專利名稱：金屬材料分析前處理機(jī)及其處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種清除冶金試件表面氧化層的設(shè)備，尤其是一種金屬材料分析前處理機(jī)，同時(shí)還涉及其處理方法，屬于冶金分析檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
據(jù)申請(qǐng)人了解，目前對(duì)冶金試樣進(jìn)行氣體分析的主要步驟是先通過沖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(gè)過程在大氣環(huán)境中進(jìn)行，存在二次氧化問題，影響分析結(jié)果；②剪切方式獲得的樣品四周氧化層難以完全清除，且會(huì)產(chǎn)生高溫氧化生成的新氧化層；③自動(dòng)化程度較低，不能適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室快速分析的要求。采取其它機(jī)械方法清除氧化層都難以解決上述問題，而采用化學(xué)清除氧化層的方法則很容易影響后續(xù)的分析結(jié)果。檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮镃N03825001. 2的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種用于對(duì)金屬連鑄坯、尤其是由普通鋼或不銹鋼制成的熱軋鋼帶進(jìn)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(gè)輸送方向通過一個(gè)裝置輸送，在該裝置中使金屬連鑄坯經(jīng)歷一個(gè)等離子去氧化皮和/或一個(gè)等離子清洗過程。然而該裝置并不適用于冶金試樣的表面氧化層清除處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種可以快速清除冶金試樣表面氧化層、并且可以避免二次高溫氧化的金屬材料分析前處理機(jī)，同時(shí)給出相應(yīng)的處理方法。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的金屬材料分析前處理機(jī)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(qū)域的陰極頭，所述安放區(qū)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(nèi)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(yáng)極座，所述陽(yáng)極座朝下延伸出與陰極頭相對(duì)的陽(yáng)極頭，所述陽(yáng)極頭中具有惰性氣體進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管的出氣口對(duì)著所述陰極頭的試樣安放區(qū)域。借助本發(fā)明的金屬材料分析前處理機(jī)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(qū)域后密閉真空室；
第二步、從惰性氣體進(jìn)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(nèi)的真空度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，接通高壓使陽(yáng)極頭與陰極頭之間產(chǎn)生等離子流，清除試樣正面表層氧化層；
第五步、將試樣反轉(zhuǎn)，接通高壓使陽(yáng)極頭與陰極頭之間產(chǎn)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。采用本發(fā)明后，試樣的前處理完全在隔絕氧氣的情況下進(jìn)行，因此可以避免二次氧化；等離子流可以徹底清除試樣個(gè)個(gè)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(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果。


下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1實(shí)施例的使用狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
本實(shí)施例的金屬材料分析前處理機(jī)如圖1所示，立筒狀真空室由上、下表面分別具有相對(duì)環(huán)槽的下法蘭9和上法蘭2以及內(nèi)、外徑與環(huán)槽相配的玻璃材質(zhì)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(huán)槽內(nèi)，密封固連。筒體4的一側(cè)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和用于測(cè)量真空度的法蘭接頭觀。真空室的底部通過底板11支撐在腳桿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(jìn)入真空室內(nèi)的陰極筒21。陰極筒21的頂部固定待處理試樣23安放區(qū)域的陰極頭22。安放區(qū)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(fā)生安放區(qū)域。在陰極頭22內(nèi)部具有通過進(jìn)、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(yáng)極座M，該陽(yáng)極座的中心安裝朝下延伸出與陰極頭22相對(duì)陽(yáng)極頭6的陽(yáng)極桿。陽(yáng)極頭6的中心具有惰性氣體進(jìn)氣管5，進(jìn)氣管5的出氣口對(duì)著陰極頭 22的試樣安放區(qū)域，該結(jié)構(gòu)不僅有利于等離子發(fā)生，而且有助于試樣氧化層的剝離，還能及時(shí)通過吹拂，將脫落的氧化層塵埃及時(shí)帶走。進(jìn)氣管5從陽(yáng)極桿中心一直朝上延伸至真空室外，與惰性氣體源連通。陽(yáng)極座M外裝有起保護(hù)作用的陽(yáng)極帽27。使用時(shí)，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(guī)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(jìn)氣管5經(jīng)針閥33外接氬氣瓶32的出氣口。設(shè)定好本次操作的放電真空度、放電電流、放電時(shí)間以及放電次數(shù)等參數(shù)。為了操作更為便捷，本實(shí)施例的前處理機(jī)還配備了試樣轉(zhuǎn)移機(jī)械手，并留有與分析儀器的自動(dòng)接口。之后
