專利名稱：等離子表面冶金金屬線材的生產(chǎn)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子表面冶金線材的生產(chǎn)方法及裝置，屬于金屬線材表面冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
線材是鋼鐵材料的一個(gè)重要品種，2006年中國(guó)線材產(chǎn)量已達(dá)7151萬(wàn)噸，占鋼產(chǎn)量的17%，廣泛地應(yīng)用在人們生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面。 金屬腐蝕是金屬和周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而被破壞的現(xiàn)象。線材也同樣存在著嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。由于金屬線材腐蝕造成結(jié)構(gòu)坍塌、設(shè)備故障、生活用品污染等經(jīng)常發(fā)生，嚴(yán)重影響人們的正常生產(chǎn)和生活；如建筑鋼筋的腐蝕，對(duì)建筑、公路、海岸工程造成隱
患；鋼索和鋼絞線的腐蝕，使橋梁的安全受到嚴(yán)重威脅；鋼絲繩的腐蝕，引發(fā)起重設(shè)備失控墜落；因汽車彈簧腐蝕導(dǎo)致延遲斷裂，釀成交通事故；汽車、摩托車和自行車輻條的蝕斷，
引起輪盤(pán)扭曲；小到日用五金用品的銹蝕，直接影響了觀瞻。由金屬腐蝕引起的工程事故，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并且會(huì)危及人身的安全。全球每年由腐蝕造成的損失達(dá)7000億美元，占各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值(GNP)的2%_4%，是綜合自然災(zāi)害損失，即地震、臺(tái)風(fēng)、水災(zāi)等損失總和的6倍。 解決金屬材料的腐蝕問(wèn)題的一種方法是采用整體耐蝕材料，例如不銹鋼，但是不銹鋼生產(chǎn)需要消耗大量的鎳、鉻等貴重金屬，而這些合金元素資源目前已日益枯竭，并導(dǎo)致不銹鋼材料的價(jià)格不斷上漲，使用不銹鋼的成本提高。不銹鋼在耐蝕性能上有優(yōu)勢(shì)，但由于它的強(qiáng)度低，不可能代替線材重要品種中的優(yōu)質(zhì)碳素鋼絲應(yīng)用，如橋梁用鋼索和鋼絞線，高強(qiáng)度碳素彈簧鋼絲等。 腐蝕是材料的表面問(wèn)題，解決金屬材料腐蝕的另一個(gè)有效途徑就是提高材料表面耐蝕性。目前，線材涂層技術(shù)的應(yīng)用為表面防護(hù)發(fā)揮了很大作用，采用電鍍、化學(xué)鍍、熱浸鍍等技術(shù)，使金屬線材表面形成鍍層，如子午線輪胎用簾子線覆銅、鋼絞線鋼絲鍍鋅等已大量得到大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，但是仍然存在提高耐蝕性能和鍍層結(jié)合強(qiáng)度的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。表面鍍鎳的高強(qiáng)度碳素鋼絲已在市場(chǎng)可見(jiàn)，但生產(chǎn)成本高，鍍層結(jié)合強(qiáng)度低，長(zhǎng)期疲勞后鍍層易產(chǎn)生剝落。而且目前已經(jīng)有采用上述技術(shù)對(duì)金屬線材進(jìn)行處理，以避免發(fā)生腐蝕的專利申請(qǐng)，例如中國(guó)專利申請(qǐng)99120443. 3號(hào)公開(kāi)了一種采用熱浸鍍的方式在鋼絲表面形成銅鍍層，以提高鋼絲的耐蝕、導(dǎo)電等性能的技術(shù)方案；采用上述專利提供的技術(shù)方案可以在金屬線材表面形成一定的表面層，在一定程度上可以提高金屬線材的性能，但是，采用熱浸鍍進(jìn)行處理會(huì)帶來(lái)較為嚴(yán)重的污染問(wèn)題，而且，所形成的表面層厚度有限，均勻性也不高，不適合于目前金屬線材領(lǐng)域?qū)Ρ砻鎸雍穸群托阅艿囊蟆?滲碳、氮化、激光和等離子表面處理等表面冶金技術(shù)通過(guò)對(duì)金屬材料表面直接進(jìn)行處理，改變金屬材料表面的成分、組織或者結(jié)構(gòu)來(lái)提高金屬材料的性能，已經(jīng)成為目前比較常用的金屬材料表面處理技術(shù)。這種技術(shù)在金屬表面形成滲層，完全克服了鍍層表面結(jié)合強(qiáng)度低的問(wèn)題，同時(shí)是一項(xiàng)環(huán)保、節(jié)能的新技術(shù)。
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美國(guó)專利USP4520268和4731539號(hào)中公開(kāi)了一種雙層輝光等離子表面冶金技術(shù)， 其基本原理是在離子氮化裝置中增加一個(gè)欲滲合金元素構(gòu)成的源極，該源極和陽(yáng)極以及工 件和陽(yáng)極之間各設(shè)置一個(gè)直流可調(diào)壓電源。當(dāng)真空室抽真空并充以氬氣達(dá)到一定工作氣壓 后，接通兩個(gè)直流電源，使工件和源極分別產(chǎn)生輝光放電，此即所謂雙層輝光放電現(xiàn)象。輝 光放電所產(chǎn)生的氬離子轟擊，使源極濺射出合金元素并奔向工件，而工件經(jīng)離子轟擊被加 熱到高溫。合金元素借助于轟擊、沉積和擴(kuò)散而滲入工件表面，從而形成含有欲滲合金元素 的合金層。該合金層中的合金元素含量和合金層厚度可以通過(guò)調(diào)節(jié)工作氣壓、源極和工件 電壓及電流以及溫度和滲入時(shí)間等工藝參數(shù)加以控制。這兩篇美國(guó)專利首先提出了采用雙 層輝光等離子表面冶金技術(shù)進(jìn)行金屬材料表面冶金的思路，隨后出現(xiàn)了嘗試將該技術(shù)有效 應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)或工業(yè)產(chǎn)品的一些研究報(bào)道。 中國(guó)專利87104626. 1號(hào)公開(kāi)了一種雙層輝光離子滲金屬爐，該設(shè)備可用于小型 零部件的生產(chǎn)，最大可處理的工件表面積為lmXlm，為雙層輝光離子滲金屬技術(shù)的實(shí)際應(yīng) 用提供了保證。中國(guó)專利申請(qǐng)200710023604. 8號(hào)公開(kāi)了一種半連續(xù)式等離子表面冶金板 材批量生產(chǎn)方法及裝備，該裝備由預(yù)真空室-表面冶金室-冷卻室組成，鋼板在表面冶金室 水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)鋼板的單面大面積表面合金化處理，完成這種等離子表面冶金板材 的半連續(xù)式生產(chǎn)。 上述的報(bào)道均是等離子表面冶金技術(shù)在樣品、工件和鋼板等具有一定的表面積金 屬板材方面的應(yīng)用，所公開(kāi)的相關(guān)工藝和設(shè)備也均是基于對(duì)表面積較大的板材的處理而設(shè) 計(jì)的，眾所周知，用于生產(chǎn)或處理板材的設(shè)備和工藝一般情況下不適合用于線材的生產(chǎn)或 處理。金屬線材屬于長(zhǎng)材，不能成段的生產(chǎn)，等離子表面冶金金屬線材生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵是使 之形成等離子表面冶金過(guò)程的連續(xù)化，并達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn)的能力，目前基于板材生產(chǎn)的工 藝和設(shè)備不適合于金屬線材的等離子表面冶金處理。因此，雖然已經(jīng)存在大量針對(duì)雙層輝 光等離子表面冶金技術(shù)的專利申請(qǐng)以及研究報(bào)道，但是，目前的技術(shù)發(fā)展和實(shí)施現(xiàn)狀與將 等離子表面冶金金屬線材生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)并達(dá)到一定產(chǎn)業(yè)化的成果仍有很大距 離。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種等離子表面冶金金屬線材的生
產(chǎn)方法，利用雙層輝光等離子表面冶金技術(shù)，使金屬線材表面滲入需要的金屬元素，得到具 有較好的表面性能的金屬線材。該方法具有冶金處理效率高，加工質(zhì)量好等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn) 大批量金屬線材表面冶金的工業(yè)化生產(chǎn)。 本發(fā)明的目的還在于提供上述等離子表面冶金金屬線材的連續(xù)生產(chǎn)裝置，通過(guò)使
用該生產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)等離子表面冶金金屬線材的規(guī)?；幚?。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種等離子表面冶金金屬線材的生產(chǎn)方法， 其包括以下步驟 將金屬線材輸入等離子表面冶金室； 在等離子表面冶金室中，使金屬線材在源極之間連續(xù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行等離子表面冶金 處理； 將經(jīng)過(guò)等離子表面冶金處理的金屬線材冷卻后輸出；
