Установка для получения высокодисперсных порошков

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при производстве сорбентов, катализаторов, биопрепаратов, нанокристаллических материалов и композиционных сплавов. Установка содержит электроды, механизм подачи заготовки с узлом деформации и подающими роликами, размещенными между узлом деформации и электродами. Технический результат: повышение надежности в работе и расширение ее возможностей по производству порошков на основе мягких металлов. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области получения высокодисперсных металлических порошков и может быть использовано при производстве сорбентов, катализаторов, биопрепаратов, в порошковой металлургии для получения нанокристаллических материалов и композиционных сплавов.

Известен аппарат для взрыва металла, работающий с последовательными многократными электрическими взрывами отрезков проволок. Отрезки проволок размещены вертикально по образующей барабана. При вращении барабана очередной отрезок проволоки совмещается с отверстием внизу и проваливается во взрывную камеру. Происходит взрыв отрезка [1].

Основными недостатками этого устройства является наличие трудоемкого подготовительного периода нарезки, выпрямления и установки отрезков проволоки в барабан, а также ограничение числа взрывов по числу отрезков.

В другой известной установке для производства порошка содержится камера-реактор с высоковольтным и заземленным электродами, источник питания, механизм подачи проволоки с катушки в камеру-реактор [2].

Недостатком известной установки является отсутствие узла деформации проволоки. Проволока отклоняется от основного направления, нарушается режим взрыва. Длина проволоки ограничена и поэтому установка имеет низкую производительность.

Наиболее близким по технической сущности является реактор для взрыва металлической заготовки, содержащий корпус, две электрода, один из которых заземлен, и механизм подачи заготовок, выполненный в виде катушки для проволоки, подающих проволоку роликов и узла деформации проволоки, при этом узел деформации установлен на расстоянии к заземленному электроду, равном 20 - 40 диаметрам заготовки [3].

Существенным недостатком известного реактора является низкая надежность работы механизма подачи проволоки. Это связано с тем, что узел деформации размещен непосредственно у электрода (на расстоянии, равном 20 - 40 диаметрам заготовки). В результате узел деформации подвергается интенсивному воздействию тепловых и ударных нагрузок, сопровождающих электрический взрыв, металлизируется продуктами электрического взрыва и быстро выходит из строя (иногда при первом электрическом взрыве).

Другим существенным недостатком известного реактора является ограничение его возможностей по взрываемым металлам. Реактор не позволяет нарабатывать порошки на основе мягких металлов, таких как алюминий высокой чистоты, олово индий и др. Проволока сминается на входе в узел деформации.

Механизм подачи заготовки является одним из основных, сбои в его работе приводят к прекращению производства порошка. Чтобы возобновить производство, требуется разгерметизировать реактор, заменить узел деформации, настроить механизм подачи. Затем необходимо собрать реактор, отвакуумировать его, заполнить рабочим газом, и только после этого начать наработку порошка. Все перечисленное приводит к снижению производительности, увеличению расхода газа, повышению себестоимости порошка.

Задачей изобретения является повышение надежности работы установки и расширение ее возможностей по производству порошков на основе мягких металлов, Поставленная задача достигается тем, что в реакторе, содержащем электроды, механизм подачи заготовки с узлом деформации и подающими роликами, подающие ролики размещены между узлом деформации и электродами.

На чертеже показана предлагаемая установка.

Установка содержит емкостный накопитель энергии 1, коммутатор 2, электроды 3 и 4 и механизм подачи проволоки, включающий подающие валки 5, узел деформации 6 и катушку 7 с запасом проволоки 8.

Установка работает следующим образом.

Емкостный накопитель заряжается до заданного напряжения, механизм подачи непрерывно подает проволоку, которая выпрямляется в узле деформации. Когда проволока устанавливается между электродами, срабатывает коммутатор, емкостный накопитель разряжается через проволоку и происходит электрический взрыв проволоки с образованием порошка.

Узел деформации экранирован от импульсов теплового и механического воздействий электрического взрыва и защищен от металлизации массивными подающими валками.

Испытания проводились при получении порошков на основе индия и алюминия высокой чистоты А99. Реактор предварительно вакуумировался и заполнялся химически инертным газом. При взрыве контролировалась введенная в проволоку энергия с помощью измерений тока. Собранный порошок анализировался: методом низкотемпературной адсорбции БЭТ определялась площадь удельной поверхности порошка. Испытания проводились также и с более жесткими проволоками.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Обозначения: d - диаметр проволоки, W и Wc - введенная в проводник энергия и энергия сублимации, S - площадь удельной поверхности порошка.

Результаты испытаний показали, что: 1. Возможности метода электрического взрыва существенно расширились. Используя известные установки, получение порошков из данных металлов было невозможным, т.к. проволока сминалась на входе в узел деформации.

2. В сопоставимых условиях наработки порошка при взрыве относительно жестких проволок надежность реактора стала много выше.

Таким образом, предлагаемая установка обладает более высокой надежностью, более экономична, существенно расширяет возможности метода электрического взрыва. Порошок индия был наработан впервые.

Литература: 1. Патент США 3,634,040. - May 27, 1970.

2. Патент Японии 45-52636, 08.03.77.

3. Патент РФ 2048278, 20.11.95.

Формула изобретения

Установка для получения высокодисперсных порошков методом электрического взрыва заготовки, содержащая электроды, механизм подачи заготовки с узлом деформации и подающими роликами, отличающаяся тем, что подающие ролики размещены между узлом деформации и электродами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2