專利名稱：制備金屬陶瓷層的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新涉及一種制備金屬涂層的裝置，具體地說涉及一種制備金屬陶瓷層的裝置。
背景技術(shù)：
石油化工行業(yè)的設(shè)備、構(gòu)件，在許多工況條件下都存在腐蝕、磨蝕和沖蝕問題。近十幾年來，金屬表面多元共滲在金屬表面強(qiáng)化方面得到越來越廣的發(fā)展。大量文獻(xiàn)表明，若采用單一的材料來滿足既有高的強(qiáng)度、韌性，又有良好的耐蝕、耐磨性能的要求，是難以達(dá)到的。材料的表面性能直接影響設(shè)備、構(gòu)件的使用壽命。采用表面處理技術(shù)，可以改變金屬構(gòu)件表面的成分、結(jié)構(gòu)，從而改善材料表層的物理化學(xué)性能。金屬陶瓷層具有高的耐腐蝕、 耐磨蝕和耐沖蝕性能。近年來，出現(xiàn)了多種制備金屬陶瓷層的方法及設(shè)備。CN100469931C公開了一種金屬陶瓷組合物以及在金屬表面制備金屬陶瓷涂層的方法，該發(fā)明的制備方法是將金屬陶瓷組合物與粘結(jié)劑聚乙烯醇或醋酸乙酯混合攪拌，調(diào)制成料漿，再將料漿涂覆在工件表面。涂覆料漿的金屬工件經(jīng)過干燥、在氣體保護(hù)爐或真空爐中進(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)溫度為1000 1300°C，經(jīng)燒結(jié)后得到帶有金屬陶瓷涂層的金屬工件，該發(fā)明雖然提到了氣體保護(hù)爐或真空爐，但沒有涉及氣體保護(hù)爐或真空爐的具體形狀及結(jié)構(gòu)。C擬605M4Y公開了一種鐘罩式惰性氣體保護(hù)燒結(jié)爐，鐘罩式爐體外罩內(nèi)設(shè)置有燒結(jié)爐膛空腔，爐膛空腔中配裝有電加熱體，爐膛空腔連接有抽真空裝置和惰性氣體輸入裝置，其爐膛空腔上連接有惰性氣體循環(huán)裝置，惰性氣體循環(huán)裝置中設(shè)有動力風(fēng)機(jī)，連接有降溫?zé)峤粨Q器。該裝置結(jié)構(gòu)合理，操作控制簡便，易于用于工業(yè)化生產(chǎn)，提高燒結(jié)爐的設(shè)備利用率，但該燒結(jié)爐結(jié)構(gòu)部件多且復(fù)雜，制造加工難度大，密封性能不佳，降溫時(shí)間長。CN2719856Y公開了一種新型惰性氣體保護(hù)高溫加熱爐，爐體底部開有缺口，坩堝倒置于爐體內(nèi)，爐體內(nèi)及外部設(shè)置有可上下升降的工件運(yùn)輸裝置；工件運(yùn)輸裝置由載物臺、 升降臺、底座和齒輪齒條升降機(jī)組成，載物臺裝在升降臺上，載物臺上部為錐體，其外表面與上方倒置的坩堝內(nèi)表面緊密接觸，爐體底部缺口下兩側(cè)設(shè)置有滑動式承接板，進(jìn)氣管穿過底座、升降臺和載物臺，出氣孔位于載物臺底部，出氣管則穿過載物臺，升降臺和底座，該實(shí)用新型依靠齒輪齒條升降機(jī)構(gòu)使坩堝進(jìn)出爐體爐膛，可使倒置坩堝底部緊壓在爐體上； 倒置坩堝與載物臺圓錐面接觸，既便于加工，又可保證坩堝內(nèi)表面與載物臺外表面緊密接觸，密封效果好，載物臺留有磨損補(bǔ)償段，保證倒置坩堝和載物臺相配合部分磨損后仍然可保證良好的密封效果，但該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，齒輪齒條加工精度要求高，給制造加工帶來一定難度，同時(shí)，該實(shí)用新型降溫時(shí)間長，延長了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)效率。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封性能不佳，降溫時(shí)間長的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種制備金屬陶瓷層的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，降溫時(shí)間短。