其中，所述等離子表面冶金室在進(jìn)行等離子表面冶金處理之前被抽至真空后充入 惰性氣體； 所述步驟均在保護(hù)氣體氣氛下進(jìn)行，并且，使金屬線材進(jìn)入等離子表面冶金室前 和離開(kāi)等離子冶金室后分別經(jīng)過(guò)入口過(guò)渡腔室和出口過(guò)渡腔室，并控制該入口過(guò)渡腔室的 入口端和出口過(guò)渡腔室的出口端的保護(hù)氣體氣壓大于或等于外部環(huán)境氣壓，以隔離空氣進(jìn) 入等離子表面冶金室。 為了提高等離子表面冶金處理的效率，在等離子表面冶金室中，可以使金屬線材 在纏繞裝置上纏繞形成線排，從而使金屬線材面向源極排列形成平面。金屬線材在等離子 表面冶金室中連續(xù)運(yùn)動(dòng)，重復(fù)進(jìn)入源極之間的等離子輝光放電區(qū)域，延長(zhǎng)了金屬線材在等 離子表面冶金室中的運(yùn)動(dòng)路徑，延長(zhǎng)了進(jìn)行等離子表面冶金處理的時(shí)間，可以同時(shí)對(duì)更多 的金屬線材進(jìn)行處理。 根據(jù)本發(fā)明的具體技術(shù)方案，為達(dá)到增加金屬線材表面的等離子表面冶金層厚 度、均勻性，以及提高生產(chǎn)效率的目的，可以使金屬線材在多個(gè)等離子表面冶金室中進(jìn)行等 離子表面冶金處理，并且在多個(gè)等離子表面冶金室之間對(duì)金屬線材的工作面進(jìn)行轉(zhuǎn)向，即 使金屬線材進(jìn)入下一表面冶金室前先繞其軸線旋轉(zhuǎn)90。，采取這種技術(shù)方案，可以在不同 的等離子表面冶金室中對(duì)金屬線材的不同工作面進(jìn)行處理，這樣處理之后得到的等離子表 面冶金層的厚度比較均勻，其表面的不同部位的性能也比較一致。其中，金屬線材的工作面 是指金屬線材的圓周面上面向源極進(jìn)行等離子表面冶金處理的部分，通過(guò)在纏繞裝置上的 纏繞，金屬線材面向源極排列，可以形成進(jìn)行冶金處理的平面。 根據(jù)本發(fā)明的具體技術(shù)方案，為了實(shí)現(xiàn)源極的均勻消耗，使等離子表面冶金室中
的源極沿金屬線材的絲徑方向進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)，例如沿絲徑方向水平往復(fù)移動(dòng)。其中，進(jìn)行往
復(fù)移動(dòng)的距離優(yōu)選為兩倍的金屬線材直徑以及兩倍的相鄰金屬線材間距之和。 根據(jù)所需要的等離子表面冶金層的厚度的不同，可以將金屬線材的運(yùn)動(dòng)速度控制
為60-6000毫米/秒。 本發(fā)明提供的生產(chǎn)方法還可以包括對(duì)經(jīng)過(guò)等離子表面冶金處理的金屬線材進(jìn)行 熱處理或冷卻的步驟，即在輸出之前，對(duì)經(jīng)過(guò)等離子表面冶金處理的金屬線材進(jìn)行熱處理 或冷卻，以滿足對(duì)金屬線材的性能要求或者出口溫度要求。 為了保證等離子表面冶金室中的處理工作不受外部氣體的影響，可以控制入口過(guò) 渡腔室的入口端和出口過(guò)渡腔室的出口端的保護(hù)氣體氣壓大于或等于外部環(huán)境氣壓，這樣 可以避免空氣通過(guò)入口或出口進(jìn)入等離子表面冶金室。在本發(fā)明的具體技術(shù)方案中，等離 子表面冶金室中的保護(hù)氣體氣壓為工作氣壓(大約1.33-1333Pa)，其低于外部環(huán)境氣壓， 并且控制入口過(guò)渡腔室的氣壓由外部環(huán)境氣壓或略高于外部環(huán)境的氣壓過(guò)渡到等離子表 面冶金室的工作氣壓，出口過(guò)渡腔室的氣壓由等離子表面冶金室的工作氣壓過(guò)渡到外部環(huán) 境的氣壓或略高于外部環(huán)境的氣壓。采用這種方案既可以保證外部環(huán)境中的氣體不進(jìn)入等 離子表面冶金室，還可以保證等離子表面冶金室中的氣壓不受入口處和出口處的過(guò)渡腔室 中的保護(hù)氣體氣壓的影響。本發(fā)明所涉及的氮?dú)夂投栊詺怏w均為保護(hù)氣體；與等離子表面 冶金室連接的室中的惰性氣體氣壓與等離子表面冶金室中的工作氣壓相同，上述的過(guò)渡方 案包括逐級(jí)降低和升高，每一級(jí)腔室所降低或升高的幅度可以根據(jù)具體的需要進(jìn)行選擇， 只要能保證保護(hù)氣體氣壓逐漸平穩(wěn)過(guò)渡就可以。
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本發(fā)明提供的生產(chǎn)方法實(shí)現(xiàn)了等離子表面冶金金屬線材的連續(xù)生產(chǎn)，與傳統(tǒng)的冶 金線材產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)線一樣，本發(fā)明的生產(chǎn)方法也需要進(jìn)行開(kāi)巻、并巻、加張力、緩沖工 藝性間斷以及收巻等工序，這些工序均為線材連續(xù)生產(chǎn)領(lǐng)域常用的工藝；其中，等離子表面 冶金工序之前的工序可以稱為前期工序，等離子表面冶金工序之后的工序可以稱為后續(xù)工 序。因此，本發(fā)明提供的等離子表面冶金金屬線材的生產(chǎn)方法可以采用以下生產(chǎn)流程開(kāi) 巻_雙切剪_夾送_對(duì)焊_夾送_張緊_活套_張緊_等離子表面冶金_張緊_活套_張 緊-夾送-剪切-收巻。 本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)上述的生產(chǎn)等離子表面冶金金屬線材的生產(chǎn)方法的生產(chǎn)裝 置，該裝置包括入口過(guò)渡腔室、出口過(guò)渡腔室和至少一個(gè)等離子表面冶金室，該等離子表面 冶金室為真空室，其中 入口過(guò)渡腔室由一個(gè)入口真空充氮室和多個(gè)入口真空充惰性氣體室串接組成，并 且該入口過(guò)渡腔室的一端(入口端)為入口真空充氮室，另一端(出口端)與等離子表面 冶金室連接； 等離子表面冶金室中設(shè)置源極和纏繞裝置，該源極設(shè)置在等離子表面冶金室的兩 側(cè)，該纏繞裝置能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并使金屬線材在其上纏繞形成線排； 出口過(guò)渡腔室由多個(gè)出口真空充惰性氣體室和一個(gè)出口真空充氮室串接組成，并 且該出口過(guò)渡腔室的一端(出口端)為出口真空充氮室，另一端(入口端)與等離子表面 冶金室連接。 上述等離子表面冶金室是在本發(fā)明的申請(qǐng)人之前的申請(qǐng)?zhí)柗謩e為
200810103043. 7和200820079667. 5 (申請(qǐng)日均為2008年3月31日)的專利申請(qǐng)中所涉及
的等離子表面冶金室基礎(chǔ)上的改進(jìn)，故將上述兩件申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)并入本案。 本發(fā)明提供的生產(chǎn)裝置用于實(shí)現(xiàn)上述的等離子表面冶金金屬線材的生產(chǎn)方法，而
前期工序和后續(xù)工序所采用的生產(chǎn)設(shè)備均為通用設(shè)備。利用本發(fā)明提供的生產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)上
述生產(chǎn)方法可以包括如下具體步驟 (1)將金屬線材通過(guò)入口過(guò)渡腔室進(jìn)入等離子表面冶金室，利用該入口過(guò)渡腔室 能夠在線材連續(xù)運(yùn)行時(shí)隔離空氣，使空氣無(wú)法進(jìn)入等離子表面冶金室； (2)使金屬線材在等離子表面冶金室順序經(jīng)過(guò)纏繞裝置形成面向源極的線排，并 連續(xù)進(jìn)行等離子表面冶金處理； (3)將表面處理后的金屬線材通過(guò)出口過(guò)渡腔室輸出，利用該出口過(guò)渡腔室能夠 在線材連續(xù)運(yùn)行時(shí)隔離空氣，使空氣無(wú)法進(jìn)入等離子表面冶金室，同時(shí)，通過(guò)出口過(guò)渡腔室 可以將金屬線材冷卻到預(yù)定的溫度或者實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬線材的熱處理。 根據(jù)本發(fā)明的具體技術(shù)方案，為提高金屬線材在圓周面上的滲層均勻性，可以對(duì) 金屬線材的不同工作面進(jìn)行等離子表面冶金處理，可以采用兩個(gè)以上的等離子表面冶金 室，重復(fù)步驟(2)對(duì)金屬線材進(jìn)行處理，采取這些技術(shù)方案也可以提高等離子表面冶金金 屬線材的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。 根據(jù)本發(fā)明的具體技術(shù)方案，上述的步驟(1)中，金屬線材經(jīng)過(guò)了連續(xù)生產(chǎn)線的 前期工序之后，通過(guò)入口過(guò)渡腔室進(jìn)入等離子表面冶金室。