Устройство для получения мелкодисперсного порошка

Авторы патента:

H05H1/48 - Плазменная техника (термоядерные реакторы G21B; ионно-лучевые трубки H01J 27/00; магнитогидродинамические генераторы H02K 44/08; получение рентгеновского излучения с формированием плазмы H05G 2/00); получение или ускорение электрически заряженных частиц или нейтронов (получение нейтронов от радиоактивных источников G21, например G21B,G21C, G21G); получение или ускорение пучков нейтральных молекул или атомов (атомные часы G04F 5/14; устройства со стимулированным излучением H01S; регулирование частоты путем сравнения с эталонной частотой, определяемой энергетическими уровнями молекул, атомов или субатомных частиц H03L 7/26)

B22F9/14 - с применением электрического заряда

B22F9/12 - из газообразного материала

B22F9/02 - с использованием физических процессов

B22F2009/049 - Порошковая металлургия; производство изделий из металлических порошков; изготовление металлических порошков (способы или устройства для гранулирования материалов вообще B01J 2/00; производство керамических масс уплотнением или спеканием C04B, например C04B 35/64; получение металлов C22; восстановление или разложение металлических составов вообще C22B; получение сплавов порошковой металлургией C22C; электролитическое получение металлических порошков C25C 5/00)

Владельцы патента RU 2756959:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НОВЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ" (RU)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к оборудованию для плазменного получения металлических порошков. Устройство содержит катодный электрод возбуждения дуги, анодный электрод, блок управления, электрически соединенные с упомянутым блоком управления устройство для подачи расходуемого материала в виде проволоки в зону плазменного распыления и электрическую схему для возбуждения и питания электрической дуги. Устройство содержит измеритель разности электрических потенциалов между расходуемым материалом и катодным электродом возбуждения дуги, выход которого соединен с упомянутым блоком управления, выполненным с возможностью управления скоростью подачи расходуемого материала в зону плазменного распыления. Обеспечивается повышение качества получаемого порошка. 3 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к оборудованию для получения мелкодисперсных порошков металлов и их сплавов методом плазменного плавления и испарения проволочного расходуемого материала в электродуговых плазмотронах.

Уровень техники

Известно устройство для получения мелкодисперсного порошка, содержащее катодный электрод возбуждения дуги, анодный электрод, блок управления, электрически соединенные с упомянутым блоком управления устройство для подачи расходуемого материала в зону плазменного распыления и электрическую схему для возбуждения и питания электрической дуги (RU2708200, дата публикации 05.12.2019). Недостатком данного известного устройства является возможность неконтролируемого изменения объема испаряемого материала и ухудшение его качества, вызванные изменением положения рабочей зоны испаряемого электрода, обусловленная случайным проскальзыванием проволоки в устройстве ее подачи и возможной неравномерностью скорости движения подающих элементов.

Сущность изобретения

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в повышении качества порошка, получаемого в электродуговых плазменных реакторах с расходуемым проволочным электродом.

Техническим результатом, достигаемым с использованием изобретения, является повышение качества получаемого материала за счет повышения стабильности горения дуги и улучшения однородности получаемых частиц.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для получения мелкодисперсного порошка, содержащее катодный электрод возбуждения дуги, анодный электрод, блок управления, электрически соединенные с упомянутым блоком управления устройство для подачи расходуемого материала в зону плазменного распыления и электрическую схему для возбуждения и питания электрической дуги, упомянутый катодный электрод возбуждения дуги выполнен виде распылителя потока плазмообразующего газа, внутри которого проходит расходуемый материал, устройство содержит измеритель разности электрических потенциалов между расходуемым материалом и катодным электродом возбуждения дуги, выход которого соединен с упомянутым блоком управления, выполненным с возможностью управлять скоростью подачи расходуемого материала в зону плазменного распыления.

Отличительной особенностью настоящего изобретения является определение положения рабочей зоны расходуемого катода и корректирование на основе этой информации скорости подачи расходуемого материала.

Перечень чертежей

На Фиг.1 показана схема устройства.

На Фиг.2 и Фиг.3 показаны положения рабочей зоны в плазматроне.

Осуществление изобретения

Для изготовления металлических порошков в электродуговых плазмотронах с расходуемым электродом в качестве расходного материала используется отожженная проволока из различных металлов и сплавов, поставляемая в бунтах. При садочном или непрерывном предварительном рекристаллизационном отжиге изготавливаемой проволоки может происходить слипание витков и образование окислов между ними. В процессе подачи в зону плазменного плавления и испарения поступающая из бунта проволока механически выпрямляется, подвергаясь упруго пластическим деформациям. При этом в материале проволоки возникают сжимающие и растягивающие напряжения по всему поперечному сечению. Возможное окисление поверхности проволоки при отжиге и напряжения, возникающие при выпрямлении проволоки, оказывают отрицательное влияние на стабильность электрической дуги и, как следствие, негативно влияет на геометрическую однородность частиц получаемого порошка.

Основной задачей рассматриваемого процесса является получение порошка из проволочного расходного материала с заданным качеством (стабильность геометрической формы и свойств) и производительностью.

Сущность изобретения поясняется Фиг.1, на которой показаны следующие элементы: 1 – распылитель потока газа, используемый в качестве катодного электрода при возбуждении дуги; 2 – анодный электрод; 3 – расходуемый материал; 4 – устройство для подачи расходуемого материала в зону 5 плазменного распыления; 8 – блок управления.