[0007]本實(shí)用新型提供的制備金屬陶瓷層的裝置主要由箱式爐、保護(hù)箱、冷卻箱、箱體法蘭、密封墊片、密封蓋板、進(jìn)氣管、進(jìn)氣環(huán)管分布器、集氣室和排氣管組成；箱體法蘭焊接于保護(hù)箱開口端，密封墊片夾于箱體法蘭與密封蓋板之間，箱體法蘭、密封墊片和密封蓋板之間通過螺栓連接；冷卻箱套于保護(hù)箱外壁上，靠近箱體法蘭，與箱體法蘭之間保留一間隙； 進(jìn)氣管穿過冷卻箱和箱體法蘭之間的保護(hù)箱箱壁進(jìn)入保護(hù)箱腔體內(nèi)，沿著保護(hù)箱內(nèi)壁，伸入保護(hù)箱腔體底部，與設(shè)在腔體底部的進(jìn)氣環(huán)管分布器相通，進(jìn)氣環(huán)管分布器的管壁上開有氣體分布孔；集氣室焊接于密封蓋板內(nèi)側(cè)，排氣管穿過密封蓋板與集氣室相通，集氣室室壁上開有氣體收集孔，集氣室通過氣體收集孔與保護(hù)箱腔體相通；保護(hù)箱箱底一端伸入箱式爐爐膛內(nèi)，冷卻箱和保護(hù)箱開口端露于箱式爐爐膛外。所述進(jìn)氣管內(nèi)徑一般為6 12mm。所述冷卻箱為環(huán)形，其內(nèi)環(huán)和外環(huán)均為圓形，冷卻箱沿其軸線方向的長度為 100 200mm，沿其徑向方向的尺寸為100 200mm ；當(dāng)然冷卻箱的外環(huán)也可以為矩形或方形，此時(shí)，其外環(huán)的尺寸可根據(jù)實(shí)際情況確定。所述的集氣室為環(huán)狀，斷面為矩形，斷面矩形沿環(huán)狀集氣室徑向方向的尺寸為 20 50mm，沿環(huán)狀集氣室軸線方向的尺寸為10 40mm，當(dāng)然環(huán)狀集氣室的斷面也可以為其它形狀，如圓弧形；氣體收集孔均勻分布在集氣室的室壁上，開口朝向保護(hù)箱底壁，當(dāng)然開口也可以朝向保護(hù)箱側(cè)壁。氣體收集孔的孔徑小于進(jìn)氣管的內(nèi)徑，一般為進(jìn)氣管內(nèi)徑的 30 40% ；集氣室的外徑小于保護(hù)箱的內(nèi)徑，集氣室的外壁距保護(hù)箱腔體內(nèi)壁的距離為 20 50mm。所述排氣管的內(nèi)徑小于進(jìn)氣管的內(nèi)徑，一般為進(jìn)氣管內(nèi)徑的50 90%，排氣管伸出密封蓋板外側(cè)的長度一般為50 100mm。所述的進(jìn)氣環(huán)管分布器的管徑與進(jìn)氣管的管徑相同，進(jìn)氣環(huán)管分布器的軸線與保護(hù)箱的軸線重合，進(jìn)氣環(huán)管分布器距保護(hù)箱腔體底部的距離一般為20 30mm，進(jìn)氣環(huán)管分布器上所開的氣體分布孔的孔徑小于進(jìn)氣管的內(nèi)徑，一般為進(jìn)氣管內(nèi)徑的30 40%，進(jìn)氣環(huán)管分布器的外環(huán)直徑小于保護(hù)箱的內(nèi)徑，進(jìn)氣環(huán)管分布器的外環(huán)外壁距保護(hù)箱腔體內(nèi)壁的距離為20 50mm。金屬陶瓷層的燒結(jié)溫度一般在1000°C 1300°C之間，使用傳統(tǒng)的燒結(jié)爐時(shí)，金屬工件直接放入爐膛內(nèi)，停爐后爐子冷卻時(shí)間較長，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低。使用本實(shí)用新型的制備裝置，工件直接放在保護(hù)箱內(nèi)，停爐后，工件連同保護(hù)箱從爐膛內(nèi)取出，冷卻速度快，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高。傳統(tǒng)的燒結(jié)爐在高溫下不易密封，密封性能不佳，本實(shí)用新型采用保護(hù)箱，容易密封，由于受熱脹冷縮的影響，墊片在高溫下的密封性能會出現(xiàn)波動，甚至?xí)兞樱瑸榱吮苊飧邷叵聽t膛內(nèi)的高溫沿保護(hù)箱箱壁傳導(dǎo)至密封墊片，從而降低密封墊片的密封性能，本實(shí)用新型在靠近箱體法蘭的保護(hù)箱外壁上設(shè)有冷卻箱，從而阻斷爐膛內(nèi)高溫向密封墊片的傳遞，使密封墊片處于較低的溫度，從而保證了密封墊片良好的密封性能。