入口過(guò)渡腔室由一個(gè)入口真空 充氮室和多個(gè)入口真空充惰性氣體室組成，入口真空充氮室與外部環(huán)境之間、入口真空充 氮室與入口真空充惰性氣體室之間、多個(gè)入口真空充惰性氣體室之間、入口真空充惰性氣體室與等離子表面冶金室之間由裝有陶瓷導(dǎo)嘴的法蘭盤(pán)隔斷，上述陶瓷導(dǎo)嘴具有耐磨、絕 緣的功能，用于導(dǎo)引線材在各腔室之間傳輸，通過(guò)與線材的一定尺寸公差配合，既可以保持 導(dǎo)嘴與金屬線材相對(duì)運(yùn)動(dòng)的微小間隙，又可以保證金屬線材在連續(xù)運(yùn)動(dòng)中不與爐殼短路； 在生產(chǎn)過(guò)程中，可能會(huì)有極少量的氮?dú)饴┤胪獠凯h(huán)境或者極少量的氬氣漏入氮?dú)馐?，這不 會(huì)對(duì)金屬線材的生產(chǎn)產(chǎn)生影響，在逐級(jí)的保護(hù)氣體作用下通過(guò)法蘭盤(pán)上的導(dǎo)嘴可以防止相 反方向的漏氣。 入口真空充氮室備有真空系統(tǒng)和氮?dú)庀到y(tǒng)(充氣系統(tǒng))，進(jìn)行等離子表面冶金金 屬線材的生產(chǎn)時(shí)，該入口真空充氮室在真空狀態(tài)下充入氮?dú)猓聪瘸檎婵赵俪錃?，氮?dú)鈮毫?保持與外部大氣壓力相同或略高于外部大氣壓力；入口真空充氮室后接有多個(gè)入口真空 充惰性氣體室，多個(gè)入口真空充惰性氣體室備有各自單獨(dú)的充氣系統(tǒng)，以及共用的或各自 單獨(dú)的真空系統(tǒng)，采用上述真空系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)將入口真空充惰性氣體室抽真空 以及在真空狀態(tài)下充入惰性氣體，各入口真空充惰性氣體室的惰性氣體壓力依次從等于 或略高于入口真空充氮室的壓力逐級(jí)降至等離子表面冶金室的惰性氣體壓力(即工作氣 壓)，能夠保證等離子表面冶金室不被外部空氣污染，解決了線材連續(xù)生產(chǎn)的入口動(dòng)態(tài)密 封問(wèn)題；每一級(jí)的下降量可以根據(jù)級(jí)數(shù)、環(huán)境氣壓和工作氣壓，以及實(shí)際生產(chǎn)情況而定，只 要能夠?qū)崿F(xiàn)壓力的平穩(wěn)過(guò)渡就可以，級(jí)數(shù)越多，過(guò)渡越平緩，密封的效果也就越好，例如 環(huán)境壓力為latm = 101325Pa，工作氣壓為40Pa，那么入口真空充氮室的氣體壓力可以為 101335Pa，入口真空充惰性氣體室的壓力可以分別為101345Pa、10000Pa、1000Pa、40Pa等 四級(jí)。根據(jù)本發(fā)明的具體技術(shù)方案，入口過(guò)渡腔室中的入口真空充惰性氣體室的數(shù)量可 以根據(jù)環(huán)境氣壓和工作氣壓之間的過(guò)渡的級(jí)數(shù)來(lái)確定，一級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)入口真空充惰性氣體 室；下文中的出口過(guò)渡腔室中的出口真空充惰性氣體室的數(shù)量也是以相同的方式來(lái)確定。
步驟(2)中，所采用的等離子表面冶金室可以包括以下組件爐殼、真空系統(tǒng)、充 氣系統(tǒng)、上轉(zhuǎn)鼓、下轉(zhuǎn)鼓、轉(zhuǎn)鼓傳動(dòng)系統(tǒng)、水冷導(dǎo)軌、源極架、源極架傳動(dòng)系統(tǒng)、組合源極、隔 熱裝置和加熱裝置。本發(fā)明所涉及的各種裝置的爐殼(或者殼體、爐體等)可以采用密封 水冷爐殼。 等離子表面冶金室中的真空系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)能夠?qū)⒁苯鹗页橹烈欢ㄕ婵斩炔⒃?真空狀態(tài)下向室中充入惰性氣體，可以保證輝光放電對(duì)于真空度以及惰性氣體的要求。
為實(shí)現(xiàn)金屬線材在等離子表面冶金室中進(jìn)行連續(xù)化等離子表面冶金處理，本發(fā)明 所提供的生產(chǎn)裝置中所采用的纏繞裝置可以包括至少一組轉(zhuǎn)鼓，該轉(zhuǎn)鼓包括上轉(zhuǎn)鼓和下轉(zhuǎn) 鼓，分別位于等離子表面冶金室的上部和下部，金屬線材能在上轉(zhuǎn)鼓和下轉(zhuǎn)鼓上纏繞形成 線排，而且，上、下轉(zhuǎn)鼓可以由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(即轉(zhuǎn)鼓傳動(dòng)系統(tǒng))帶動(dòng)進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)金屬線 材實(shí)現(xiàn)纏繞并在室內(nèi)連續(xù)進(jìn)行等離子表面冶金處理。合金元素由位于線排兩側(cè)的源極通過(guò) 空心陰極放電供給并沉積在金屬線材表面上，形成表面冶金層；并且，上轉(zhuǎn)鼓和下轉(zhuǎn)鼓之間 設(shè)置有源極，使金屬線排的兩側(cè)均有源極，生產(chǎn)過(guò)程中，金屬線排在相對(duì)設(shè)置的源極之間運(yùn) 動(dòng)，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬線材的兩面同時(shí)進(jìn)行等離子表面冶金處理。 纏繞裝置，即上、下轉(zhuǎn)鼓，是帶動(dòng)金屬線材在等離子表面冶金室內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的 導(dǎo)向和傳動(dòng)的主要部件，為了保證金屬線材離開(kāi)等離子輝光區(qū)后不會(huì)降溫，在等離子表面 冶金室中還設(shè)有可保持轉(zhuǎn)鼓工作溫度的加熱器，使上、下轉(zhuǎn)鼓保持在高溫下工作；轉(zhuǎn)鼓選用 可在120(TC工作的鎳基高溫耐磨合金制造，并采用絕緣型聯(lián)軸節(jié)和磁流體旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝
8置，以保證不等電位的轉(zhuǎn)鼓與殼體之間的絕緣，保證等離子表面冶金室能夠長(zhǎng)時(shí)間在高溫 的惰性氣體中安全運(yùn)行。由于在生產(chǎn)裝置的前期和后續(xù)工序中設(shè)有張緊裝置，上、下轉(zhuǎn)鼓之 間的金屬線排始終保持著張緊狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生松??；為了防止金屬線材在非正常狀態(tài)下發(fā) 生松套，可以在靠近上、下轉(zhuǎn)鼓的表面的位置(即上、下轉(zhuǎn)鼓的外沿)設(shè)置帶有絕緣型聯(lián)軸 節(jié)的擋輥，使上、下轉(zhuǎn)鼓與設(shè)置有絕緣型聯(lián)軸節(jié)的擋輥對(duì)滾。為防止轉(zhuǎn)鼓與線排間發(fā)生等 電位空心陰極放電，轉(zhuǎn)鼓表面與線排之間可以設(shè)置楔形陶瓷纖維塊，楔形陶瓷纖維塊與轉(zhuǎn) 鼓表面或線排之間的間隙為0. 5-2毫米。而且，上轉(zhuǎn)鼓和下轉(zhuǎn)鼓的表面可以設(shè)置有供金屬 線材纏繞的導(dǎo)槽(凹槽)，可以使金屬線材之間形成一定的間隙，避免金屬線材之間相互影 響，同時(shí)還可以有效地避免金屬線材由轉(zhuǎn)鼓上滑脫，以及提高表面處理效率。
在等離子表面冶金處理過(guò)程中，金屬線材可以以60-6000毫米/秒速度在源極間 循環(huán)運(yùn)動(dòng)，即往復(fù)多次通過(guò)源極之間的等離子輝光放電區(qū)域。為保證等離子表面冶金時(shí)，源 極的均勻消耗，源極也最好同時(shí)實(shí)施相對(duì)移動(dòng)，即，源極沿線材絲徑方向應(yīng)至少往復(fù)移動(dòng)兩 個(gè)相鄰絲徑的間距。 在本發(fā)明提供的上述生產(chǎn)裝置中，合金元素由設(shè)置在等離子表面冶金室兩側(cè)的 以及上、下轉(zhuǎn)鼓之間的源極通過(guò)空心陰極放電供給。源極可以采用中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng) 200810103043. 7號(hào)(發(fā)明名稱雙面等離子表面冶金金屬板材的立式生產(chǎn)方法及裝置，申 請(qǐng)日2008年3月31日)中記載的懸掛式板條組合源極或其它形式的源極。上述懸掛式 板條組合源極，每組源極具有一個(gè)支撐框架，該支撐框架上固定有水平設(shè)置的框架橫板，多 個(gè)源極板條以豎直狀態(tài)沿水平方向排列，且上端固定于框架橫板上，上述組合源極通過(guò)支 撐框架懸掛設(shè)置于等離子表面冶金室中。 上述組合源極的縱向方向至少設(shè)置二排源極板條，橫向相鄰的二塊源極板條分別 固定在不同的框架橫板上，并使縱向相鄰的兩塊板條之間的間隙在水平方向上不會(huì)形成連 續(xù)的直線。 源極支撐框架與框架橫板焊接為整體，板條的一端固定在源極框架橫板上。整個(gè) 源極可以吊掛在等離子表面冶金室內(nèi)(例如吊掛在上橫梁上或者爐體上)，使其在高溫時(shí) 可依靠自重保持源極的平直，可以避免出現(xiàn)大塊平板源極長(zhǎng)期在900-120(TC下工作產(chǎn)生變 形的問(wèn)題，并且可以實(shí)現(xiàn)源極板條的工業(yè)化生產(chǎn)，降低源極制造成本。另一方面，上述組合 源極中采用多個(gè)源極板條組合，且源極板條為適當(dāng)長(zhǎng)度且單端固定，在長(zhǎng)度方向(垂直方 向)上可以有適當(dāng)?shù)纳炜s自由度；當(dāng)該組合源極縱向上由多個(gè)源極板條接續(xù)組成時(shí)，板條 之間也會(huì)形成適當(dāng)?shù)拈g隙，此時(shí)，最好通過(guò)調(diào)整橫向相鄰的源極板條的長(zhǎng)度或固定高度，使 這些間隙在水平方向上不會(huì)形成連續(xù)的直線，避免表面處理的不均勻性。
