[00361387]运输机械零件表面常压等离子体渗扩技术研究

等离子体表面处理技术的工业应用是从二十世纪70年代真空辉光离子渗氮开始的，发展到目前的离子沉积、离子镀、离子渗、离子注入等表面改性技术，得到普遍重视和广泛应用。这些技术明显优于传统的固态、液态、气态热处理技术，是一种从概念到实质均有创新的等离子体表面处理技术，把表面处理技术提高到一个崭新的阶段。然而，目前的等离子体渗扩技术还存在一些不足。其中，它们都是在真空状态下进行的，因而必然辅以一套真空系统及相应的真空测量设备，渗扩工艺和操作过程复杂，对操作人员的素质要求比较高等。该课题的技术原理是在常压渗剂气体下利用高压脉冲电源，采用介质阻挡放电方式，形成非平衡等离子体，由此获得的高浓度的活性离子，并向工件表面快速渗扩，达到高效、高质量强化表面的目的，从而实现金属表面在常压条件下的渗扩处理。该项目成果达到的性能指标为：1．研制出一套试验室用的常压等离子体渗扩设备(以渗氮为主)，包括电源、炉体及各种附属设施，该装置可用于研究电参数及其它各工艺参数与渗扩效果之间的关系，为生产实用的常压离子渗扩设备提供了设计依据和技术参数。达到的性能指标为：(1)设备电源电压值可达0-40kV，频率为0-30kHz，(2)可在常压(1×10<'3>Pa)下对试样进行渗氮处理。(3)与真空辉光离子渗氮的工艺相比，渗层质量(硬度分布及渗层深度)相当或更优，强化时间缩短20％，处理温度降低。2．在试验炉体多次改型基础上，提出生产型炉体的设计方案和相应的电源参数和工艺参数。该研究成果的创造性和先进性在于首次把常压介质阻挡放电获得的等离子体应用于金属表面的渗扩处理。在实践上突破了现行等离子体渗扩技术的真空限制，开发了一种很有发展前景的新工艺和试验设备，并在理论上阐明了常压下等离子体渗扩技术的原理，为等离子体渗扩技术开辟了一条新的途径。具体体现在如下几点：(1)采用介质阻挡放电技术产生常压非平衡等离子体实现材料表面渗扩处理。(2)对常压下金属表面与等离子体的交互作用进行了较系统的理论研究，并提出常压下在金属表面实现离子渗扩的原理、方法和工艺。应用范围：生产使用条件：市场及经济效益预测：常压等离子体表面改性技术是一个具有探索性的课题，是等离子体表面技术发展的一个新热点，课题研究不仅有着一定的学术价值，同时也具有生产实际意义。研究成果可应用于零部件表面的抗磨、耐蚀强化处理，达到提高表面处理质量和效率、降低现有工艺装备和工艺过程的复杂性及提高经济性的目的，在实际中有广阔的应用前景。合作方式：已使用推广情况：1．要完成实验室成果到实际生产的转化需要人力和财力的进一步投入，在这方面还需要得到有关方面的进一步资助。2．在课题研究成果的基础上，尽快与企业合作完成生产型设备的制造，并选某些大型零件(如船用柴油机曲轴)为对象进行常压局部渗扩处理。