一種用于大面積雙層輝光等離子無氫滲碳的源極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實用新型涉及一種用于大面積雙層輝光等離子無氫滲碳的源極，其特別適用于無氫固體滲碳。
【背景技術(shù)】
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[0002]鈦合金同其它結(jié)構(gòu)金屬材料相比，有兩個顯著的優(yōu)點:一是比強度高，二是耐腐蝕性能好。鈦合金已經(jīng)成為必不可少的結(jié)構(gòu)材料，其使用量的多少甚至成為衡量一個國家航空航天水平的尺度之一。但鈦合金硬度低、耐磨性能差、易產(chǎn)生氫脆的缺點又限制了它的應(yīng)用。當(dāng)用作滑動部件(如閥及導(dǎo)桿、活塞銷和連桿軸等)時，易與對磨材料粘著，產(chǎn)生磨損。為提高鈦合金耐磨性，國內(nèi)外學(xué)者作了大量的研究工作，傳統(tǒng)的金屬材料表面處理技術(shù)幾乎全部應(yīng)用到了鈦合金的表面處理上，其基本原理是在鈦合金表面形成氮化物、碳化物和硼化物等硬質(zhì)相，提高其表面硬度及耐磨性。然而，鈦是一種活性金屬，與氫有極強的親和力，在某種含氫或析氫腐蝕環(huán)境中會吸收氫滲入并生成氫化物，當(dāng)氫化物量達(dá)到一定程度時會急劇降低沖擊韌性與延伸率，產(chǎn)生氫化物氫脆。傳統(tǒng)的表面強化方法除了有各自的一些優(yōu)缺點(如離子注入的直射性、膜層薄)外，幾乎都是在含氫氣體中進行的，很難做到避免氫脆。
[0003]因此針對傳統(tǒng)滲碳方法存在的問題，國內(nèi)學(xué)者實用新型了一種雙輝光等離子無氫滲碳新方法，該方法的特點是由固體石墨作為碳的供給源。由于該方法不使用含氫氣體，所以在改善鈦合金耐磨性的同時，避免了氫脆失效。
[0004]在之前的雙輝等離子滲碳技術(shù)中，用于產(chǎn)生合金元素的源極組件主要是平板、“洞穴式”、“懸掛式”或者柱狀結(jié)構(gòu)。它們和平面試樣之間的不等電位空心陰極放電能較容易地獲得高的等離子體濃度，具有結(jié)構(gòu)簡單的特點。然而，他們不適宜大面積的處理，這是因為進行大面積處理時，為了達(dá)到所需要的等離子濃度，需要較高的電壓。在此高能量下，源極的濺射功率相對較低，并且隨能量的增加而減小。此外，較高的源極電壓會使得平面狀源極和試樣之間的不等電位空心陰極放電效應(yīng)過于強烈，使得試樣溫度過高而不利于機體的性能。因此，為應(yīng)對將來工業(yè)化的大面積處理，設(shè)計一種簡單、新型的源極結(jié)構(gòu)成為首要考慮的問題。
【實用新型內(nèi)容】:
[0005]本實用新型提供一種強濺射率、均勻的用于大面積雙層輝光等離子無氫滲碳的源極。
[0006]本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種用于大面積雙層輝光等離子無氫滲碳的源極，所述源極呈平板狀，厚度為20?35mm，水平橫斷面形狀為方形、圓形或者多邊形，所述源極的上表面和下表面分別凹陷形成有若干個不同深度和不同尺寸的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽的形狀為圓形、正方形或者正多邊形，在源極結(jié)構(gòu)下表面上凹陷形成的第二凹槽的深度為4?6mm，水平橫截面積為12?50mm2，在源極結(jié)構(gòu)上表面上凹陷形成的第一凹槽的深度為8?15mm，水平橫截面積為50?120mm2。
[0007]本實用新型具有如下有益效果:采用本實用新型提供的新型源極結(jié)構(gòu)，當(dāng)在源極上加載一個合適的放電電壓時，第一凹槽較深且截面積較大，為50?120mm2，主要是為了增加離子的轟擊表面積，加快源極的升溫速度，為后續(xù)的離子濺射和蒸發(fā)濺射提供條件。第二凹槽較淺且截面積較小，在增加濺射面積的同時，空心陰極效應(yīng)和尖端放電效應(yīng)放電會提高碳離子、蒸發(fā)粒子和高能中性粒子濃度，為高效率處理大面積試樣提供條件。
【附圖說明】
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[0008]圖1為本實用新型用于大面積雙層輝光等離子無氫滲碳的源極結(jié)構(gòu)截面示意圖。【具體實施方式】:
[0009]請參照圖1所示，本實用新型用于大面積雙層輝光等離子無氫滲碳的源極結(jié)構(gòu)呈平板狀，厚度為20?35_，水平橫斷面形狀為方形、圓形或者多邊形，源極結(jié)構(gòu)的上表面和下表面分別凹陷形成有若干個不同深度和不同尺寸的第一凹槽10和第二凹槽11，其中第一凹槽10和第二凹槽11的形狀為圓形、正方形或者正多邊形。其中在源極結(jié)構(gòu)下表面上凹陷形成的第二凹槽11的深度為4?6mm，水平橫截面積為12?50mm2。在源極結(jié)構(gòu)上表面上凹陷形成的第一凹槽10的深度為8?15mm，水平橫截面積為50?120mm2。
[0010]下面通過兩個具體的實施例對本實用新型用于大面積雙層輝光等離子無氫滲碳的源極進行詳細(xì)的描述。
[0011]實施例一:
[0012]用于大面積雙層輝光等離子無氫滲碳的源極結(jié)構(gòu)整體呈圓形平板狀，直徑為100mm，厚度為20mm。圓形平板上表面凹陷形成的圓形第一凹槽的直徑為10mm，深度為8mm，相鄰的兩個第一凹槽間的間距為5mm。圓形平板下表面凹陷形成的正方形第二凹槽的邊長為6mm，深度為4mm，相鄰的兩個第二凹槽間的間距為5mm。將上述源極結(jié)構(gòu)清洗干凈后可直接使用。
[0013]采用該種源極結(jié)構(gòu)，當(dāng)在源極上加載一個合適的放電電壓時，可以在每個第一凹槽和第二凹槽產(chǎn)生等電位的空心陰極效應(yīng)和尖端放電效應(yīng)，從而源極溫度很快上升，而且獲得更高的金屬離子濃度、蒸發(fā)粒子濃度以及高能中性離子濃度，為工業(yè)化大面積處理提供可能性。
[0014]實施例二:
[0015]用于大面積雙層輝光等離子無氫滲碳的源極結(jié)構(gòu)整體呈正方形平板狀，邊長為100mm，厚度為20mm。正方形平板上表面凹陷形成的正方形第一凹槽的邊長為10mm，深度為8mm，相鄰的兩個第一凹槽的間距為5mm。正方形平板下表面上凹陷形成的圓形第二凹槽的直徑為6mm，深度為4mm，相鄰的兩個第二凹槽的間距為5mm。將上述源極結(jié)構(gòu)清洗干凈后可直接使用。
[0016]采用該種源極結(jié)構(gòu)，當(dāng)在源極上加載一個合適的放電電壓時，可以在每個第一凹槽和第二凹槽產(chǎn)生等電位的空心陰極效應(yīng)和尖端放電效應(yīng)，從而源極溫度很快上升，而且獲得更高的金屬離子濃度、蒸發(fā)粒子濃度以及高能中性離子濃度，為工業(yè)化大面積處理提供可能性。
[0017]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下還可以作出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于大面積雙層輝光等離子無氫滲碳的源極，其特征在于:所述源極呈平板狀，厚度為20?35mm，水平橫斷面形狀為方形、圓形或者多邊形，所述源極的上表面和下表面分別凹陷形成有若干個不同深度和不同尺寸的第一凹槽(10)和第二凹槽(11)，所述第一凹槽(10)和第二凹槽(11)的形狀為圓形、正方形或者正多邊形，在源極結(jié)構(gòu)下表面上凹陷形成的第二凹槽(11)的深度為4?6mm，水平橫截面積為12?50mm2，在源極結(jié)構(gòu)上表面上凹陷形成的第一凹槽(10)的深度為8?15mm，水平橫截面積為50?120mm2。
【專利摘要】本實用新型公開一種用于大面積雙層輝光等離子無氫滲碳的源極，呈平板狀，厚度為20～35mm，水平橫斷面形狀為方形、圓形或者多邊形，源極的上表面和下表面分別凹陷形成有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽的形狀為圓形、正方形或正多邊形，第二凹槽的深度為4～6mm，水平橫截面積為12～50mm2，第一凹槽的深度為8～15mm，水平橫截面積為50～120mm2。當(dāng)在源極上加載一個合適的放電電壓時，第一凹槽主要是為了增加離子的轟擊表面積，加快源極的升溫速度，為后續(xù)的離子濺射和蒸發(fā)濺射提供條件。第二凹槽在增加濺射面積的同時，空心陰極效應(yīng)和尖端放電效應(yīng)放電會提高碳離子、蒸發(fā)粒子和高能中性粒子濃度，為高效率處理大面積試樣提供條件。
【IPC分類】C23C8/64
【公開號】CN204779778
【申請?zhí)枴緾N201520412731
【發(fā)明人】陳小虎, 朱雨微, 張平則, 魏東博, 魏祥飛
【申請人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年6月15日