在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，源極懸掛在滑動(dòng)式源極架上，該滑動(dòng)式源極架可設(shè) 置在水冷導(dǎo)軌上，在傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)下沿線材絲徑方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)(絲徑是指線材的截面直 徑)，其中，水冷導(dǎo)軌可以固定在爐殼(等離子表面冶金室)的內(nèi)壁上。上、下轉(zhuǎn)鼓之間的源 極也可以采用類似的方式進(jìn)行設(shè)置。為保證源極極板均勻消耗，源極可以沿線材絲徑方向 至少往復(fù)移動(dòng)兩個(gè)相鄰絲徑之間的距離。其中，滑動(dòng)式源極架等設(shè)有陶瓷件進(jìn)行絕緣，其間 設(shè)有間隙保護(hù)，防止滑動(dòng)式源極架的不等電位空心陰極放電。 在上述生產(chǎn)裝置中，等離子表面冶金室可以設(shè)置有隔熱裝置，例如金屬屏或高溫 陶瓷纖維隔熱裝置，以提高等離子輝光放電的加熱效率，保證溫度場(chǎng)均勻性，并達(dá)到等離子表面冶金時(shí)維持保溫和耗散功率的統(tǒng)一。隔熱裝置由上隔熱罩、下隔熱罩和隔熱側(cè)板組合而成，其中三面隔熱側(cè)板(三面是指等離子表面冶金室與線排平行的兩面和一個(gè)側(cè)面)固定在滑動(dòng)式源極架上。 在上述生產(chǎn)裝置中，等離子表面冶金室的側(cè)面開(kāi)有維修門(mén)，維修期間維修門(mén)打開(kāi)，可以在不影響金屬線材布線的情況下，通過(guò)導(dǎo)軌把滑動(dòng)式源極架移出，對(duì)源極或隔熱側(cè)板進(jìn)行更換或修理，也可對(duì)室內(nèi)其他受損部件進(jìn)行維修。 步驟(3)中，金屬線材通過(guò)出口過(guò)渡腔室工作段導(dǎo)出，然后再進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)線的
后續(xù)工序。出口過(guò)渡腔室工作段由多個(gè)出口真空充惰性氣體室和一個(gè)出口真空充氮室組成，其中，等離子表面冶金室與出口真空充惰性氣體室之間、多個(gè)出口真空充惰性氣體室之
間、出口真空充惰性氣體室與出口真空充氮室之間、出口真空充氮室與外部環(huán)境之間均通過(guò)裝有陶瓷導(dǎo)嘴的法蘭盤(pán)隔斷。多個(gè)出口真空充惰性氣體室備有各自單獨(dú)的充氣系統(tǒng)，以及共用的或者各自單獨(dú)的真空系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)將上述出口真空充惰性氣體室抽真空以及在真空狀態(tài)下充入惰性氣體，各真空充惰性氣體室的惰性氣體壓力依次從等離子表面冶金室的充惰性氣體壓力逐級(jí)升至等于或略高于真空充氮室的壓力；出口真空充氮室備有真空系統(tǒng)和氮?dú)庀到y(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)將出口真空充氮室抽真空以及在真空狀態(tài)下充入氮?dú)?，氮?dú)鈮毫Ρ３峙c外部大氣壓力相同或略高于外部大氣壓力(例如101335Pa)，保證等離子表面冶金室不被外部空氣污染，解決了線材連續(xù)生產(chǎn)的出口動(dòng)態(tài)密封問(wèn)題。為了滿足不同產(chǎn)品熱處理要求和出口溫度的要求，出口過(guò)渡腔室內(nèi)可配置有絕熱加熱器或冷卻器，設(shè)置于多個(gè)出口真空充惰性氣體室和一個(gè)出口真空充氮室之中。其中，加熱器可以采用電阻加熱，也可以采用感應(yīng)加熱；冷卻器可以是水冷換熱器，也可以是熱管換熱器。 整個(gè)生產(chǎn)裝置可以配有控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，包括等離子輝光放電；各真空室的抽真空、進(jìn)氣；等離子表面冶金室和出口過(guò)渡腔室工作段的工作溫度；運(yùn)行速度和全生產(chǎn)流程的同步協(xié)調(diào)等。 為了提高生產(chǎn)量和金屬線材在圓周面上的滲層均勻性，本發(fā)明提供的生產(chǎn)裝置可以包括兩個(gè)以上的等離子表面冶金室，其中，相鄰的等離子表面冶金室之間通過(guò)張緊轉(zhuǎn)向器連接，使相鄰的冶金室之間形成有夾角，例如可以形成90。的夾角，S卩，該張緊轉(zhuǎn)向器可以實(shí)現(xiàn)金屬線材的張緊和工作面的轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)多個(gè)等離子表面冶金室之間的串聯(lián)組合，利用上述裝置重復(fù)步驟(2)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬線材的不同工作面的等離子表面冶金處理。
根據(jù)本發(fā)明的具體技術(shù)方案，用于連接不同等離子表面冶金室的張緊轉(zhuǎn)向器可以包括殼體，以及位于該殼體所形成的空腔中的轉(zhuǎn)向輥、雙輥S張緊裝置、導(dǎo)向裝置，該雙輥S張緊裝置采用絕緣型聯(lián)軸節(jié)和磁流體旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置與張緊轉(zhuǎn)向器的殼體相連接，該張緊轉(zhuǎn)向器通過(guò)連接管與等離子表面冶金室連接，其中 連接管與殼體連接，形成張緊轉(zhuǎn)向器的入口和出口，并在殼體所形成的空腔中形
成入口和出口，該金屬線材入口與出口的方向成90。夾角并位于同一水平面上，并且，張緊
轉(zhuǎn)向器的殼體的內(nèi)壁上以及連接管中分別設(shè)有加熱塊；其中，上述連接管可以包括入口連
接管和出口連接管，并且分別與前后兩個(gè)等離子表面冶金室連接在一起； 轉(zhuǎn)向輥設(shè)置于殼體形成的空腔中的入口處，通過(guò)絕緣型聯(lián)軸節(jié)與殼體連接，輥軸
與金屬線材入口方向正交，實(shí)現(xiàn)金屬線材的運(yùn)動(dòng)方向由水平方向轉(zhuǎn)向與水平面垂直的方
向；其中，轉(zhuǎn)向之后，金屬線材的走向可以根據(jù)第一張緊輥和轉(zhuǎn)向輥之間的位置確定，當(dāng)?shù)?br> 10一張緊輥位于轉(zhuǎn)向輥之上時(shí)，金屬線材轉(zhuǎn)向后向垂直向上的方向運(yùn)動(dòng)，反之向垂直向下的 方向運(yùn)動(dòng)； 雙輥S張緊裝置包括輥盤(pán)垂直于水平面的第一張緊輥和第二張緊輥，該第一張緊
輥和第二張緊輥的輥軸與轉(zhuǎn)向輥的輥軸正交，實(shí)現(xiàn)金屬線材工作面的轉(zhuǎn)向；并且，第一張緊
輥與第二張緊輥的輥軸相互平行，成垂直布置(即成與水平面相垂直的布置，兩個(gè)張緊輥
的輥盤(pán)垂直于水平面)，第二張緊輥的輥軸位于第一張緊輥輥軸的可使線材增加與輥盤(pán)包
角的側(cè)向位置，實(shí)現(xiàn)金屬線材纏繞在第一張緊輥和第二張緊輥上，在雙輥S張緊裝置的傳
動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，保持線材運(yùn)行中的張緊力，其中，線材與輥盤(pán)的包角越大，摩擦力也就越
大，可以保證線材在線排中保持張緊而不松怠，上述增加與輥盤(pán)包角的側(cè)向位置是指第一
張緊輥和第二張緊輥的輥軸相互平行，但是并不處于同一垂直于水平面的豎直面上，而是
在水平方向存在一定的距離，而且，第二張緊輥的位置根據(jù)轉(zhuǎn)向輥與第一張緊輥的位置而
確定，一般的，可以將第二張緊輥和轉(zhuǎn)向輥分別設(shè)置在第一張緊輥的兩側(cè)，例如，可以使第
二張緊輥的輥軸設(shè)置于第一張緊輥軸的下方，并在水平方向上錯(cuò)開(kāi)一定的距離。 導(dǎo)向裝置包括第一導(dǎo)向輥和第二導(dǎo)向輥，該第一導(dǎo)向輥和第二導(dǎo)向輥通過(guò)絕緣型
聯(lián)軸節(jié)與所述殼體連接，其輥軸與第一張緊輥和第二張緊輥平行，第一導(dǎo)向輥與第二張緊
輥位于第一張緊輥的同一側(cè)(例如，均位于第一張緊輥的右側(cè))；所述第二導(dǎo)向輥位于所述
張緊轉(zhuǎn)向器的出口處，其輥軸與所述轉(zhuǎn)向輥的輥軸位于同一水平面上，其中，在第一導(dǎo)向輥
