專利名稱：管筒狀工件內(nèi)表面離子注入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種等離子體處理裝置，特別是涉及管筒狀工件內(nèi)表面等離子體改性處理的裝置。
背景技術(shù)：
目前管筒狀工件的內(nèi)表面離子注入是利用外加的等離子體在真空室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，并利用等離子體的擴(kuò)散性，使等離子體進(jìn)入到管筒狀工件內(nèi)部深處，再施加高壓脈沖來(lái)實(shí)施的。但等離子體在管筒內(nèi)的密度較低，而且越往里，密度越低，管筒內(nèi)的等離子體嚴(yán)重不均勻，處理效果不好，另外由于管筒內(nèi)部有限的等離子體經(jīng)高壓脈沖一施加，內(nèi)部離子很快被耗盡，只好關(guān)斷脈沖，等待外部等離子體再次擴(kuò)散進(jìn)入，才能進(jìn)行下一個(gè)脈沖注入，因此電源的處理效果極低，高壓脈沖不能充分利用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是研制一種管筒狀工件內(nèi)表面離子注入裝置，使其具有連續(xù)的等離子體擴(kuò)散到管筒工件內(nèi)表面，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)管筒狀工件內(nèi)表面均勻、高效率的離子注入強(qiáng)化處理。本實(shí)用新型包括氣體源1、真空室4，它還包括有高壓脈沖電源2、中心電極3、絕緣支架6、絕緣套9、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5；氣體源1與真空室4相連通，絕緣支架6固定在真空室4內(nèi)，管筒狀工件7安裝在絕緣支架6上，中心電極3的左端設(shè)置在管筒狀工件7的中心處，中心電極3的左端頭3-2裸露，中心電極3的其余部分套在絕緣套3-1內(nèi)，中心電極3的中部穿過(guò)真空室4的側(cè)壁的孔4-1，中心電極3的右端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5連接，中心電極3與管筒狀工件7之間形成既旋轉(zhuǎn)又相對(duì)直線的移動(dòng)，高壓脈沖電源2的負(fù)極與管筒狀工件7連接，高壓脈沖電源2的正極與中心電極3連接，真空室4內(nèi)壁與管筒狀工件7之間固定有絕緣套9。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，利用高壓脈沖自身的離化作用在管筒狀工件7的內(nèi)部產(chǎn)生持續(xù)不斷的等離子體來(lái)進(jìn)行離子注入強(qiáng)化處理，它不需外加等離子體，在適當(dāng)?shù)臍鈮悍秶瓦m當(dāng)?shù)淖⑷腚妷簵l件下，只要高壓脈沖存在，離子注入就可進(jìn)行。用本實(shí)用新型對(duì)管筒狀工件進(jìn)行內(nèi)表面離子注入工作效率高，若采用含碳?xì)怏w(如甲烷、乙炔等)則可形成涂層，中心電極3與工件7的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和相對(duì)直線移動(dòng)能實(shí)現(xiàn)管筒狀工件內(nèi)表面的均勻高效的離子注入效果，電源利用率也高。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式由氣體源1、高壓脈沖電源2、中心電極3、真空室4、絕緣支架6、絕緣套9、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5組成；氣體源1與真空室4相連通，絕緣支架6固定在真空室4內(nèi)，管筒狀工件7安裝在絕緣支架6上，中心電極3的左端設(shè)置在管筒狀工件7的中心處，中心電極3的左端頭3-2裸露，中心電極3的其余部分套在絕緣套3-1內(nèi)，中心電極3的中部穿過(guò)真空室4的側(cè)壁的孔4-1，中心電極3的右端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5連接，中心電極3與管筒狀工件7之間形成既旋轉(zhuǎn)又相對(duì)直線的運(yùn)動(dòng)，高壓脈沖電源2的負(fù)極與管筒狀工件7連接，高壓脈沖電源2的正極與中心電極3連接，真空室4內(nèi)壁與管筒狀工件7之間固定有絕緣套9。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5由連軸器5-1、傳動(dòng)副5-2、電機(jī)5-3、絲杠5-4、螺母5-5、底板5-6、滑動(dòng)軸承5-7、外套5-8、軸套5-9組成；中心電極3的右端頭與絲杠5-4的左端由連軸器5-1連接，絲杠5-4與螺母5-5形成螺紋連接，螺母5-5鑲在外套5-8內(nèi)，滑動(dòng)軸承5-7鑲在軸套5-9內(nèi)，外套5-8、軸套5-9、電機(jī)5-3均固定在底板5-6上，絲杠5-4的右端與傳動(dòng)副5-2的一端連接，傳動(dòng)副5-2的另一端與電機(jī)5-3的輸出軸連接。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式中的氣體源1可提供氮?dú)?、氨氣、氬氣、氧氣等形成直接的離子注入，氣體源1也可提供含碳?xì)怏w(如乙炔、甲烷)等，可形成涂層。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式是在高壓脈沖電源2的負(fù)極與工件7連接的真空室4側(cè)壁的穿線處設(shè)有絕緣密封件4-3。
