金屬材料分析前處理機及其處理方法
2023-05-08 08:48:26
專利名稱：金屬材料分析前處理機及其處理方法
技術領域：
本發明涉及一種清除冶金試件表面氧化層的設備，尤其是一種金屬材料分析前處理機，同時還涉及其處理方法，屬於冶金分析檢測技術領域。
背景技術：
據申請人了解，目前對冶金試樣進行氣體分析的主要步驟是先通過衝剪獲取分析所需的樣品，再將試樣放入分析儀器做試樣分析。此過程存在以下問題①整個過程在大氣環境中進行，存在二次氧化問題，影響分析結果；②剪切方式獲得的樣品四周氧化層難以完全清除，且會產生高溫氧化生成的新氧化層；③自動化程度較低，不能適應實驗室快速分析的要求。採取其它機械方法清除氧化層都難以解決上述問題，而採用化學清除氧化層的方法則很容易影響後續的分析結果。檢索發現，申請號為CN03825001. 2的中國專利申請公開了一種用於對金屬連鑄坯、尤其是由普通鋼或不鏽鋼製成的熱軋鋼帶進行去氧化皮和/或清洗的方法和裝置。按照該方法，金屬連鑄坯沿一個輸送方向通過一個裝置輸送，在該裝置中使金屬連鑄坯經歷一個等離子去氧化皮和/或一個等離子清洗過程。然而該裝置並不適用於冶金試樣的表面氧化層清除處理。
發明內容
本發明的目的在於針對上述現有技術存在的問題，提出一種可以快速清除冶金試樣表面氧化層、並且可以避免二次高溫氧化的金屬材料分析前處理機，同時給出相應的處理方法。為了達到以上目的，本發明的金屬材料分析前處理機包括具有抽氣接口和密封門的立筒狀真空室；所述真空室的底面中部朝上延伸出接高壓電源的陰極筒，所述陰極筒的頂部為待處理試樣安放區域的陰極頭，所述安放區域周圍延伸出罩住陰極頭和陰極筒的屏蔽裝置，所述陰極頭內部具有外接冷卻流體源的冷卻通道；所述真空室的頂端中部裝有接地的陽極座，所述陽極座朝下延伸出與陰極頭相對的陽極頭，所述陽極頭中具有惰性氣體進氣管，所述進氣管的出氣口對著所述陰極頭的試樣安放區域。藉助本發明的金屬材料分析前處理機去除冶金試樣氧化層的處理步驟如下 第一步、將試樣放在陰極頭的安放區域後密閉真空室；
第二步、從惰性氣體進氣管中輸入氬氣； 第三步、保持氬氣輸入，從抽氣接口抽氣；
第四步、待真空室內的真空度達到預定值時，接通高壓使陽極頭與陰極頭之間產生等離子流，清除試樣正面表層氧化層；
第五步、將試樣反轉，接通高壓使陽極頭與陰極頭之間產生等離子流，清除試樣反面表
層氧化層；第六步、保持輸入氬氣，吹去清除下來的氧化層塵埃，且通過抽氣接口抽走。採用本發明後，試樣的前處理完全在隔絕氧氣的情況下進行，因此可以避免二次氧化；等離子流可以徹底清除試樣個個邊角的氧化層，不僅效果佳，而且速度快，可以更好滿足快速分析的需求，從而得到更為精準的檢測結果。
下面結合附圖和優選實施例對本發明作進一步的說明。圖1為本發明一個實施例的結構示意圖。圖2為圖1實施例的使用狀態示意圖。
具體實施例方式實施例一
本實施例的金屬材料分析前處理機如圖1所示，立筒狀真空室由上、下表面分別具有相對環槽的下法蘭9和上法蘭2以及內、外徑與環槽相配的玻璃材質筒體4組成，筒體4的上、下端分別插入襯有密封圈3的上、下法蘭的環槽內，密封固連。筒體4的一側具有密封門(圖中未示)，真空室的頂部上法蘭具有抽氣接口 1和用於測量真空度的法蘭接頭觀。真空室的底部通過底板11支撐在腳杆12上。真空室的下法蘭9底面通過密封圈 20、絕緣墊圈19與接高壓電源的陰極法蘭18絕緣固連，陰極法蘭18的中部裝有與之電連接的朝上延伸進入真空室內的陰極筒21。陰極筒21的頂部固定待處理試樣23安放區域的陰極頭22。安放區域周圍延伸出罩住陰極頭22的屏蔽罩7以及罩住陰極筒21的屏蔽筒8， 因此可以保證等離子流只發生安放區域。在陰極頭22內部具有通過進、出水管17和水管接頭16外接冷卻流體源的冷卻通道，從而可以有效控制試樣清除過程中的溫升。真空室頂端的上法蘭2中部裝有接地的陽極座M，該陽極座的中心安裝朝下延伸出與陰極頭22相對陽極頭6的陽極杆。陽極頭6的中心具有惰性氣體進氣管5，進氣管5的出氣口對著陰極頭 22的試樣安放區域，該結構不僅有利於等離子發生，而且有助於試樣氧化層的剝離，還能及時通過吹拂，將脫落的氧化層塵埃及時帶走。進氣管5從陽極杆中心一直朝上延伸至真空室外，與惰性氣體源連通。陽極座M外裝有起保護作用的陽極帽27。使用時，如圖2所示，法蘭接頭觀通過三通分別接反映真空度的真空規管四以及放氣閥30，氣管接頭1通過波紋管外接真空泵31，進氣管5經針閥33外接氬氣瓶32的出氣口。設定好本次操作的放電真空度、放電電流、放電時間以及放電次數等參數。為了操作更為便捷，本實施例的前處理機還配備了試樣轉移機械手，並留有與分析儀器的自動接口。之後