和第二導(dǎo)向輥導(dǎo)引金屬線材通過(guò)張緊轉(zhuǎn)向器的出口水平輸出。 在本發(fā)明提供的上述張緊轉(zhuǎn)向器中，各種輥和裝置的相互位置關(guān)系可以根據(jù)需要 進(jìn)行確定，只要能夠?qū)崿F(xiàn)將金屬線材的工作面進(jìn)行轉(zhuǎn)向(即使金屬線材繞其軸線轉(zhuǎn)90。左 右)并使其張緊的目的就可以。所有的輥之間可以是在一個(gè)豎直的空間內(nèi)進(jìn)行布置，使張 緊轉(zhuǎn)向器成為一個(gè)立式的裝置，也可以使所有的輥在水平的空間內(nèi)進(jìn)行布置，使張緊轉(zhuǎn)向 器成為一個(gè)臥式的裝置。 在上述張緊轉(zhuǎn)向器中，輥盤(pán)和軸選用可在120(TC工作的鎳基高溫耐磨合金制造， 并且各個(gè)輥可以采用相同直徑的輥盤(pán)；張緊輥與外置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間采用絕緣型聯(lián)軸節(jié)和磁流 體旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置連接，以保證不等電位的張緊輥與殼體之間的絕緣，并保證等離子表面 冶金室長(zhǎng)時(shí)間保持高溫惰性氣體環(huán)境時(shí)，能夠安全運(yùn)行。上述的加熱塊優(yōu)選采用絕熱電熱 塊，該絕熱電熱塊由高溫陶瓷或陶瓷纖維塊與鑲嵌在內(nèi)的電熱絲或感應(yīng)線圈組成，保證金 屬線材在傳輸中不致降溫。根據(jù)本發(fā)明的具體技術(shù)方案，雙輥S張緊裝置的輥盤(pán)外側(cè)可以 設(shè)置有壓緊輥，防止金屬線材在非正常狀態(tài)下發(fā)生松套。 在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，金屬線材在等離子表面冶金室內(nèi)通過(guò)轉(zhuǎn)鼓傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 以60-6000毫米/秒速度在源極間循環(huán)運(yùn)動(dòng)，由懸掛式板條組合源極提供合金元素，可以保 證金屬線材圓周表面同時(shí)進(jìn)行等離子表面冶金處理。 根據(jù)本發(fā)明的具體技術(shù)方案，通過(guò)使金屬線材在一個(gè)等離子表面冶金室中形成多 組線排，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬線材的等離子表面冶金處理，并使處理效率得到提升，其具體實(shí) 施方法可以通過(guò)設(shè)置多組纏繞裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，其具體技術(shù)方案可以參考本發(fā)明提供的其他生 產(chǎn)方法和生產(chǎn)裝置。 本發(fā)明可應(yīng)用于各種規(guī)格的金屬線材(例如普通鋼)的表面處理，有效的解決碳 鋼線材的銹蝕問(wèn)題，特別是高強(qiáng)碳素鋼線材的耐蝕問(wèn)題，不僅節(jié)約了合金資源，而且解決了
11不銹鋼材料難于解決的高強(qiáng)度、高模量、高彈性的技術(shù)難題。將本發(fā)明提供的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)裝置應(yīng)用于等離子表面冶金高強(qiáng)碳素鋼線材生產(chǎn)中，可年產(chǎn)100-20000噸低成本等離子表面冶金高強(qiáng)碳素鋼線材，可滿足子午線輪胎鋼絲、鋼索鋼絞線鋼絲、鋼絲繩鋼絲、高強(qiáng)度彈簧鋼絲、特種耐蝕鋼絲的需求。


圖1為本發(fā)明的等離子表面冶金金屬線材生產(chǎn)流程圖。
圖2為等離子表面冶金室原理示意圖。 圖3為本發(fā)明一個(gè)等離子表面冶金金屬線材生產(chǎn)裝置實(shí)施例的正視示意圖。 圖4為圖3所示的生產(chǎn)裝置中的等離子表面冶金室的側(cè)視示意圖。 圖5為本發(fā)明一個(gè)等離子表面冶金金屬線材生產(chǎn)裝置實(shí)施例中入口過(guò)渡腔室的
結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6為本發(fā)明一個(gè)等離子表面冶金金屬線材生產(chǎn)裝置實(shí)施例中出口過(guò)渡腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7為本發(fā)明一個(gè)張緊轉(zhuǎn)向器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為圖7中張緊轉(zhuǎn)向器A-A剖面示意圖。 圖9為本發(fā)明等離子表面冶金金屬線材生產(chǎn)裝置中雙組等離子表面冶金室轉(zhuǎn)向
連接示意圖。 附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明 1、開(kāi)巻；2、雙切剪；3、夾送；4、對(duì)焊；5、張緊；6、活套；7、等離子表面冶金；8、剪切；9、收巻；10、金屬線材；11、源極；12、隔熱屏；13、脈沖滅弧電源；14、水冷爐殼；15、直流電源；16、真空系統(tǒng)；17、供氣系統(tǒng)；18、出口過(guò)渡腔室；19、隔熱罩；20、水冷導(dǎo)軌；21、滑動(dòng)式源極架；22、加熱器；23、入口過(guò)渡腔室；24、傳動(dòng)裝置；25、真空系統(tǒng)；26、供氣系統(tǒng)；27、
上轉(zhuǎn)鼓；28、擋輥；29、維修爐門(mén)；30、下轉(zhuǎn)鼓；31、法蘭盤(pán)；32、殼體；33、入口真空惰性氣體室真空系統(tǒng)；34、入口真空充氮室真空系統(tǒng)；35、入口真空充氮室殼體；36、陶瓷導(dǎo)嘴；37、氮?dú)夤庀到y(tǒng)；38、惰性氣體供氣系統(tǒng)；39、絕熱加熱器或冷卻器；40、出口真空充惰性氣體室真空系統(tǒng)；41、出口真空充氮室真空系統(tǒng)；42、冷卻器；43、張緊轉(zhuǎn)向器水冷殼體；44、絕熱電熱塊；45、張緊輥盤(pán)；46、張緊輥軸；47、壓緊輥；48、導(dǎo)向輥軸；49、導(dǎo)向輥盤(pán)；50、水冷連接管；51、連接管電熱塊；52、連接管法蘭；53、轉(zhuǎn)向輥盤(pán)；54、轉(zhuǎn)向輥軸；55、磁流體旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置；56、絕緣型聯(lián)軸節(jié)；57、張緊輥傳動(dòng)裝置；58、等離子表面冶金室；59、張緊轉(zhuǎn)向器。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明方案的實(shí)施和所具有的有益效果，但不能對(duì)
本發(fā)明的可實(shí)施范圍形成任何限定。 實(shí)施例1單室型金屬線材等離子表面冶金生產(chǎn)裝置 本實(shí)施例提供的等離子表面冶金生產(chǎn)裝置包括一個(gè)等離子表面冶金室，可以稱為單室型金屬線材等離子表面冶金生產(chǎn)裝置。 圖1為本發(fā)明提供的等離子表面冶金金屬線材的生產(chǎn)流程圖，其包括以下生產(chǎn)流程
開(kāi)巻1-雙切剪2-夾送3-對(duì)焊4-夾送3-張緊5_活套6_張緊5_等離子表面冶 金7-張緊5-活套6-張緊5-夾送3-剪切8-收巻9。 圖2為等離子表面冶金工作段的原理示意圖。如圖2所示，等離子表面冶金室 (真空室，工作狀態(tài)時(shí)充入惰性氣體)中設(shè)有欲滲合金元素制成的源極ll，工件(即金屬線 材)10為陰極，爐體(水冷爐殼)14為陽(yáng)極，金屬線材10在等離子表面冶金室內(nèi)連續(xù)進(jìn)行 等離子表面冶金處理；其中，合金元素由位于線排兩側(cè)的源極11通過(guò)空心陰極放電供給。
等離子表面冶金室設(shè)置有隔熱屏12，以提高等離子輝光放電的加熱效率，保證溫 度場(chǎng)均勻性，并達(dá)到等離子表面冶金時(shí)維持保溫和耗散功率的統(tǒng)一。 工作原理通過(guò)真空系統(tǒng)16將真空室抽至一定的真空度后，通過(guò)供氣系統(tǒng)17向真 空室內(nèi)充入惰性氣體(例如氬氣)，穩(wěn)定至工作氣壓并保持。由兩個(gè)電源(例如圖中的直流 電源15和/或脈沖滅弧電源13)分別向源極11和陰極10施加負(fù)偏壓，分別為源極電壓和 工件電壓，此時(shí)在源極11與陰極IO之間產(chǎn)生空心陰極輝光放電，輝光放電使源極11中濺 射出來(lái)的合金元素在工件IO表面沉積。由于工件IO處于高溫條件下，合金元素會(huì)繼續(xù)向 工件10內(nèi)部擴(kuò)散，從而在工件10表面形成所需要的成分呈梯度分布的合金層。
