[發明專利]一種熔鹽熱擴散處理設備及其應用

有效

• 申請號: 201610074177.5
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN107022733B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 蘇興治;侯娟;俞國軍;陳燕軍;謝雷東;侯惠奇;王建強
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: C23C8/54
• 分類號: C23C8/54;C23C8/44;C23C8/48;C23C8/42
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;余化鵬

本發明公開了一種熔鹽熱擴散處理設備及其應用。其包括一供氣系統、一真空系統、一爐體、一循環水盤管、一樣品室、一坩堝和一支撐桿；供氣系統通過進氣管與爐體連通，真空系統通過第一出氣管與爐體連通；循環水盤管套設于爐體的上部；坩堝設于爐體底部，坩堝包括坩堝本體和坩堝蓋板，坩堝本體的上端外側設有第一環形凹槽，坩堝蓋板開口向下包住坩堝口，并伸入第一環形凹槽中；支撐桿依次貫穿爐體上的爐門、坩堝蓋板，并伸入坩堝中；支撐桿伸入坩堝的一端連有樣品室。本發明設備處理效率高，系統密閉，能控制系統的水氧含量，防止熔鹽蒸汽或其分解產物擴散到坩堝外能減少熔鹽煙霧影響，避免對設備造成腐蝕或積累在加熱爐的電阻絲上造成設備短路。

技術領域

本發明涉及一種熔鹽熱擴散處理設備及其應用。

背景技術

隨著科技的發展，生產和技術領域對材料的硬度、耐磨性、耐高溫性、耐腐蝕性和抗疲勞強度等性能提出了越來越高的要求。表面改性處理技術通常采用某種工藝手段使金屬材料表面獲得性能遠優于金屬材料的表面結構。金屬材料經表面改性處理后，既能發揮基體材料的力學性能，又能使材料表面獲得諸多優異性能。由于表面改性處理技術成本相對低廉，故越來越受到本領域技術人員的青睞。

常見的表面改性處理技術主要有電鍍、離子沉積(包括化學氣相沉積和物理氣相沉積)、熱噴涂技術、表面著色和染色以及化學熱處理等方法。化學熱處理是利用元素的擴散使滲層元素滲入金屬表層的一種表面強化技術，包括滲碳、滲氮、滲硼、碳氮共滲以及TD處理(Toyota Diffusion Coating Process)等方法。其中TD處理技術最初是由日本豐田汽車中心研究所研發的一種表面改性技術(Toyota Diffusion)，是熔鹽浸鍍法、電解法以及粉末法的總稱，也常被稱為滲金屬處理。TD處理技術所得的鍍層具有優異的耐磨損性能和極高的硬度，鍍層與基體之間形成冶金結合，其結合力遠大于其他鍍膜方法，且TD處理技術與其他技術相比，具有操作簡單，設備成本低等優點。但是TD處理技術在使用過程中還存在以下問題：因坩堝暴露于大氣中，沒有保護性氣氛，大氣中的水氧溶解到熔鹽中，導致熔鹽沉積，影響熔鹽活性，同時熔鹽中水氧含量的增加，會加劇熔鹽的腐蝕性，降低設備的壽命；再加上由于熔鹽本身高溫下易分解揮發，其分解產物或熔鹽煙霧會對設備造成腐蝕或積累在加熱爐的電阻絲上造成設備短路。因此急需開發一種帶有保護性氣氛控制、避免空氣中的水或氧溶解到熔鹽中、且能減少分解產物或煙霧影響的熔鹽熱擴散處理設備。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服了現有技術中坩堝暴露于大氣中，沒有保護性氣氛，大氣中的水氧溶解到熔鹽中，導致熔鹽沉積，影響熔鹽活性，以及由于熔鹽本身高溫易分解揮發，其分解產物或熔鹽煙霧會對設備造成腐蝕或積累在加熱爐的電阻絲上造成設備短路的缺陷，提供了一種熔鹽熱擴散處理設備及其應用。本發明設備造價低廉，整個系統密閉，不僅能有效控制系統的水氧含量，而且還能有效防止熔鹽蒸汽或其分解產物擴散到坩堝外，氣氛控制好，能減少熔鹽煙霧影響，有效避免對設備造成腐蝕或積累在加熱爐的電阻絲上造成設備短路；本發明設備在實踐應用過程中，操作簡便，處理效率高，上腔體操作區溫度低，且系統開啟方便，能夠在高溫下實現取樣和加樣；處理過程中能夠對熔鹽取樣分析或加料，通過保持熔鹽質量穩定，進而保證處理后的產品質量的穩定。

為克服對上述問題，本申請的發明人在研發初期，想到在坩堝上經過焊接工藝連接供氣系統和真空系統，以使熔鹽與空氣中的水氧隔離。但是該方法存在的問題是，每次進行TD處理時都需要在坩堝上進行焊接，TD處理完后，又需要拆除焊接，而且若處理的金屬大小不同，則需更換坩堝，又需要重新進行焊接操作。由此帶來操作繁瑣，且處理效率較低缺陷。為克服上述問題，本申請的發明人又嘗試對爐體進行設計，新增加爐體的上部。在爐體的上部焊接供氣系統和真空系統，有效的避免了反復焊接、拆除焊接的繁瑣操作，使TD處理操作簡便，處理效率高。而且，爐體上腔體操作區溫度低，系統開啟方便，能夠在高溫下實現取樣和加樣；處理過程中能夠對熔鹽取樣分析或加料，通過保持熔鹽質量穩定，進而保證處理后的產品質量的穩定。

本發明通過以下技術方案解決上述技術問題。