工作原理將工件7安裝在絕緣支架6上，使真空室4處于真空，高壓脈沖電源2工作時(shí)將高壓脈沖電源2的正極與中心電極3連接，高壓脈沖電源2的負(fù)極與管筒狀工件7連接，或?qū)⒏邏好}沖電源2的正極接地，或?qū)⒏邏好}沖電源2的負(fù)極接地，這樣在管筒狀工件7的內(nèi)部的中心電極3和工件7內(nèi)壁之間就有電場(chǎng)存在，在適當(dāng)?shù)臍鈮悍秶妥⑷腚妷合?，輝光放電將會(huì)產(chǎn)生，輝光放電產(chǎn)生的等離子體在高壓電場(chǎng)的作用下使得離子高速飛向管筒內(nèi)壁，形成注入，只要高壓脈沖持續(xù)存在，離子注入就能持續(xù)進(jìn)行，此時(shí)加入氮?dú)?、氨氣、氬氣、氧氣等氣體可形成離子注入效應(yīng)，若采用含碳的氣體(如乙炔、甲烷等)則可形成涂層。為了能夠?qū)崿F(xiàn)管筒內(nèi)部均勻地放電處理，以及為了防止管壁過(guò)熱或脈沖電源功率不夠，因而將中心電極3設(shè)置成沿工件中心線既能旋轉(zhuǎn)，又能直線移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，以保證離子注入處理的均勻性。本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于等離子體直接由高壓脈沖產(chǎn)生，免去了外部等離子體源產(chǎn)生等離子體擴(kuò)散傳遞到管筒內(nèi)部的不均勻性。最主要的是可以為內(nèi)腔注入或沉積源源不斷地提供離子，離子注入不受等離子體的擴(kuò)散制約，因而注入效率大大提高。
權(quán)利要求1.管筒狀工件內(nèi)表面離子注入裝置，它包括氣體源(1)、真空室(4)，它還包括有高壓脈沖電源(2)、中心電極(3)、絕緣支架(6)、絕緣套(9)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)，其特征在于氣體源(1)與真空室(4)相連通，絕緣支架(6)固定在真空室(4)內(nèi)，管筒狀工件(7)安裝在絕緣支架(6)上，中心電極(3)的左端設(shè)置在管筒狀工件(7)的中心處，中心電極(3)的左端頭(3-2)裸露，中心電極(3)的其余部分套在絕緣套(3-1)內(nèi)，中心電極(3)的中部穿過(guò)真空室(4)的側(cè)壁的孔(4-1)，中心電極(3)的右端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)連接，高壓脈沖電源(2)的負(fù)極與管筒狀工件(7)連接，高壓脈沖電源(2)的正極與中心電極(3)連接，真空室(4)內(nèi)壁與管筒狀工件(7)之間固定有絕緣套(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管筒狀工件內(nèi)表面離子注入裝置，其特征在于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)由連軸器(5-1)、傳動(dòng)副(5-2)、電機(jī)(5-3)、絲杠(5-4)、螺母(5-5)、底板(5-6)、滑動(dòng)軸承(5-7)、外套(5-8)、軸套(5-9)組成；中心電極(3)的右端頭與絲杠(5-4)的左端由連軸器(5-1)連接，絲杠(5-4)與螺母(5-5)形成螺紋連接，螺母(5-5)鑲在外套(5-8)內(nèi)，滑動(dòng)軸承(5-7)鑲在軸套(5-9)內(nèi)，外套(5-8)、軸套(5-9)、電機(jī)(5-3)均固定在底板(5-6)上，絲杠(5-4)的右端與傳動(dòng)副(5-2)的一端連接，傳動(dòng)副(5-2)的另一端與電機(jī)(5-3)的輸出軸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管筒狀工件內(nèi)表面離子注入裝置，其特征在于在高壓脈沖電源(2)的負(fù)極與工件(7)連接的真空室(4)側(cè)壁的穿線處設(shè)有絕緣密封件(4-3)。
專利摘要管筒狀工件內(nèi)表面離子注入裝置，它涉及一種等離子體處理裝置。氣體源(1)與真空室(4)相連通，絕緣支架(6)固定在真空室內(nèi)，管筒狀工件(7)安裝在絕緣支架上，中心電極(3)的左端設(shè)置在管筒狀工件的中心處，中心電極的左端頭(3－2)裸露，中心電極的中部穿過(guò)真空室的側(cè)壁的孔(4－1)，中心電極的右端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)連接，中心電極與管筒狀工件之間形成既旋轉(zhuǎn)又相對(duì)直線移動(dòng)，高壓脈沖電源(2)的負(fù)極與管筒狀工件連接，高壓脈沖電源的正極與中心電極連接。它不需外加等離子體，在適當(dāng)?shù)臍鈮悍秶瓦m當(dāng)?shù)淖⑷腚妷簵l件下，只要高壓脈沖存在，離子注入就可進(jìn)行，若采用含碳?xì)怏w可形成涂層，中心電極與工件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)管筒狀工件內(nèi)表面均勻高效的離子注入效果。
文檔編號(hào)C23C8/36GK2578970SQ0227556
公開(kāi)日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2002年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者田修波, 楊士勤 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)