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金属材料分析前处理机及其处理方法

阅读：768发布：2024-01-11

专利汇可以提供金属材料分析前处理机及其处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种金属材料分析前处理机，同时涉及相应的处理方法，属于冶金检测磨削设备技术领域。该机包括具有抽气接口和密封门的立筒状真空室；真空室的底面中部朝上延伸出接高压电源的阴极筒，阴极筒的顶部为待处理试样安放区域的阴极头，安放区域周围延伸出罩住阴极头和阴极筒的屏蔽装置，阴极头内部具有外接冷却流体源的冷却通道；真空室的顶端中部装有接地的阳极座，阳极座朝下延伸出与阴极头相对的阳极头，阳极头中具有惰性气体进气管，进气管的出气口对着阴极头的试样安放区域。采用本发明后，可以避免二次氧化，不仅效果佳，而且速度快，可以更好满足快速分析的需求，从而得到更为精准的检测结果。，下面是金属材料分析前处理机及其处理方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种金属材料分析前处理机，其特征在于：包括具有抽气接口和密封门的立筒状真空室；所述真空室的底面中部朝上延伸出接高压电源的阴极筒，所述阴极筒的顶部为待处理试样安放区域的阴极头，所述安放区域周围延伸出罩住阴极头和阴极筒的屏蔽装置，所述阴极头内部具有外接冷却流体源的冷却通道；所述真空室的顶端中部装有接地的阳极座，所述阳极座朝下延伸出与阴极头相对的阳极头，所述阳极头中具有惰性气体进气管，所述进气管的出气口对着所述阴极头的试样安放区域。
2.根据权利要求1所述的金属材料分析前处理机，其特征在于：所述真空室由上、下表面分别具有相对环槽的下法兰和上法兰以及内、外径与环槽相配的玻璃材质筒体组成，所述筒体的上、下端分别插入衬有密封圈的上、下法兰的环槽内密封固连。
3.根据权利要求2所述的金属材料分析前处理机，其特征在于：所述真空室的下法兰底面通过密封圈、绝缘垫圈与接高压电源的阴极法兰绝缘固连，所述阴极法兰的中部装有与之电连接的朝上延伸进入真空室内的阴极筒。
4.根据权利要求3所述的金属材料分析前处理机，其特征在于：所述屏蔽装置由罩住阴极头的屏蔽罩以及罩住阴极的屏蔽筒构成。
5.根据权利要求4所述的金属材料分析前处理机，其特征在于：所述真空室的上法兰中部装有接地的阳极座，所述阳极座的中心安装朝下延伸出与阴极头相对阳极头的阳极杆，所述阳极头中心的进气管从阳极杆中心一直朝上延伸至真空室外，与惰性气体源连通。
6.根据权利要求5所述的金属材料分析前处理机，其特征在于：所述阳极座外装有阳极帽。
7.根据权利要求1至6任一所述金属材料分析前处理机的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步、将试样放在阴极头的安放区域后密闭真空室；
第二步、从惰性气体进气管中输入氩气；
第三步、保持氩气输入，从抽气接口抽气；
第四步、待真空室内的真空度达到预定值时，接通高压使阳极头与阴极头之间产生等离子流，清除试样正面表层氧化层；
第五步、将试样反转，接通高压使阳极头与阴极头之间产生等离子流，清除试样反面表层氧化层；
第六步、保持输入氩气，吹去清除下来的氧化层尘埃，且通过抽气接口抽走。

说明书全文

金属材料分析前处理机及其处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种清除冶金试件表面氧化层的设备，尤其是一种金属材料分析前处理机，同时还涉及其处理方法，属于冶金分析检测技术领域。

背景技术

[0002] 据申请人了解，目前对冶金试样进行气体分析的主要步骤是先通过冲剪获取分析所需的样品，再将试样放入分析仪器做试样分析。此过程存在以下问题：①整个过程在大气环境中进行，存在二次氧化问题，影响分析结果；②剪切方式获得的样品四周氧化层难以完全清除，且会产生高温氧化生成的新氧化层；③自动化程度较低，不能适应实验室快速分析的要求。

[0003] 采取其它机械方法清除氧化层都难以解决上述问题，而采用化学清除氧化层的方法则很容易影响后续的分析结果。

[0004] 检索发现，申请号为CN03825001.2的中国专利申请公开了一种用于对金属连铸坯、尤其是由普通钢或不锈钢制成的热轧钢带进行去氧化皮和/或清洗的方法和装置。按照该方法，金属连铸坯沿一个输送方向通过一个装置输送，在该装置中使金属连铸坯经历一个等离子去氧化皮和/或一个等离子清洗过程。然而该装置并不适用于冶金试样的表面氧化层清除处理。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以快速清除冶金试样表面氧化层、并且可以避免二次高温氧化的金属材料分析前处理机，同时给出相应的处理方法。