圖3和圖4示意了單室型生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)，等離子表面冶金生產(chǎn)裝置由入口過(guò)渡 腔室23、出口過(guò)渡腔室18與等離子表面冶金室相連接，保證等離子表面冶金室不會(huì)被外部 空氣污染，解決了線材連續(xù)生產(chǎn)的出入口動(dòng)密封問(wèn)題，同時(shí)出口過(guò)渡腔室18可兼作金屬線 材熱處理或冷卻工作段用。 圖3和圖4分別是等離子表面冶金生產(chǎn)裝置的正視圖和等離子表面冶金室的側(cè)視 圖，如圖所示，等離子表面冶金室中設(shè)置有源極ll，該源極11懸掛在滑動(dòng)式源極架21上， 滑動(dòng)式源極架21可設(shè)置在水冷導(dǎo)軌20上，在傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)下可以沿線材絲徑方向進(jìn)行 往復(fù)移動(dòng)；本發(fā)明所采用的源極可以是懸掛的平板式源極，例如可以采用中國(guó)發(fā)明專利申 請(qǐng)200810103043. 7號(hào)中公開(kāi)的懸掛式板條組合源極，在等離子表面冶金室中，源極的支撐 框架可以設(shè)置在上述滑動(dòng)式源極架21上，實(shí)現(xiàn)源極的往復(fù)移動(dòng)； 等離子表面冶金室還設(shè)有單獨(dú)的真空系統(tǒng)25和供氣系統(tǒng)(充氣系統(tǒng))26，以實(shí)現(xiàn) 對(duì)等離子表面冶金室進(jìn)行抽真空和充氣； 為實(shí)現(xiàn)金屬線材IO在等離子表面冶金室中的連續(xù)處理，在冶金室中設(shè)置有由上 轉(zhuǎn)鼓27和下轉(zhuǎn)鼓30組成的轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)，由轉(zhuǎn)鼓傳動(dòng)系統(tǒng)(包括上傳動(dòng)裝置和下傳動(dòng)裝置24) 帶動(dòng)進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并采用絕緣型聯(lián)軸節(jié)56和磁流體旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置55，以保證不等電位 的轉(zhuǎn)鼓與殼體之間的絕緣，以及等離子表面冶金室長(zhǎng)時(shí)間在高溫的真空充惰性氣體的氣氛 中運(yùn)行的安全性；為了防止金屬線材發(fā)生松套，上轉(zhuǎn)鼓27和下轉(zhuǎn)鼓30分別設(shè)有擋輥28， 并且上述擋輥也設(shè)有絕緣型聯(lián)軸節(jié)56 ;上、下轉(zhuǎn)鼓的表面均平行開(kāi)設(shè)有多個(gè)導(dǎo)槽(圖中未 示)，用于固定所纏繞的線材，并且，通過(guò)導(dǎo)槽間的間距控制線材纏繞后的間隙。
為便于對(duì)等離子表面冶金室內(nèi)的各種設(shè)備進(jìn)行維修，在等離子表面冶金室的水冷 爐殼14上設(shè)有維修爐門(mén)29 ; 等離子表面冶金室中還設(shè)置有隔熱裝置，該隔熱裝置由上、下隔熱罩19和隔熱屏 (隔熱側(cè)板)12組合而成，其中三面(與線排平行的兩面和一個(gè)側(cè)面)隔熱側(cè)板12固定在 滑動(dòng)式源極架21上。為使上轉(zhuǎn)鼓和下轉(zhuǎn)鼓保持在高溫下工作，冶金室中還設(shè)有加熱裝置， 包括上、下加熱器22，分別設(shè)置在上轉(zhuǎn)鼓27和下轉(zhuǎn)鼓30的外側(cè)。
13
圖5所示的為入口過(guò)渡腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，本實(shí)施例中，入口過(guò)渡腔室23包括一個(gè)入口真空充氮室和三個(gè)入口真空充惰性氣體室，其中，入口真空充氮室包括殼體35、真空系統(tǒng)34和氮?dú)夤庀到y(tǒng)37，入口真空充惰性氣體室包括水冷殼體32、真空系統(tǒng)33和供氣系統(tǒng)38，各個(gè)室之間以及室與外部之間通過(guò)帶有陶瓷導(dǎo)嘴36的法蘭盤(pán)31隔斷。 圖6所示的為出口過(guò)渡腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，本實(shí)施例中，出口過(guò)渡腔室18也包括一個(gè)出口真空充氮室和三個(gè)出口真空充惰性氣體室，其中，出口真空充氮室包括殼體32、真空系統(tǒng)41和氮?dú)夤庀到y(tǒng)37，出口真空充惰性氣體室包括水冷殼體32、真空系統(tǒng)40和供氣系統(tǒng)38，各個(gè)室之間以及室與外部之間通過(guò)帶有陶瓷導(dǎo)嘴36的法蘭盤(pán)31隔斷；并且，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬線材的熱處理或冷卻，在各個(gè)出口真空充惰性氣體室中設(shè)置有絕緣加熱器或冷卻器39，在出口真空充氮室中設(shè)有冷卻器42。
實(shí)施例2多室型金屬線材等離子表面冶金生產(chǎn)裝置 為了提高生產(chǎn)量和金屬線材在圓周面上的滲層均勻性，可以在實(shí)施例1基礎(chǔ)上采用兩個(gè)或兩個(gè)以上等離子表面冶金室，得到多室型金屬線材等離子表面冶金生產(chǎn)裝置，相臨兩個(gè)等離子表面冶金室58之間通過(guò)張緊轉(zhuǎn)向器連接59，圖9示意了兩個(gè)冶金室的具體連接方式(俯視圖)。相鄰的等離子表面冶金室之間互轉(zhuǎn)90。，采用張緊轉(zhuǎn)向器59(其具體結(jié)構(gòu)如實(shí)施例3所示)連接，該張緊轉(zhuǎn)向器可以起到使金屬線材10張緊和工作面轉(zhuǎn)向的作用。 為完成與生產(chǎn)流程的前期工序和后續(xù)工序的連續(xù)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，多個(gè)等離子
表面冶金室相互連接成整體，然后由入口過(guò)渡腔室23的入口真空充氮室和出口過(guò)渡腔室
18的出口真空充氮室分別與等離子表面冶金室的整體的入口端和出口端相連接，保證了等
離子表面冶金室不會(huì)被外部空氣污染，解決了線材連續(xù)生產(chǎn)的出入口動(dòng)密封問(wèn)題，同時(shí)出
口過(guò)渡腔室設(shè)有絕熱加熱器或冷卻器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬線材的熱處理或冷卻。 由于金屬線材等離子表面冶金工作面的轉(zhuǎn)向保證了金屬線材在圓周面上滲層的
均勻性，滿足高質(zhì)量要求金屬線材的要求。在相同等離子表面冶金工藝條件下，多個(gè)等離子
表面冶金室的串聯(lián)，可以成倍的提高金屬線材的運(yùn)行速度，以滿足產(chǎn)業(yè)對(duì)生產(chǎn)規(guī)模的需求。 實(shí)施例3張緊轉(zhuǎn)向器 如圖7和圖8所示，張緊轉(zhuǎn)向器59包括殼體，可以是密封水冷殼體43，以及位于該殼體所形成的空腔中的轉(zhuǎn)向輥、雙輥S張緊裝置、導(dǎo)向裝置，張緊轉(zhuǎn)向器59分別通過(guò)入口連接管和出口連接管與位于其兩側(cè)的等離子表面冶金室連接，其中 入口連接管和出口連接管與張緊轉(zhuǎn)向器59的殼體43連接，分別形成張緊轉(zhuǎn)向器59的入口和出口，并在殼體43所形成的空腔中的相應(yīng)位置形成金屬線材10進(jìn)出空腔的入口和出口，該金屬線材入口與出口的方向呈90。夾角并位于同一水平面上，并且，張緊轉(zhuǎn)向器的殼體43的內(nèi)壁上以及入口連接管和出口連接管中分別設(shè)有加熱塊，例如絕熱電熱塊44 ;上述的入口連接管和出口連接管均可以是水冷連接管50，并且在水冷連接管50中設(shè)有連接管電熱塊51，在水冷連接管50與等離子表面冶金室連接的一端設(shè)有連接管法蘭52，其中，在進(jìn)行等離子表面冶金處理時(shí)，上述張緊轉(zhuǎn)向器59內(nèi)部也可以先抽真空再充入保護(hù)氣體，并將其氣壓控制為工作氣壓，而且該張緊轉(zhuǎn)向器59與等離子表面冶金室連接，上述的抽真空和充氣可以由等離子表面冶金室的真空系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；
轉(zhuǎn)向輥(包括轉(zhuǎn)向輥盤(pán)53、轉(zhuǎn)向輥軸54和絕緣型聯(lián)軸節(jié)56)設(shè)置于空腔中的金屬 線材入口處，通過(guò)絕緣型聯(lián)軸節(jié)56與張緊轉(zhuǎn)向器59的殼體43連接，轉(zhuǎn)向輥的輥軸54與金 屬線材IO入口方向正交，實(shí)現(xiàn)金屬線材的運(yùn)動(dòng)方向由水平方向轉(zhuǎn)向豎直向上方向；
