[發明專利]一種液相等離子體電解滲入裝置和方法

在審

• 申請號: 202110693818.6
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113430486A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 劉瑞良;李凌澤;宋天宇;邊城鑫
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C23C8/40
• 分類號: C23C8/40;C23C8/02;C23C10/18;C23C10/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種液相等離子體電解滲入裝置和方法，涉及材料表面改性領域。該滲入裝置包括供電系統、電解液系統和冷卻系統，其中供電系統包括供電裝置本體、開關、指示燈、以及電線接口，開關與供電裝置本體電性連接，指示燈與供電裝置本體電性連接；電解液系統包括電解液裝置本體、試樣夾持裝置和加液裝置，電解液裝置本體為玻璃材質，并有玻璃蓋放置于電解液裝置本體上表面；冷卻系統包括攪拌裝置和外冷卻裝置，外冷卻裝置包括冷卻液槽、進水口、進水開關和抽水裝置。利用本發明的電解滲入裝置，配制一定的電解液體系，在一定電壓下處理一定時間后，即可快速在材料表面制備出具有一定厚度、性能優良的熱擴滲改性層。

技術領域

本發明涉及材料表面改性領域，具體涉及一種液相等離子體電解滲入裝置和方法。

背景技術

液相等離子體電解滲入技術是在液體介質中進行金屬(Cr、Al等)或非金屬元素(C、N、S、B等)的熱擴滲處理，進而在金屬材料表面形成熱擴滲改性層。液相等離子體電解滲入技術具有加熱速度快，質量均勻，易于控制，操作簡單，靈活性大，適用于小批量生產的中、小型工件。液體滲入溫度和保溫時間隨介質成分及要求層深而定。

關于電解滲入裝置的報道，在國外，印度的Roy等2007年報道了用于不銹鋼等離子體電解滲氮研究的實驗型裝置，該裝置過于簡單，實驗往往無法進行重復；日本的Kong等于2012年報道了一種用于SCM420合金結構鋼表面改性處理的實驗型電解滲入實驗裝置，但是該裝置無法控制反應過程的均勻性，反應過程往往過于劇烈，無法得到均勻的滲層；黃敏等設計的液相等離子體滲透電解裝置，該裝置過于浪費電解液，無法批量生產；此外，伊朗的Aliofkhazraei等于2007年前后報道了一種工業級電解滲入反應器系統用于制備納米結構涂層，Kumrouglu等于2016年后陸續報道了一套可通入氣體的液相等離子體電解滲入裝置，雖然可以用于工業生產，但是實驗裝置過于復雜，造價成本過高；在國內，專利CN102732822設計了一種液相等離子體電解滲透裝置，該裝置通過使陰極的工件表面形成等離子體弧光放電，進行電解滲透處理生成滲層，該裝置對于工件形狀要求高，實驗過程中工件反應劇烈，原料消耗大，往往滲透的工件不均勻，且該裝置僅用于實驗研究。綜上，現有的液相等離子體電解滲入方法難以有效地控制處理過程，滲入效率較低，工業化困難。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種液相等離子體電解滲入裝置和方法，以解決現有技術中實驗裝置造價成本高，過程控制困難，工作效率低，原料浪費大，工業化難度高的問題。

本發明的目的是這樣實現的：

一種液相等離子體電解滲入裝置，所述滲入裝置包括供電系統、電解液系統和冷卻系統，所述供電系統包括供電裝置本體、開關、指示燈、以及電線接口，所述開關與供電裝置本體電性連接，所述指示燈與供電裝置本體電性連接；所述電解液系統包括電解液裝置本體、試樣工件夾持裝置和加液裝置，所述電解液裝置本體為玻璃材質，并有玻璃蓋放置于電解液裝置本體上表面，所述工件夾持裝置包括陽極夾具、陰極夾具，所述玻璃蓋上表面設有兩開口，所述陽極夾具、陰極夾具分別與開口滑動配合，所述陽極夾具上端、陰極夾具上端分別與電線接口通過導線連接；所述加液裝置包括加液漏斗和加液底座，所述玻璃蓋上表面設有加液口，所述加液漏斗下端與加液口滑動配合；所述冷卻系統包括攪拌裝置和外冷卻裝置，所述攪拌裝置包括攪拌放置槽和電磁攪拌器，所述冷卻裝置本體放置于攪拌放置槽的上表面，所述電磁攪拌器設有攪拌子，所述攪拌子置于電解液裝置本體內；其中外冷卻裝置包括冷卻液槽、進水口、進水開關和抽水裝置，所述冷卻液槽為四方矩形玻璃材質；所述電解液裝置本體放置于冷卻液槽內部；所述抽水裝置包括抽水泵，所述抽水泵置于冷卻液槽上表面。

優選的，所述供電系統包括電流顯示屏、電壓顯示屏、電流控制按鈕、電壓控制按鈕以及握把，所述電壓控制按鈕與電壓顯示屏電性連接，所述電流控制按鈕和電流顯示屏電性連接，所述開關與供電裝置本體電性連接，所述供電裝置本體上表面設有若干圓孔，兩個所述握把均與圓孔旋轉配合，所述指示燈可以觀察儀器是否運行正常。