1)藉助機械手將試樣放在陰極頭的安放區域後密閉真空室；
2)從惰性氣體進氣管中輸入氬氣；
3 )第三步、保持氬氣輸入，從抽氣接口抽氣，必要時按放電真空度需要調整抽氣流量和氬氣輸入流量；
4)待真空室內的真空度達到預定值時，接通高壓使陽極頭與陰極頭之間產生等離子流，清除試樣正面表層氧化層；
5)機械手將試樣反轉，再接通高壓，清除試樣反面表層氧化層；6)保持輸入氬氣，吹去清除下來的氧化層塵埃，且通過抽氣接口抽走。最後將清潔乾淨的試樣轉移到分析儀器進行測試。與現有技術相比，本實施例具有以下突出進步
1.整個過程在真空環境中完成，避免了制樣過程中的二次氧化；
2.與傳統銑磨去除氧化層相比，避免了機械家加工過程中的溫升給試樣帶來的不利影
響；
3.對於硬度較高的試樣，可以下先制樣再除氧化層，避免了先除氧化層再制樣對試樣二次加熱的環節，效果好，省時間；
4.整個制樣過程可以自動完成，無需人工幹預，並且可與分析儀器無縫對接，實現從制樣到分析的系統自動化。
權利要求
1.一種金屬材料分析前處理機，其特徵在於包括具有抽氣接口和密封門的立筒狀真空室；所述真空室的底面中部朝上延伸出接高壓電源的陰極筒，所述陰極筒的頂部為待處理試樣安放區域的陰極頭，所述安放區域周圍延伸出罩住陰極頭和陰極筒的屏蔽裝置，所述陰極頭內部具有外接冷卻流體源的冷卻通道；所述真空室的頂端中部裝有接地的陽極座，所述陽極座朝下延伸出與陰極頭相對的陽極頭，所述陽極頭中具有惰性氣體進氣管，所述進氣管的出氣口對著所述陰極頭的試樣安放區域。
2.根據權利要求1所述的金屬材料分析前處理機，其特徵在於所述真空室由上、下表面分別具有相對環槽的下法蘭和上法蘭以及內、外徑與環槽相配的玻璃材質筒體組成，所述筒體的上、下端分別插入襯有密封圈的上、下法蘭的環槽內密封固連。
3.根據權利要求2所述的金屬材料分析前處理機，其特徵在於所述真空室的下法蘭底面通過密封圈、絕緣墊圈與接高壓電源的陰極法蘭絕緣固連，所述陰極法蘭的中部裝有與之電連接的朝上延伸進入真空室內的陰極筒。
4.根據權利要求3所述的金屬材料分析前處理機，其特徵在於所述屏蔽裝置由罩住陰極頭的屏蔽罩以及罩住陰極的屏蔽筒構成。
5.根據權利要求4所述的金屬材料分析前處理機，其特徵在於所述真空室的上法蘭中部裝有接地的陽極座，所述陽極座的中心安裝朝下延伸出與陰極頭相對陽極頭的陽極杆，所述陽極頭中心的進氣管從陽極杆中心一直朝上延伸至真空室外，與惰性氣體源連通。
6.根據權利要求5所述的金屬材料分析前處理機，其特徵在於所述陽極座外裝有陽極帽。
7.根據權利要求1至6任一所述金屬材料分析前處理機的處理方法，其特徵在於包括以下步驟第一步、將試樣放在陰極頭的安放區域後密閉真空室；第二步、從惰性氣體進氣管中輸入氬氣；第三步、保持氬氣輸入，從抽氣接口抽氣；第四步、待真空室內的真空度達到預定值時，接通高壓使陽極頭與陰極頭之間產生等離子流，清除試樣正面表層氧化層；第五步、將試樣反轉，接通高壓使陽極頭與陰極頭之間產生等離子流，清除試樣反面表層氧化層；第六步、保持輸入氬氣，吹去清除下來的氧化層塵埃，且通過抽氣接口抽走。
全文摘要
本發明涉及一種金屬材料分析前處理機，同時涉及相應的處理方法，屬於冶金檢測磨削設備技術領域。該機包括具有抽氣接口和密封門的立筒狀真空室；真空室的底面中部朝上延伸出接高壓電源的陰極筒，陰極筒的頂部為待處理試樣安放區域的陰極頭，安放區域周圍延伸出罩住陰極頭和陰極筒的屏蔽裝置，陰極頭內部具有外接冷卻流體源的冷卻通道；真空室的頂端中部裝有接地的陽極座，陽極座朝下延伸出與陰極頭相對的陽極頭，陽極頭中具有惰性氣體進氣管，進氣管的出氣口對著陰極頭的試樣安放區域。採用本發明後，可以避免二次氧化，不僅效果佳，而且速度快，可以更好滿足快速分析的需求，從而得到更為精準的檢測結果。
文檔編號C23G5/00GK102443816SQ20111040391
公開日2012年5月9日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者尹如, 楊洋, 金凱 申請人:南京和澳自動化科技有限公司