Установка для нанесения металлического покрытия на полые микросферы


 


Владельцы патента RU 2572007:

Брунцев Владимир Юрьевич (RU)
Гринавцев Олег Валерьевич (RU)
Гринавцев Валерий Никитич (RU)
Винниченко Виталий Вадимович (RU)

Изобретение относится к нанесению металлического покрытия на полые микросферы. Вакуумная камера является анодом, выполнена с верхней и нижней герметичными крышками, в которых установлены соответственно бункер для полых микросфер и бункер для микросфер с покрытием, и размещена на валу с возможностью поворота на 180° в вертикальной плоскости. Упомянутые бункеры выполнены с заслонками для соединения с вакуумной камерой и содержат направляющие, расположенные в вакуумной камере под углом 65°-75° к вертикали. Внутри вакуумной камеры установлен расходуемый электрод и изолированный от камеры катод, выполненные с возможностью зажигания между ними дуги и образования паров металла покрытия. Обеспечивается возможность контроля толщины наносимого покрытия на поверхность полых микросфер. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к химической промышленности, к машиностроению, а более точно к устройствам для нанесения покрытий на поверхность изделий различной формы.

Известны и широко применяются в промышленности установки для нанесения металлических покрытий на поверхность деталей, принцип работы которых заключается в том, что напыляемый металл или сплав расплавляется электрической дугой или газовым пламенем, затем сжатым воздухом или другим газом, образовавшимся при расплавлении частицы, с большой скоростью ударяются об обрабатываемую поверхность, в результате происходит сцепление напыляемого металла с металлом обрабатываемой поверхности (см. Справочник металлиста, т. 3, М., - Машиностроение, 1958 г., 328-333).

Недостатком описанного устройства является сложность нанесения металлических покрытий на изделия и поверхности, не допускающие нагрева.

Известна установка (прототип), состоящая из камер реактора, поворачиваемых на 180° вокруг оси вращения, пересыпания из одной камеры в другую, соединенных между собой переходной вставкой, каждая камера выполнена в виде усеченного конуса (см. RU 2307004, B22F 1/100).

Недостаток описанной установки заключается в невозможности получения из однородного металла слоя заданной толщины.

Технической задачей изобретения является создание установки, позволяющей контролировать толщину нанесения покрытия на поверхности микросферы и получения полых металлических микросфер.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что вакуумная камера является анодом, выполнена с верхней и нижней герметичными крышками, в которых установлены, соответственно, бункер для полых микросфер и бункер для микросфер с покрытием, а сама камера размещена на валу с возможностью поворота на 180° в вертикальной плоскости, при этом упомянутые бункеры выполнены с заслонками для соединения с вакуумной камерой и содержат направляющие, расположенные в вакуумной камере под углом 65-75° к вертикали, внутри вакуумной камеры установлен расходуемый электрод и изолированный от камеры катод, выполненные с возможностью зажигания между ними дуги и образования паров металла покрытия, а вал, на котором поворачивается вакуумная камера, размещен в диэлектрических подшипниках из фторопласта и выполнен с возможностью приведения во вращение от электродвигателя через шестерни из диэлектрического материала текстолита, причем заслонки выполнены с возможностью открытия и закрытия посредством штока, приводимого в движение реечным механизмом от электродвигателя через шестерню, кроме того, она содержит установленный после вакуумной камеры холодильник и ванну с водным соляным раствором для разделения полых микросфер с покрытием от бракованных.

Предложенное изобретение поясняется рисунком, на котором:

Фиг. 1 - схематическое изображение предложенной конструкции установки.