同時(shí)，本實(shí)用新型采用進(jìn)氣環(huán)管分布器和集氣室使保護(hù)箱內(nèi)保護(hù)氣氛的分布更加均勻， 使工件各部分在保護(hù)箱內(nèi)均處于均勻的熱處理?xiàng)l件下，從而有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但附圖和實(shí)施方式并不限制本實(shí)用新型。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A-A向示意圖；圖3為圖1中B-B向示意圖；圖4為圖1中C-C向示意圖；圖中1-箱式爐，2-保護(hù)箱，3-冷卻箱，4-出水管，5-進(jìn)氣管，6_箱體法蘭，7_密封墊片，8-密封蓋板，9-螺栓孔，10-排氣管，11-螺栓，12-進(jìn)水管，13-進(jìn)氣環(huán)管分布器， 14-氣體分布孔，15-集氣室，16-氣體收集孔。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型提供的制備金屬陶瓷層的裝置包括箱式爐1、保護(hù)箱2、冷卻箱3、進(jìn)氣管5、進(jìn)氣環(huán)管分布器13、箱體法蘭6、密封墊片7、密封蓋板8、集氣室15和排氣管10 ；箱體法蘭6焊接于保護(hù)箱2的開口端，密封墊片7夾于箱體法蘭6與密封蓋板8之間，箱體法蘭6、密封墊片7和密封蓋板8之間通過螺栓11連接；冷卻箱3套于保護(hù)箱2外壁上，靠近箱體法蘭6，與箱體法蘭6之間保留一間隙，該間隙一般為IOcm 25cm，以便于設(shè)置進(jìn)氣管和擰緊螺栓；冷卻箱3為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)環(huán)與保護(hù)箱2的外壁相焊接，冷卻箱3 的內(nèi)環(huán)和外環(huán)均為圓形，冷卻箱3沿其軸線方向的長度為100 200mm，沿其徑向方向的尺寸為100 200mm，當(dāng)然冷卻箱的外環(huán)也可以為矩形或方形，此時(shí)，其外環(huán)的尺寸可根據(jù)實(shí)際情況確定；進(jìn)氣管5穿過冷卻箱3和箱體法蘭6之間的保護(hù)箱2箱壁進(jìn)入保護(hù)箱腔體內(nèi)， 沿著保護(hù)箱2內(nèi)壁，伸入保護(hù)箱腔體底部，與設(shè)在腔體底部的進(jìn)氣環(huán)管分布器13相焊接；進(jìn)氣環(huán)管分布器13的管徑與進(jìn)氣管5的管徑相同，進(jìn)氣環(huán)管分布器13的軸線與保護(hù)箱2的軸線重合，進(jìn)氣環(huán)管分布器13距保護(hù)箱2腔體底部的距離一般為20 30mm ；進(jìn)氣環(huán)管分布器13上所開的氣體分布孔14(見圖2、的孔徑小于進(jìn)氣管5的內(nèi)徑，一般為進(jìn)氣管5內(nèi)徑的30 40%，進(jìn)氣環(huán)管分布器13的外環(huán)直徑小于保護(hù)箱2的內(nèi)徑，進(jìn)氣環(huán)管分布器13 的外環(huán)外壁距保護(hù)箱2腔體內(nèi)壁的距離為20 50mm ；集氣室15焊接于密封蓋板8內(nèi)側(cè)， 集氣室15為環(huán)狀，斷面為矩形，斷面矩形沿集氣室15徑向方向的尺寸為20 50mm，沿集氣室15軸線方向的尺寸為10 40mm，當(dāng)然環(huán)狀集氣室15的斷面也可以為其它形狀，如圓弧形；氣體收集孔16均勻分布在集氣室15的室壁上，開口朝向保護(hù)箱2底壁，當(dāng)然開口也可以朝向保護(hù)箱2側(cè)壁；氣體收集孔16的孔徑小于進(jìn)氣管5的內(nèi)徑，一般為進(jìn)氣管5內(nèi)徑的 30 40% ；集氣室15的外徑小于保護(hù)箱2的內(nèi)徑，集氣室15的外壁距保護(hù)箱2腔體內(nèi)壁的距離為20 50mm ；排氣管10穿過密封蓋板8與集氣室15相通，集氣室15室壁上開有氣體收集孔16(見圖4)，集氣室15通過氣體收集孔16與保護(hù)箱2腔體相通；進(jìn)氣管5和保護(hù)箱2之間相焊接，排氣管10與密封蓋板8之間相焊接；排氣管10的內(nèi)徑小于進(jìn)氣管5 的內(nèi)徑，一般為進(jìn)氣管5內(nèi)徑的50 90%，排氣管10伸出密封蓋板8外側(cè)的長度一般為 50 100mm。