen Spule (1) ungefähr mit der Hauptachse des Werkstückes (2) übereinstimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anodisch geschaltete Werkstück (2) an Masse liegt.
DE19762633424 1976-07-24 1976-07-24 Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines Werkstückes im Plasma einer Glimmentladung Expired DE2633424C2 (de)

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DE2633424B1 DE2633424B1 (de) 1977-10-20
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