[发明专利]一种管状物内壁双辉等离子处理装置及处理方法

说明书

本发明公开了一种管状物内壁双辉等离子处理装置，包括电极杆和底盘；底盘通过第一陶瓷支柱与靶材托盘相连，底盘通过第二陶瓷支柱与工件托盘相连；靶材托盘上设置靶材一及靶材二，靶材一、靶材二为圆盘形；工件托盘上预留与工件内径相等的孔，工件托盘上还设置空心保温罩，靶材一、靶材二中间位置设置工件，靶材一、靶材二、工件、空心保温罩的中心线重合；靶材托盘与电极杆一相连，工件托盘与电极杆二相连。本发明还公开了一种管状物内壁双辉等离子处理装置的处理方法。本发明的两个金属靶材外壁和管状物内壁为等间距，位于管状物的上下两侧，膜层厚度均匀致密，无孔洞和裂纹出现，与基体成冶金结合，提高使用寿命。

技术领域

本发明属于双辉等离子处理装置及方法，具体为一种管状物内壁双辉等离子处理装置及处理方法。

背景技术

火炮是陆军火力打击的主要装备，也是其他军兵种火力体系的重要组成部分，是陆、海、空三军装备数量多、使用广泛的武器之一。管状物在内壁承受高温、高压、烧蚀、摩擦热冲击等力、热、化学场恶劣环境的苛刻服役环境,其结构使用寿命受到极大影响，严重制约火炮强打击能力实现和服役寿命提高，甚至导致重大安全隐患。我国管状物寿命仅为国际先进水平的一半，管状物寿命已成为新一代装备亟需解决的关键问题。

双辉等离子表面冶金技术具有合金化速度快、合金元素选择范围大、无氢脆产生等优点，比较适合火炮管状物内壁的抗烧蚀磨损处理，且其具有对工件尺寸精度影响小，工艺过程无污染等优点。可通过调整工艺参数，对表面渗镀层厚度、组织和性能进行调控，实现延长管状物的寿命。

为达到良好的预期效果，双辉等离子表面冶金处理的工装结构尤为关键。现有的双辉装置中靶材往往设置在工件一侧，膜层厚度不均匀致密，会有孔洞和裂纹出现。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明目的是提供一种适用于管状物、渗镀层质量均匀的管状物内壁双辉等离子处理装置，本发明的另一目的是提供一种成本低廉、简单方便、适用多种尺寸的管状物内壁双辉等离子处理方法。

技术方案：本发明所述的一种管状物内壁双辉等离子处理装置，包括电极杆和底盘；底盘通过第一陶瓷支柱与靶材托盘相连，底盘通过第二陶瓷支柱与工件托盘相连；靶材托盘上设置靶材一及靶材二，靶材一、靶材二为圆盘形；工件托盘上预留与工件内径相等的孔，工件托盘上还设置空心保温罩，靶材一、靶材二中间位置设置工件，靶材一、靶材二、工件、空心保温罩的中心线重合；靶材托盘与电极杆一相连，工件托盘与电极杆二相连。进一步地，第一陶瓷支柱、第二陶瓷支柱均为铝硅管，用于固定工件托盘、靶材托盘靶材一、靶材二的位置，使工装结构两极保持合适的放电间距。

进一步地，靶材托盘包括上层和下层，下层与上层分别预留用于放置靶材一、靶材二的凹槽；上层的凹槽呈空心阶梯状，上层的凹槽最小直径与工件的内径相同；下层的凹槽直径与工件的内径相同。

进一步地，靶材一直径比靶材托盘下层的凹槽内径小0～5mm，靶材二直径比靶材托盘上层的凹槽内径小0～5mm。靶材一、靶材二由Ta-10W合金制成，表面粗糙度为Ra0.8，大幅提升了管状物内壁的耐磨性、抗热冲击性和抗烧蚀性等。

进一步地，靶材一、靶材二与工件的距离相同，均为15～20mm。

进一步地，靶材托盘与底盘的间距为60～70mm。

进一步地，靶材托盘、工件托盘、空心保温罩的材质均为304不锈钢，表面粗糙度为Ra0.8，抗氧化性强，持久耐用。空心保温罩在工艺处理过程中起到保温作用，同时在正前方留有观察窗，可观察靶材与管状物工件的辉光现象。

上述管状物内壁双辉等离子处理装置的处理方法，包括以下步骤：

(a)将各装配部件进行表面预处理，包括打磨、抛光、清洗、擦拭后装炉；

(b)将炉内环境抽气至低真空状态；