保護(hù)箱2箱底一端伸入箱式爐1爐膛內(nèi)，冷卻箱3和保護(hù)箱2開口端露于箱式爐 1爐膛外；冷卻箱3下部設(shè)有進(jìn)水管12，上部設(shè)有出水管4。如圖3所示，保護(hù)箱2為圓筒形，冷卻箱3為環(huán)形，其內(nèi)環(huán)和外環(huán)均為圓形，冷卻箱 3的外環(huán)也可以為矩形或方形，與保護(hù)箱2相匹配的箱體法蘭6、密封墊片7、密封蓋板8相應(yīng)為圓形；當(dāng)然，保護(hù)箱2也可以為矩形或方形，與之相匹配的箱體法蘭6、密封墊片7、密封蓋板8也相應(yīng)為矩形或方形，與保護(hù)箱2相匹配的冷卻箱3的內(nèi)環(huán)為矩形或方形，外環(huán)可以為矩形、方形或圓形。為了使保護(hù)箱2內(nèi)的空氣盡可能被排出，使保護(hù)氣氛更加均勻，進(jìn)氣環(huán)管分布器 13管壁上的氣體分布孔14的開口朝向保護(hù)箱底壁，氣體分布孔14呈均勻分布，數(shù)量為3 12個(gè)，如圖2、圖3所示；當(dāng)然，氣體分布孔也可以是貫穿進(jìn)氣環(huán)管分布器管壁的通孔，孔的開口方向也可以朝向其它方向，如朝向保護(hù)箱的側(cè)壁。為了使保護(hù)箱2內(nèi)的保護(hù)氣氛更加均勻、穩(wěn)定，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，集氣室15為環(huán)狀，斷面為矩形(見圖1)，當(dāng)然斷面也可以為其它形狀，如圓弧形，氣體收集孔16均勻分布在集氣室15的室壁上，開口朝向保護(hù)箱底壁，當(dāng)然開口也可以朝向保護(hù)箱側(cè)壁，氣體收集孔的數(shù)量為3 12個(gè)，如圖4所示。保護(hù)箱2、進(jìn)氣管5和進(jìn)氣環(huán)管分布器13的材料優(yōu)選耐熱不銹鋼，也可以為其它耐熱鋼材；密封墊片7可以為聚四氟乙烯墊片或橡膠石棉墊片，優(yōu)選橡膠石棉墊片；箱體法蘭 6、密封蓋板8、集氣室15和排氣管10用一般不銹鋼即可，用不銹鋼材料可以保證惰性氣體的純凈度，避免使用普通碳鋼弓I入鐵銹等雜質(zhì)。操作時(shí)，將工件置于保護(hù)箱2的腔體底部，依次裝上密封墊片7、密封蓋板8，用螺栓11將箱體法蘭6、密封墊片7和密封蓋板8連接在一起，并擰緊螺栓11，將工件密封于保護(hù)箱2內(nèi)；然后將密封有工件的保護(hù)箱2箱底一端放入箱式爐1的爐膛內(nèi)，冷卻箱3和保護(hù)箱2開口端露于箱式爐1爐膛外，保護(hù)箱2與箱式爐1爐膛口之間的間隙用耐高溫保溫棉堵死，以保證爐膛內(nèi)溫度；接著將進(jìn)氣管5與惰性氣源接通，惰性氣體經(jīng)進(jìn)氣管5進(jìn)入與之相通的進(jìn)氣環(huán)管分布器13，通過管壁上的氣體分布孔14均勻進(jìn)入保護(hù)箱2腔體內(nèi)，進(jìn)氣一段時(shí)間后，保護(hù)箱2腔體內(nèi)的空氣經(jīng)氣體收集孔16進(jìn)入集氣室15，最后由排氣管10排出， 然后連續(xù)進(jìn)氣，連續(xù)排氣，保證惰性氣氛均勻，避免工件表面的金屬陶瓷層被氧化，惰性氣源可以為氮?dú)饣驓鍤?，排空氣的同時(shí)接通冷卻箱3下部的進(jìn)水管12和上部的出水管4，讓冷卻水注滿冷卻箱3并由出水管4溢出；最后，接通電源，給箱式爐1升溫進(jìn)行工件表面金屬陶瓷層的制備。