Установки для нанесения металлического покрытия на полые микросферы включает вакуумную камеру 1, закрытую крышкой 2, на которой установлен бункер 3, для полых микросфер 4 без покрытия, а также крышкой 5, на которой установлен бункер 6, для полых микросфер 7 с нанесенным металлическим покрытием 8. Бункер 3 и бункер 6 имеет направляющие 9, расположенные под углом 65°-75°. При угле менее 65° происходит торможение скатывания полых микросфер 4 без покрытия и полых микросфер 7 с нанесенным металлическим покрытием 8, а при угле наклона более 75° увеличиваются габариты вакуумной камеры. Бункер 3 и бункер 6 имеют задвижки 10, снабженные штоком 11, который приводится в движение реечным механизмом 12 через шестерню 13 от электродвигателя 14, шток 11 имеет уплотнения 15. Внутри вакуумной камеры 1 установлен расходуемый электрод 16 и катод 17, изолированный от вакуумной камеры 1 изолятором 18. Между расходуемым электродом 16 и катодом 17 горит дуга 19, питание на вакуумную камеру 1 и катод 17 подается от источника питания 20. Вакуумная камера 1 имеет клапан 21 для загрузки полых микросфер 4 без покрытия в бункер 3 и клапан 21 для выдачи полых микросфер 7 с покрытием 8 из бункера 6 на холодильник 22 емкость 23 с водным соляным раствором 24 для разделения качественных полых микросфер 7 с нанесенным металлическим покрытием 8 и бракованных металлических микросфер 25. Вакуумная камера 1 имеет вал 26 в диэлектрических подшипниках 27 из фторопласта, закрепленных в корпусе 28 установки, для нанесения покрытия на полые микросферы осуществляет поворот на 180° с помощью выполненных из диэлектрического материала шестерен 29 из текстолита от электродвигателя 30, который получает команду по проводам 31 на поворот вакуумной камеры 1 от блока управления 32. Глубокий вакуум в вакуумной камере 1 создается вакуум-насосами 32 по трубопроводам 33. Команды от блока управления 32 на поворот вакуумной камеры 1 и закрытие задвижек 10 штоком 11 реечным механизмом 12 через шестерню 13 от электродвигателя 14 подается по проводам 31.

Установка для нанесения покрытий на полые микросферы и производства полых металлических микросфер работает следующим образом.

Вакуумная камера 1 закрывается крышкой 2 и крышками 5, на которых установлены, соответственно, бункер 3 и бункер 6. Бункер 3 закрывается заслонкой 10, которая передвигается штоком 10 от реечного механизма 12, через шестерню 13, которая приводится во вращение от электродвигателя 14. Шток 10 имеет уплотнение 15. Через клапан 21 в бункер 3 вводятся полые микросферы 4 без покрытия.

Вакуумная камера 1 устанавливается вертикально положением N-N. После этого в вакуумной камере 1 создается глубокий вакуум с помощью вакуум-насоса 32 по трубопроводу 33. Затем от источника питания 20 подается питание на вакуумную камеру 1 и на катод 17, изолированный от вакуумной камеры 1 изолятором 18, в результате между расходуемым электродом 16, выполненным из металла: серебра, алюминия, титана, вольфрама, меди, катодом 17 загорается дуга 19. Металл расходуемого электрода 16 испаряется, образуя пары металла, в результате, вакуумная камера 1 заполняется атомами металла расходуемого электрода 16. После этого реечным механизмом 12 через шестерню 13 от электродвигателя 14, через шток 11 задвижка 10 открывается, и полые микросферы 4 под действием силы тяжести начинают падать. При этом, двигаясь вниз, внутри камеры на поверхности полых микросфер 4 осаждаются атомы металла, образуя покрытие 8 и преобразуя полые микросферы 4 в полые микросферы 7 с покрытием, которые падают на направляющую 9 в открытый бункер 6. После этого реечным механизмом 12 по команде от блока управления 32 по проводам 31 к электродвигателю 14, через шестерню 13 с помощью штока 11, задвижка 10 закрывает бункер 6. После этого по команде блока управления 32, вал 26 в подшипниках 27 из диэлектрического материала фторопласта, закрепленных в корпусе 28, от электродвигателя 30 через шестерни 29 из диэлектрического материала текстолита подается электрический ток и вал 26 поворачивает вакуумную камеру 1 на 180°, так, что бункер 3 оказывается внизу, а бункер 6 вверху. После этого, заслонка 10 бункера 6 открывается с помощью штока 10 от электродвигателя 14 через шестерню 13 и микросферы 7 с покрытием повторно падают, и при прохождении через пространство вакуумной камеры 1, каждый раз осаждаясь на поверхности, атомы металла увеличивают толщину покрытия.

Во время одного падения микросферы 4 в вакуумной камере 1 образуется покрытие из металла толщиной от 0,1 до 0,5 нанометра. Поэтому для получения покрытия 5-6 нанометров необходимо поворачивать вакуумную камеру 1 примерно 50-60 раз. Такая команда устанавливается в блоке управления 32. После достижения заданной толщины покрытия 8 микросферы 7 через клапан 21 поступают на холодильник 22, а оттуда - в ванну 23 с водным соляным раствором 24 поваренной соли, где полые металлические микросферы 7 всплывают, снимаются, сушатся и складируются.

Бракованные микросферы 25 опускаются на дно, откуда изымаются и отправляются для последующей утилизации.