雙輥S張緊裝置包括第一張緊輥和第二張緊輥(分別包括第一和第二張緊輥盤(pán) 45、第一和第二張緊輥軸46以及相應(yīng)的壓緊輥47、磁流體旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置55和絕緣型聯(lián)軸 節(jié)56，其中，輥盤(pán)45垂直于水平面)，采用絕緣型聯(lián)軸節(jié)55和磁流體旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置55與 張緊轉(zhuǎn)向器59的殼體43相連接，其中，第一張緊輥的輥軸46和第二張緊輥的輥軸46與轉(zhuǎn) 向輥的輥軸54正交，實(shí)現(xiàn)金屬線材工作面的轉(zhuǎn)向；第一張緊輥的輥軸46與第二張緊輥的輥 軸46相互平行，且第一張緊輥的輥軸46高于第二張緊輥的輥軸46，在水平方向上，第二張 緊輥的輥軸46與轉(zhuǎn)向輥的輥盤(pán)53分別位于第一張緊輥的輥軸46的兩側(cè)，金屬線材10纏 繞在第一張緊輥和第二張緊輥上，在雙輥S張緊裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，保持線材運(yùn)行 中的張緊力； 導(dǎo)向裝置包括第一導(dǎo)向輥和第二導(dǎo)向輥(分別包括導(dǎo)向輥軸48、導(dǎo)向輥盤(pán)49和絕 緣型聯(lián)軸節(jié)56)，該第一導(dǎo)向輥和第二導(dǎo)向輥通過(guò)絕緣型聯(lián)軸節(jié)56與張緊轉(zhuǎn)向器59的殼體 43連接，其輥軸48與第一張緊輥的輥軸46平行，第一導(dǎo)向輥的輥軸48高于第一張緊輥的 輥軸46，第一導(dǎo)向輥的輥盤(pán)49與第二張緊輥的輥盤(pán)46位于同一豎直平面上，實(shí)現(xiàn)金屬線材 的運(yùn)動(dòng)方向由與水平面垂直的方向轉(zhuǎn)向第二導(dǎo)向輥的斜垂下方向；第二導(dǎo)向輥位于腔室中 的金屬線材出口處，在水平方向上，第二導(dǎo)向輥的輥軸48與第一張緊輥的輥軸46分別位于 轉(zhuǎn)向輥的兩側(cè)，并且第二導(dǎo)向輥的輥軸48與轉(zhuǎn)向輥的輥軸54位于同一水平面上，實(shí)現(xiàn)金屬 線材的運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)向水平方向，并保證金屬線材的出口和入口在同一水平面上；
在本實(shí)施例提供的張緊轉(zhuǎn)向器中，金屬線材經(jīng)過(guò)入口由水平方向進(jìn)入張緊轉(zhuǎn)向器 內(nèi)部的空腔內(nèi)，依次經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向輥、第一張緊輥、第二張緊輥、第一導(dǎo)向輥和第二導(dǎo)向輥，最后 經(jīng)過(guò)出口由水平方向輸出張緊轉(zhuǎn)向器，并且進(jìn)入時(shí)的方向與輸出的方向成90。夾角。
輥盤(pán)45 、49 、53和軸46 、48 、54選用可在120(TC工作的鎳基高溫耐磨合金制造，張 緊輥盤(pán)48及軸46與外置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)57間采用絕緣型聯(lián)軸節(jié)56和磁流體旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置55 連接，以保證不等電位的張緊輥與殼體之間的絕緣和保證長(zhǎng)時(shí)間在真空充惰性氣體的高溫 下安全運(yùn)行。轉(zhuǎn)向輥和導(dǎo)向輥通過(guò)絕緣型聯(lián)軸節(jié)55實(shí)現(xiàn)與殼體的不等電位絕緣。絕熱電熱 塊由高溫陶瓷或陶瓷纖維塊與鑲嵌在內(nèi)的電熱絲組成，保證金屬線材在傳輸中不致降溫。
實(shí)施例445號(hào)鋼鋼絲表面滲Ni-Cr層 本實(shí)施例為在高強(qiáng)碳素鋼線材表面滲Ni-Cr層的具體實(shí)施例，其采用的是實(shí)施例 1所提供的單室型金屬線材等離子表面冶金生產(chǎn)裝置，其中，出口真空充惰性氣體室和入口 真空充惰性氣體室的數(shù)量均為4個(gè)。 工件10為①3毫米45號(hào)鋼鋼絲，源極11為Ni80-Cr20合金板；源極電壓900V， 工作電壓600V ;工作氣壓40Pa ;極間距15毫米；在年產(chǎn)300噸的單室型金屬線材等離 子表面冶金生產(chǎn)裝置上以15毫米/秒速度運(yùn)行。將工件10在等離子表面冶金室中，在 1000-110(TC下處理2小時(shí)，①3毫米45號(hào)鋼鋼絲表面滲入20ii的Ni-Cr合金層。
—、準(zhǔn)備工作 1、將前期工序和后續(xù)工序所需要的各種設(shè)備和裝置調(diào)整到工作狀態(tài)； 2、將鋼絲依次通過(guò)入口過(guò)渡腔室23中的入口真空充氮室、三個(gè)入口真空充惰性
15氣體室輸入等離子表面冶金室，首先通過(guò)下轉(zhuǎn)鼓28改變運(yùn)動(dòng)方向，然后纏繞到上轉(zhuǎn)鼓28的導(dǎo)槽中，改變運(yùn)動(dòng)方向后再纏繞到下轉(zhuǎn)鼓的導(dǎo)槽中，在上轉(zhuǎn)鼓和下轉(zhuǎn)鼓間重復(fù)纏繞，形成線排，然后依次經(jīng)過(guò)出口過(guò)渡腔室18的三個(gè)出口真空充惰性氣體室和一個(gè)出口真空充氮室輸出，線材經(jīng)過(guò)各腔室時(shí)均通過(guò)法蘭盤(pán)31上的陶瓷導(dǎo)嘴36實(shí)現(xiàn)，由此完成在整個(gè)過(guò)程中的布線，以便完成連續(xù)生產(chǎn)； 3、將入口過(guò)渡腔室的入口處和出口過(guò)渡腔室的出口處用橡皮泥或真空脂封住，將入口過(guò)渡腔室、等離子表面冶金室、出口過(guò)渡腔室中的各個(gè)室抽真空達(dá)到一定真空度，然后向等離子表面冶金室充入氬氣，使等離子表面冶金室中的氣壓達(dá)到40Pa ;
4、穩(wěn)定后，分別由出口過(guò)渡腔室和入口過(guò)渡腔室中與等離子表面冶金室連接的真空充惰性氣體室開(kāi)始，按40Pa、 100Pa、 1000Pa、 10345Pa的氣壓逐級(jí)向真空充惰性氣體室中充入氬氣，最后向出口真空充氮室和入口真空充氮室充入氮?dú)?，使真空充氮室?nèi)的氣壓達(dá)到10335Pa，完成充氣后去除出、入口的橡皮泥或真空脂。
二、生產(chǎn)過(guò)程 1、前期工序?qū)?5號(hào)鋼鋼絲經(jīng)過(guò)開(kāi)巻、雙切剪、夾送、對(duì)焊、夾送、張緊、活套、張緊等工序之后，輸入入口過(guò)渡腔室； 2、使45號(hào)鋼鋼絲連續(xù)通過(guò)入口過(guò)渡腔室中的入口真空充氮室、三個(gè)入口真空充
惰性氣體室輸入等離子表面冶金室，并控制運(yùn)行速度為大約15毫米/秒；同時(shí)接通電源，調(diào)
至工作電壓，在源極和線排之間形成輝光放電，達(dá)到爐溫IOO(TC ，合金元素由源極濺射到鋼
絲的表面，并逐漸滲入鋼絲表層，形成合金層；經(jīng)過(guò)等離子表面冶金的45號(hào)鋼鋼絲進(jìn)入出
口過(guò)渡腔室，依次經(jīng)過(guò)三個(gè)出口真空充惰性氣體室和一個(gè)出口真空充氮室輸出，在此過(guò)程
中，出口過(guò)渡腔室部分的冷卻器啟動(dòng)，對(duì)該表面處理后的45號(hào)鋼鋼絲進(jìn)行冷卻； 另外，本實(shí)施例中的冶金處理還可以采用實(shí)施例2所提供的多室型金屬線材等離
子表面冶金生產(chǎn)裝置進(jìn)行，其中，45號(hào)鋼鋼絲首先進(jìn)入一個(gè)等離子表面冶金室進(jìn)行等離子
表面冶金處理；處理之后進(jìn)入張緊轉(zhuǎn)向器59，首先經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向輥，將45號(hào)鋼鋼絲的運(yùn)動(dòng)方向
轉(zhuǎn)向豎直向上，然后經(jīng)過(guò)第一張緊輥，使45號(hào)鋼鋼絲的工作面繞其軸線旋轉(zhuǎn)90。，實(shí)現(xiàn)工
作面轉(zhuǎn)向；再依次經(jīng)過(guò)第二張緊輥、第一導(dǎo)向輥和第二導(dǎo)向輥，實(shí)現(xiàn)45號(hào)鋼鋼絲的張緊并
導(dǎo)出張緊轉(zhuǎn)向器，進(jìn)入下一個(gè)等離子表面冶金室并對(duì)轉(zhuǎn)向之后的工作面進(jìn)行等離子表面冶
金處理；完成處理之后，或者通過(guò)出口過(guò)渡腔室輸出，或者再經(jīng)過(guò)張緊轉(zhuǎn)向器進(jìn)入下一個(gè)等
離子表面冶金室進(jìn)行處理，具體操作可以根據(jù)需要參照上述的工藝步驟進(jìn)行； 整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)連續(xù)化的生產(chǎn)工藝，45號(hào)鋼鋼絲在傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)下處于
連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)入等離子表面冶金室后，在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)就完成了表面冶金處理； 3、后續(xù)工序由出口過(guò)渡腔室輸出的經(jīng)過(guò)處理的45號(hào)鋼鋼絲經(jīng)過(guò)張緊、活套、張
緊、夾送、剪切、收巻，得到等離子表面冶金金屬線材成品。
1權(quán)利要求