1)借助機(jī)械手將試樣放在陰極頭的安放區(qū)域后密閉真空室；
2)從惰性氣體進(jìn)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(shí)按放電真空度需要調(diào)整抽氣流量和氬氣輸入流量；
4)待真空室內(nèi)的真空度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，接通高壓使陽(yáng)極頭與陰極頭之間產(chǎn)生等離子流，清除試樣正面表層氧化層；
5)機(jī)械手將試樣反轉(zhuǎn)，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。最后將清潔干凈的試樣轉(zhuǎn)移到分析儀器進(jìn)行測(cè)試。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例具有以下突出進(jìn)步
1.整個(gè)過程在真空環(huán)境中完成，避免了制樣過程中的二次氧化；
2.與傳統(tǒng)銑磨去除氧化層相比，避免了機(jī)械家加工過程中的溫升給試樣帶來的不利影
響；
3.對(duì)于硬度較高的試樣，可以下先制樣再除氧化層，避免了先除氧化層再制樣對(duì)試樣二次加熱的環(huán)節(jié)，效果好，省時(shí)間；
4.整個(gè)制樣過程可以自動(dòng)完成，無需人工干預(yù)，并且可與分析儀器無縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)從制樣到分析的系統(tǒng)自動(dòng)化。
權(quán)利要求
1.一種金屬材料分析前處理機(jī)，其特征在于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(qū)域的陰極頭，所述安放區(qū)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(nèi)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(yáng)極座，所述陽(yáng)極座朝下延伸出與陰極頭相對(duì)的陽(yáng)極頭，所述陽(yáng)極頭中具有惰性氣體進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管的出氣口對(duì)著所述陰極頭的試樣安放區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬材料分析前處理機(jī)，其特征在于所述真空室由上、下表面分別具有相對(duì)環(huán)槽的下法蘭和上法蘭以及內(nèi)、外徑與環(huán)槽相配的玻璃材質(zhì)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(huán)槽內(nèi)密封固連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬材料分析前處理機(jī)，其特征在于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(jìn)入真空室內(nèi)的陰極筒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬材料分析前處理機(jī)，其特征在于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(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬材料分析前處理機(jī)，其特征在于所述真空室的上法蘭中部裝有接地的陽(yáng)極座，所述陽(yáng)極座的中心安裝朝下延伸出與陰極頭相對(duì)陽(yáng)極頭的陽(yáng)極桿，所述陽(yáng)極頭中心的進(jìn)氣管從陽(yáng)極桿中心一直朝上延伸至真空室外，與惰性氣體源連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬材料分析前處理機(jī)，其特征在于所述陽(yáng)極座外裝有陽(yáng)極帽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述金屬材料分析前處理機(jī)的處理方法，其特征在于包括以下步驟第一步、將試樣放在陰極頭的安放區(qū)域后密閉真空室；第二步、從惰性氣體進(jìn)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(nèi)的真空度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，接通高壓使陽(yáng)極頭與陰極頭之間產(chǎn)生等離子流，清除試樣正面表層氧化層；第五步、將試樣反轉(zhuǎn)，接通高壓使陽(yáng)極頭與陰極頭之間產(chǎn)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(fā)明涉及一種金屬材料分析前處理機(jī)，同時(shí)涉及相應(yīng)的處理方法，屬于冶金檢測(cè)磨削設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該機(jī)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(qū)域的陰極頭，安放區(qū)域周圍延伸出罩住陰極頭和陰極筒的屏蔽裝置，陰極頭內(nèi)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(yáng)極座，陽(yáng)極座朝下延伸出與陰極頭相對(duì)的陽(yáng)極頭，陽(yáng)極頭中具有惰性氣體進(jìn)氣管，進(jìn)氣管的出氣口對(duì)著陰極頭的試樣安放區(qū)域。采用本發(fā)明后，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(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果。
文檔編號(hào)C23G5/00GK102443816SQ20111040391
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者尹如, 楊洋, 金凱 申請(qǐng)人:南京和澳自動(dòng)化科技有限公司