Разработанная установка для нанесения покрытия на полые микросферы производства полых металлических микросфер позволяет производить полые металлические микросферы из вольфрама, титана для получения высокотемпературных обмазок кислородных конверторов, ковшей для перевозки жидкого металла, увеличить их срок службы на 20-30%, что позволяет получить большую экономическую выгоду. Полые микросферы из свинца позволяют повысить защиту человека от жесткого радиоактивного излучения при минимальной толщине защитного покрытия 1-2 мм, могут защитить жизнь человека, работающего с радиоактивными веществами. На предложенной установке можно производить полые микросферы с покрытием, которое позволяет улучшить характеристики микросфер (отражение света, теплового или иного вида излучения), сообщение им новых, необычайных свойств, например взаимодействие с магнитным полем, что способствует повышению экономической эффективности в народном хозяйстве.

1. Установка для нанесения металлического покрытия на полые микросферы, содержащая вакуумную камеру, отличающаяся тем, что вакуумная камера является анодом, выполнена с верхней и нижней герметичными крышками, в которых установлены соответственно бункер для полых микросфер и бункер для микросфер с покрытием, и размещена на валу с возможностью поворота на 180° в вертикальной плоскости, при этом упомянутые бункеры выполнены с заслонками для соединения с вакуумной камерой и содержат направляющие, расположенные в вакуумной камере под углом 65°-75° к вертикали, внутри вакуумной камеры установлен расходуемый электрод и изолированный от камеры катод, выполненные с возможностью зажигания между ними дуги и образования паров металла покрытия.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый вал размещен в диэлектрических подшипниках из фторопласта и выполнен с возможностью приведения во вращение от электродвигателя через шестерни из диэлектрического материала текстолита.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что заслонки выполнены с возможностью открытия и закрытия посредством штока, приводимого в движение реечным механизмом от электродвигателя через шестерню.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит установленный после вакуумной камеры холодильник и ванну с водным соляным раствором для разделения полых микросфер с покрытием от бракованных.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к реактору и способу осаждения слоев металла на подложку. Подающее устройство реактора ограничивает расширительное пространство, предназначенное для проведения реагентов в виде нисходящего потока от плазменного источника (110) по направлению к реакционной камере.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для детонационного наращивания поверхности физических объектов. В способе используют детонационный циклический инструмент (1) с манипулятором (2) и блок установки обрабатываемой детали (4) с приводом.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для ионно-плазменного упрочнения инструмента с размерами, превышающими габариты рабочей камеры установки.

Изобретение относится преимущественно к машиностроению и может быть применено для ионно-плазменного упрочнения инструмента с размерами, превышающими габариты рабочей камеры установки.Установка для вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытия содержит камеру, катодные узлы, систему водоохлаждения, вакуумную систему и механизм вращения обрабатываемого изделия.

Изобретение относится к вакуумно-плазменной обработке нанокомпозитов. Установка для обработки нанокомпозитов в водородной плазме содержит СВЧ-печь, установленный внутри СВЧ-печи кварцевый реактор для размещения в нем нанокомпозитов, состоящий из корпуса в виде полого цилиндра из кварцевого стекла и установленных на его торцах фланцев с хвостовиками для соединения с вакуумными шлангами, один из которых предназначен для подачи водорода в кварцевый реактор и снабжен натекателем, а другой - для вакуумирования СВЧ-печи и реактора.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для нанесения металлических покрытий на стеклянные или керамические микрошарики. Установка содержит вакуумную камеру с герметичной крышкой, используемую в качестве анода, размещенный в камере катод, трубопроводы, соединенные с вакуумным насосом, источник питания и провода для подвода питания к камере и катоду.

Группа изобретений относится к вакуумно-плазменной обработке композитов. Установка для наводораживания тонкопленочных композитов в водородной плазме содержит СВЧ-печь и установленный внутри нее кварцевый реактор.

Изобретение относится к устройствам для получения неорганических материалов. Устройство содержит рабочую камеру 1, включающую источник высокотемпературной ионизированной среды 2 и источник инертного газа 4, корпус которой имеет систему охлаждения в виде рубашки 8, заполненной хладагентом, полость камеры 1 сообщена с контейнером 3 исходного неорганического порошкообразного материала - кремния или углерода, рабочая камера 1 оснащена вакуум-установкой 5, а в полости камеры 1 размещен теплообменник 9 для аккумулирования перерабатываемого исходного материала, соединенный с источником теплообменной среды и закрепленный на одной из сторон рабочей камеры 1, соединенной с корпусом посредством шарнира 10.