[0006] 为了达到以上目的，本发明的金属材料分析前处理机包括具有抽气接口和密封门的立筒状真空室；所述真空室的底面中部朝上延伸出接高压电源的阴极筒，所述阴极筒的顶部为待处理试样安放区域的阴极头，所述安放区域周围延伸出罩住阴极头和阴极筒的屏蔽装置，所述阴极头内部具有外接冷却流体源的冷却通道；所述真空室的顶端中部装有接地的阳极座，所述阳极座朝下延伸出与阴极头相对的阳极头，所述阳极头中具有惰性气体进气管，所述进气管的出气口对着所述阴极头的试样安放区域。

[0007] 借助本发明的金属材料分析前处理机去除冶金试样氧化层的处理步骤如下：

[0008] 第一步、将试样放在阴极头的安放区域后密闭真空室；

[0009] 第二步、从惰性气体进气管中输入氩气；

[0010] 第三步、保持氩气输入，从抽气接口抽气；

[0011] 第四步、待真空室内的真空度达到预定值时，接通高压使阳极头与阴极头之间产生等离子流，清除试样正面表层氧化层；

[0012] 第五步、将试样反转，接通高压使阳极头与阴极头之间产生等离子流，清除试样反面表层氧化层；

[0013] 第六步、保持输入氩气，吹去清除下来的氧化层尘埃，且通过抽气接口抽走。

[0014] 采用本发明后，试样的前处理完全在隔绝氧气的情况下进行，因此可以避免二次氧化；等离子流可以彻底清除试样个个边角的氧化层，不仅效果佳，而且速度快，可以更好满足快速分析的需求，从而得到更为精准的检测结果。附图说明

[0015] 下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。

[0016] 图1为本发明一个实施例的结构示意图。

[0017] 图2为图1实施例的使用状态示意图。

具体实施方式

[0018] 实施例一

[0019] 本实施例的金属材料分析前处理机如图1所示，立筒状真空室由上、下表面分别具有相对环槽的下法兰9和上法兰2以及内、外径与环槽相配的玻璃材质筒体4组成，筒体4的上、下端分别插入衬有密封圈3的上、下法兰的环槽内，密封固连。筒体4的一侧具有密封门（图中未示），真空室的顶部上法兰具有抽气接口1和用于测量真空度的法兰接头28。

[0020] 真空室的底部通过底板11支撑在脚杆12上。真空室的下发兰9底面通过密封圈20、绝缘垫圈19与接高压电源的阴极法兰18绝缘固连，阴极法兰18的中部装有与之电连接的朝上延伸进入真空室内的阴极筒21。阴极筒21的顶部固定待处理试样23安放区域的阴极头22。安放区域周围延伸出罩住阴极头22的屏蔽罩7以及罩住阴极筒21的屏蔽筒8，因此可以保证等离子流只发生安放区域。在阴极头22内部具有通过进、出水管17和水管接头16外接冷却流体源的冷却通道，从而可以有效控制试样清除过程中的温升。真空室顶端的上法兰2中部装有接地的阳极座24，该阳极座的中心安装朝下延伸出与阴极头22相对阳极头6的阳极杆。阳极头6的中心具有惰性气体进气管5，进气管5的出气口对着阴极头
22的试样安放区域，该结构不仅有利于等离子发生，而且有助于试样氧化层的剥离，还能及时通过吹拂，将脱落的氧化层尘埃及时带走。进气管5从阳极杆中心一直朝上延伸至真空室外，与惰性气体源连通。阳极座24外装有起保护作用的阳极帽27。

[0021] 使用时，如图2所示，法兰接头28通过三通分别接反映真空度的真空规管29以及放气阀30，气管接头1通过波纹管外接真空泵31，进气管5经针阀33外接氩气瓶32的出气口。设定好本次操作的放电真空度、放电电流、放电时间以及放电次数等参数。

[0022] 为了操作更为便捷，本实施例的前处理机还配备了试样转移机械手，并留有与分析仪器的自动接口。之后：

[0023] 1）借助机械手将试样放在阴极头的安放区域后密闭真空室；

[0024] 2）从惰性气体进气管中输入氩气；

[0025] 3）第三步、保持氩气输入，从抽气接口抽气，必要时按放电真空度需要调整抽气流量和氩气输入流量；

[0026] 4）待真空室内的真空度达到预定值时，接通高压使阳极头与阴极头之间产生等离子流，清除试样正面表层氧化层；

[0027] 5）机械手将试样反转，再接通高压，清除试样反面表层氧化层；

[0028] 6）保持输入氩气，吹去清除下来的氧化层尘埃，且通过抽气接口抽走。

[0029] 最后将清洁干净的试样转移到分析仪器进行测试。

[0030] 与现有技术相比，本实施例具有以下突出进步：

[0031] 1．整个过程在真空环境中完成，避免了制样过程中的二次氧化；

[0032] 2．与传统铣磨去除氧化层相比，避免了机械加工过程中的温升给试样带来的不利影响；

[0033] 3．对于硬度较高的试样，可以先制样再除氧化层，避免了先除氧化层再制样对试样二次加热的环节，效果好，省时间；

[0034] 4．整个制样过程可以自动完成，无需人工干预，并且可与分析仪器无缝对接，实现从制样到分析的系统自动化。

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