權(quán)利要求1.一種制備金屬陶瓷層的裝置，其特征在于主要由箱式爐、保護(hù)箱、冷卻箱、箱體法蘭、 密封墊片、密封蓋板、進(jìn)氣管、進(jìn)氣環(huán)管分布器、集氣室和排氣管組成；箱體法蘭焊接于保護(hù)箱開口端，密封墊片夾于箱體法蘭與密封蓋板之間，箱體法蘭、密封墊片和密封蓋板之間通過螺栓連接；冷卻箱套于保護(hù)箱外壁上，靠近箱體法蘭，與箱體法蘭之間保留一間隙；進(jìn)氣管穿過冷卻箱和箱體法蘭之間的保護(hù)箱箱壁進(jìn)入保護(hù)箱腔體內(nèi)，沿著保護(hù)箱內(nèi)壁，伸入保護(hù)箱腔體底部，與設(shè)在腔體底部的進(jìn)氣環(huán)管分布器相通，進(jìn)氣環(huán)管分布器的管壁上開有氣體分布孔；集氣室焊接于密封蓋板內(nèi)側(cè)，排氣管穿過密封蓋板與集氣室相通，集氣室室壁上開有氣體收集孔，集氣室通過氣體收集孔與保護(hù)箱腔體相通；保護(hù)箱箱底一端伸入箱式爐爐膛內(nèi)，冷卻箱和保護(hù)箱開口端露于箱式爐爐膛外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的進(jìn)氣環(huán)管分布器管壁上的氣體分布孔的開口朝向保護(hù)箱底壁，氣體分布孔呈均勻分布，數(shù)量為3 12個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述的集氣室為環(huán)狀，斷面為矩形或圓弧形，集氣室上的氣體收集孔呈均勻分布，開口朝向保護(hù)箱底壁或保護(hù)箱側(cè)壁，數(shù)量為3 12個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述的冷卻箱與箱體法蘭之間的間隙為 IOcm 25cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的冷卻箱與箱體法蘭之間的間隙為 IOcm 25cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述的保護(hù)箱為圓筒形，冷卻箱為圓環(huán)形，箱體法蘭、密封墊片和密封蓋板為圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的保護(hù)箱為圓筒形，冷卻箱為圓環(huán)形， 箱體法蘭、密封墊片和密封蓋板為圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述的保護(hù)箱為矩形或方形，與之相匹配的冷卻箱、箱體法蘭、密封墊片、密封蓋板相應(yīng)為矩形或方形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述的保護(hù)箱、進(jìn)氣管和進(jìn)氣環(huán)管分布器的材料為耐熱不銹鋼，密封墊片為橡膠石棉墊片。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述的保護(hù)箱、進(jìn)氣管和進(jìn)氣環(huán)管分布器的材料為耐熱不銹鋼，密封墊片為橡膠石棉墊片。
專利摘要本實(shí)用新型提供的制備金屬陶瓷層的裝置主要由箱式爐、保護(hù)箱、冷卻箱、箱體法蘭、密封墊片、密封蓋板、進(jìn)氣管、進(jìn)氣環(huán)管分布器、集氣室和排氣管組成；冷卻箱套于保護(hù)箱外壁上，與箱體法蘭之間保留一間隙；進(jìn)氣管穿過冷卻箱和箱體法蘭之間的保護(hù)箱箱壁進(jìn)入保護(hù)箱腔體內(nèi)，沿著保護(hù)箱內(nèi)壁，伸入保護(hù)箱腔體底部，與設(shè)在腔體底部的進(jìn)氣環(huán)管分布器相通，進(jìn)氣環(huán)管分布器的管壁上開有氣體分布孔；集氣室焊接于密封蓋板內(nèi)側(cè)，排氣管穿過密封蓋板與集氣室相通，集氣室通過其上的氣體收集孔與保護(hù)箱腔體相通；保護(hù)箱箱底一端伸入箱式爐爐膛內(nèi)，冷卻箱和保護(hù)箱開口端露于箱式爐爐膛外。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，保護(hù)氣氛均勻，降溫時(shí)間短。
文檔編號F27B5/04GK202323026SQ20112045086
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者晁君瑞, 李 遠(yuǎn), 李選亭, 趙予川 申請人:中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司, 中國石油化工股份有限公司