Изобретение относится к способу электровзрывного напыления на поверхности трения композиционных покрытий системы TiB2-Mo. Осуществляют размещение порошковой навески из диборида титана между двумя слоями молибденовой фольги.

Изобретение относится к вакуумно-плазменной обработке композитов. При обработке нанокомпозитов в водородной плазме используют установку, содержащую СВЧ-печь, установленный внутри печи кварцевый реактор для размещения в нем нанокомпозитов, состоящий из корпуса в виде полого цилиндра из кварцевого стекла и установленных на его торцах с использованием вакуумного уплотнения из термостойкой резины диэлектрических фланцев с хвостовиками для соединения с вакуумными шлангами, один из которых предназначен для подачи водорода в кварцевый реактор и снабжен натекателем, а другой - для вакуумирования СВЧ-печи и реактора при помощи механического насоса.
Изобретение относится к порошковой металлургии. Порошковый экономнолегированный материал на основе железа для получения поверхностно-упрочненных износостойких деталей содержит 0,3-0,5 мас.% углерода, 1,0-2,0 мас.% титана, 2,0-3,0 мас.% молибдена, 2,0-3,0 мас.% вольфрама, 0,5-1,0 мас.% ванадия, 8,0-10,0 мас.% хрома, 2,0-3,0 мас.% меди, 0,1-0,3 мас.% стеарата цинка и остальное железо.

Изобретение относится к получению наноструктурированных порошков металлических сплавов. Наноструктурированный порошок твердого раствора кобальт-никель состоит из первичных частиц в виде кобальтоникелевых наноблоков размерами 5-20 нм, агломерированных во вторичные частицы размерами 100-200 нм сферической формы.

Изобретение относится к получению наноструктурированного конгломерированного порошкового материала для нанесения износо-коррозионностойких покрытий гизодинамическим и газотермическим напылением.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению постоянных порошкообразных магнитов на основе системы Sm-Co-Fe-Cu-Zr. Повышение плотности и прочности, увеличение коэрцитивной силы и остаточной индукции полученных магнитных материалов является техническим результатом изобретения.
Изобретение относится к получению композиционных порошков для защитных износостойких покрытий. Готовят смесь неметаллической керамической компоненты и металлического порошка при массовом соотношении 1:(1-4).

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении твердых сплавов, режущего инструмента и износостойких покрытий.

Группа изобретений относится к химико-термической обработке поверхности изделий из магниевых сплавов. Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования включает цинковый порошок, волластонит в качестве инертного наполнителя, средняя масса частиц которого равна средней массе частиц цинкового порошка, и активатор в виде смеси фторида бария, фторида магния, фторида кальция, фторида калия, фторида натрия и фторида лития.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к способам обработки металлов с использованием магнитных полей, и может быть использовано для обработки твердотельного порошкообразного магнитного и немагнитного материала в переменном магнитном поле для модификации структурно-зависимых свойств этих материалов.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошков агломератов вентильных металлов и субоксидов вентильных металлов для изготовления конденсаторов с твердым электролитом.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к изготовлению изделий из порошков твердых сплавов на основе карбидов. Смешивают временное связующее, содержащее двухкомпонентный диспергатор и двухкомпонентную смазочную добавку в весовом соотношении от 1:3,6 до 1:13,1, и порошкообразную смесь неорганических порошков, содержащую порошки карбидов и постоянного связующего.

Группа изобретений относится к порошковой металлургии. Порошковая смесь для получения титанового сплава включает порошок титанового сплава, содержащий алюминий и ванадий или содержащий в дополнение к алюминию и ванадию по меньшей мере один из циркония, олова, молибдена, железа и хрома, и по меньшей мере один металлический порошок, выбранный из порошка меди, порошка хрома и порошка железа, смешанного с порошком титанового сплава. Причем порошок титанового сплава получен гидрированием сырья из титанового сплава и дегидрированием полученного гидрированного порошка титанового сплава. Количество металлического порошка составляет от 1 до 10 мас. % при добавлении одного вида металлического порошка, а при добавлении двух или более видов металлических порошков количество добавленного металлического порошка составляет от 1 до 20 мас. %. Предложены также способ получения упомянутой порошковой смеси, титановый сплав и способ его получения из упомянутой порошковой смеси. Обеспечивается повышение качества порошковой смеси, которая может быть уплотнена до плотности не менее 99 % от теоретической. 4 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл., 20 пр.
Наверх