等離子表面冶金金屬線材的生產(chǎn)方法，其包括以下步驟將金屬線材輸入等離子表面冶金室；在等離子表面冶金室中，使金屬線材在源極之間連續(xù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行等離子表面冶金處理；將經(jīng)過(guò)等離子表面冶金處理的金屬線材冷卻后輸出；其中，所述等離子表面冶金室在進(jìn)行等離子表面冶金處理之前被抽至真空后充入惰性氣體；所述步驟均在保護(hù)氣體氣氛下進(jìn)行，并且，使金屬線材進(jìn)入等離子表面冶金室前和離開(kāi)等離子冶金室后分別經(jīng)過(guò)入口過(guò)渡腔室和出口過(guò)渡腔室，并控制該入口過(guò)渡腔室的入口端和出口過(guò)渡腔室的出口端的保護(hù)氣體氣壓大于或等于外部環(huán)境氣壓，以隔離空氣進(jìn)入等離子表面冶金室。
2. 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，在所述等離子表面冶金室中，所述金屬線材在 纏繞裝置上纏繞形成線排，使金屬線材面向源極排列形成平面。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)方法，其中，使金屬線材通過(guò)多個(gè)等離子表面冶金室進(jìn) 行等離子表面冶金處理，并且使金屬線材在進(jìn)入下一個(gè)等離子表面冶金室前實(shí)現(xiàn)工作面轉(zhuǎn) 向。
4. 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，該方法還包括對(duì)經(jīng)過(guò)等離子表面冶金處理的 金屬線材進(jìn)行熱處理或冷卻的步驟。
5. 如權(quán)利要求l所述的生產(chǎn)方法，其中，使等離子表面冶金室中的工作氣壓低于外部 環(huán)境氣壓，并且控制所述入口過(guò)渡腔室由外部環(huán)境氣壓過(guò)渡到等離子表面冶金室的工作氣 壓，以及所述出口過(guò)渡腔室由等離子表面冶金室的工作氣壓過(guò)渡到外部環(huán)境的氣壓。
6. 實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求l-5任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)等離子表面冶金金屬線材的方法的生產(chǎn)裝置， 該裝置包括入口過(guò)渡腔室、出口過(guò)渡腔室和至少一個(gè)等離子表面冶金室，其中所述入口過(guò)渡腔室由一個(gè)入口真空充氮室和多個(gè)入口真空充惰性氣體室串接組成，并 且該入口過(guò)渡腔室的一端為入口真空充氮室，另一端與所述等離子表面冶金室連接；所述等離子表面冶金室中設(shè)置有源極和纏繞裝置，該源極設(shè)置在所述等離子表面冶金 室的兩側(cè)，該纏繞裝置能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并使金屬線材在其上纏繞形成線排；所述出口過(guò)渡腔室由多個(gè)出口真空充惰性氣體室和一個(gè)出口真空充氮室串接組成，并 且該出口過(guò)渡腔室的一端為出口真空充氮室，另一端與所述等離子表面冶金室連接。
7. 如權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)裝置，其中，所述入口真空充氮室與外部環(huán)境之間、入口真空充氮室與入口真空充惰性氣體室之間、多個(gè)入口真空充惰性氣體室之間、入口真空充惰 性氣體室與等離子表面冶金室之間、等離子表面冶金室與出口真空充惰性氣體室之間、多個(gè)出口真空充惰性氣體室之間、出口真空充惰性氣體室與出口真空充氮室之間、出口真空 充氮室與外部環(huán)境之間均通過(guò)裝有陶瓷導(dǎo)嘴的法蘭盤(pán)隔斷。
8. 如權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)裝置，其中，所述纏繞裝置包括至少一組轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)，其包括 分別位于等離子表面冶金室的上部和下部的上轉(zhuǎn)鼓和下轉(zhuǎn)鼓，金屬線材能在所述上轉(zhuǎn)鼓和 下轉(zhuǎn)鼓上纏繞形成線排；所述上轉(zhuǎn)鼓和下轉(zhuǎn)鼓之間設(shè)置有可以水平移動(dòng)的源極； 所述上轉(zhuǎn)鼓和下轉(zhuǎn)鼓的表面設(shè)置有供金屬線材纏繞的導(dǎo)槽；所述上轉(zhuǎn)鼓和下轉(zhuǎn)鼓采用絕緣型聯(lián)軸節(jié)和磁流體旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置與所述等離子表面 冶金室的爐殼連接；所述等離子表面冶金室中還設(shè)有可保持轉(zhuǎn)鼓工作溫度的加熱器。
9. 如權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)裝置，其中，所述多個(gè)出口真空充惰性氣體室中分別設(shè)有 絕熱加熱器或者冷卻器，所述出口真空充氮室中設(shè)有冷卻器。
10. 如權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)裝置，其特征在于，該裝置包括兩個(gè)以上等離子表面冶金室，相鄰的等離子表面冶金室之間通過(guò)張緊轉(zhuǎn)向器連接，該張緊轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)金屬線材的張 緊和工作面轉(zhuǎn)向；所述張緊轉(zhuǎn)向器包括殼體，以及位于該殼體所形成的空腔中的轉(zhuǎn)向輥、雙輥S張緊裝 置、導(dǎo)向裝置，該雙輥S張緊裝置采用絕緣型聯(lián)軸節(jié)和磁流體旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封裝置與所述張緊 轉(zhuǎn)向器的殼體相連接，該張緊轉(zhuǎn)向器通過(guò)連接管與等離子表面冶金室連接，其中所述連接管與殼體連接，形成所述張緊轉(zhuǎn)向器的入口和出口，并在殼體所形成的空腔 中形成入口和出口，該金屬線材入口與出口的方向成90。夾角并位于同一水平面上，并且， 所述張緊轉(zhuǎn)向器的殼體的內(nèi)壁上以及所述連接管中分別設(shè)有加熱塊；所述轉(zhuǎn)向輥設(shè)置于所述殼體形成的空腔中的入口處，通過(guò)絕緣型聯(lián)軸節(jié)與所述殼體連 接，輥軸與金屬線材入口方向正交，實(shí)現(xiàn)金屬線材的運(yùn)動(dòng)方向由水平方向轉(zhuǎn)向與水平面垂 直的方向；所述雙輥S張緊裝置包括輥盤(pán)垂直于水平面的第一張緊輥和第二張緊輥，該第一張緊 輥和第二張緊輥的輥軸與轉(zhuǎn)向輥的輥軸正交，實(shí)現(xiàn)金屬線材工作面的轉(zhuǎn)向；并且，所述第一 張緊輥與第二張緊輥的輥軸相互平行，成與水平面相垂直的布置，所述第二張緊輥的輥軸 位于所述第一張緊輥輥軸的可使線材增加與輥盤(pán)包角的側(cè)向位置，實(shí)現(xiàn)金屬線材纏繞在所 述第一張緊輥和第二張緊輥上，在雙輥S張緊裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，保持線材運(yùn)行中 的張緊力；所述導(dǎo)向裝置包括第一導(dǎo)向輥和第二導(dǎo)向輥，該第一導(dǎo)向輥和第二導(dǎo)向輥通過(guò)絕緣型 聯(lián)軸節(jié)與所述殼體連接，其輥軸與所述第一張緊輥和第二張緊輥平行，所述第一導(dǎo)向輥與 所述第二張緊輥位于所述第一張緊輥的同一側(cè)；所述第二導(dǎo)向輥位于所述張緊轉(zhuǎn)向器的出 口處，其輥軸與所述轉(zhuǎn)向輥的輥軸位于同一水平面上，其中，所述在第一導(dǎo)向輥和第二導(dǎo)向 輥實(shí)現(xiàn)金屬線材通過(guò)所述張緊轉(zhuǎn)向器的出口水平輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種等離子表面冶金金屬線材的生產(chǎn)方法及裝置。本發(fā)明首先提供了一種等離子表面冶金金屬線材的生產(chǎn)方法，其包括將金屬線材輸入等離子表面冶金室進(jìn)行等離子表面冶金處理，然后將處理后的金屬線材輸出的過(guò)程，其中，整個(gè)過(guò)程均在保護(hù)氣體氣氛下進(jìn)行。本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述生產(chǎn)方法的生產(chǎn)裝置，其包括入口過(guò)渡腔室、出口過(guò)渡腔室和至少一個(gè)等離子表面冶金室，其中，金屬線材能夠在源極之間連續(xù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行等離子表面冶金處理。采用本發(fā)明提供的生產(chǎn)方法和裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)金屬線材的等離子表面冶金處理，獲得具有高性能的均勻滲層的金屬線材，有效解決了碳鋼線材的銹蝕問(wèn)題以及不銹鋼材料難于解決的高強(qiáng)度、高模量、高彈性的難題。
文檔編號(hào)C23C14/36GK101736306SQ20081022646
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者宋毓珮, 宋永亮, 張平則, 徐重, 王燚, 繆強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京世紀(jì)輝光科技發(fā)展有限公司