Устройство содержит электрическую схему для возбуждения и питания электрической дуги. Электрическая схема может быть выполнена различным образом. Например, электрическая схема может содержать источник 6 питания возбуждения дуги; электрические ключи 7 и 10; источник 9 питания основной дуги.

Устройство содержит измеритель 11 разности электрических потенциалов между расходуемым материалом 3 и катодным электродом 1 возбуждения дуги. Выход измерителя 11 соединен с блоком управления 8, выполненным с возможностью управлять скоростью подачи расходуемого материала в зону плазменного распыления.

Измеритель 11 определяет положение рабочей зоны 5 расходуемого материала (катода) 3. Отличительной особенностью настоящего изобретения является регулирование величины испаряемого участка расходуемого материала 3 в зависимости от напряжения на распылителе 1 потока газа.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В канал распылителя потока газа 1 с помощью устройства 4 подается расходуемый материал 3. Вместе с расходуемым материалом 3 может через тот же канал может подаваться и плазмообразующий газ 12.

С помощью источника питания 6 и ключевых элементов 7 и 10 создается разность потенциалов и возбуждается электрическая дуга между распылителем 1 потока газа, выполняющим функцию катодного электрода при возбуждении дуги, и анодным электродом 2. После разогрева возбужденной дугой материала расходуемого катода 3 до необходимой температуры распылитель потока газа 1 становится электрически нейтральным и с помощью ключа 7 формируется основная электрическая цепь плазмотрона «расходуемый катод 3 – анодный электрод 2 – источник питания 9 – плазмообразующий газ 12».

После этого распылитель потока газа 1 становится электрически нейтральным и с помощью ключа 10 подключается к измерителю напряжения 11. Электрический потенциал на распылителе потока газа 1 подается на электронный блок 8, который управляет устройством 4 подачи проволочного расходуемого катода.

Рабочая зона 5 расходуемого катода 3 находится в окрестности торца проволоки. При заданном положении рабочая зона расходуемого катода 3 находится на некотором расстоянии, при котором поток плазмы (см. Фиг.2) не влияет на потенциал распылителя потока газа 1. При приближении рабочей зоны 5, к распылителю 1 (Фиг. 3) потенциал на нем относительно проволоки под действием потока плазмы начинает монотонно увеличиваться. Разность потенциалов между проволокой и распылителем газа 1, определяемую измерителем напряжения 11, используют в качестве управляющего сигнала для блока управления 8. При сближении рабочей зоны 5 и распылителя 1 обеспечивается увеличение скорости подачи расходуемого материала 3, восстанавливая заданное положение рабочей зоны 5 в электродной системе плазмотрона и, как следствие, величину тока дуги.

Таким образом, в электродной системе плазмотрона, после возбуждения электрической дуги измеритель 11 подключают к измерителю разницы электрических потенциалов между проволокой 3 и распылителем газа 1, используемым в этот момент в качестве нейтрального электрода. На этой стадии потенциал на распылителе соответствует потенциалу, контактирующей с ним области плазмы. По мере приближения рабочей зоны к распылителю газа 1 потенциал на нем относительно проволоки 3 начинает монотонно увеличиваться. Разность потенциалов между проволокой 3 и распылителем газа 1 используется в качестве управляющего сигнала для блока управления 3, который при сближении рабочей зоны и распылителя увеличивает скорость подачи проволоки, стабилизируя положение рабочей зоны расходуемого проволочного катода и величину тока дуги.

На Фиг.2 и Фиг.3 приведено положение потока плазмы относительно электродов плазмотрона и распылителя. На них дополнительно обозначено направление 13 движения плазмы с частицами материала расходуемого катода 3 и направление 14 подачи проволочного расходуемого катода 3.

Использованием измерения потенциала на распылителе газа 1 для стабилизации положения рабочей зоны 5 плазмотрона обеспечивается повышение производительности, повышение качества получаемых частиц порошка и стабильность размеров частиц за счет стабилизации горения дуги.

Устройство для получения мелкодисперсного металлического порошка, содержащее катодный электрод возбуждения дуги, анодный электрод, блок управления, электрически соединенные с упомянутым блоком управления устройство для подачи расходуемого материала в виде металлической проволоки в зону плазменного распыления и электрическую схему для возбуждения и питания электрической дуги, при этом упомянутый катодный электрод возбуждения дуги выполнен в виде распылителя потока плазмообразующего газа, внутри которого проходит расходуемый материал, отличающееся тем, что оно содержит измеритель разности электрических потенциалов между расходуемым материалом и катодным электродом возбуждения дуги, выход которого соединен с упомянутым блоком управления, выполненным с возможностью управления скоростью подачи расходуемого материала в зону плазменного распыления для регулирования величины испаряемого участка у торца распыляемого материала.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для получения коронного разряда. Технический результат - повышение устойчивости биполярного разряда, повышение тока разряда, совмещение функций вентилятора и получения биполярного разряда в одном устройстве позволяет изготавливать мощные и компактные устройства для получения неравновесной плазмы, достигается тем, что в устройстве для получения коронного разряда, содержащем основные разнополярные электроды, подключенные к источнику высоковольтного питания, и вспомогательный электрод, с целью повышения тока и устойчивости коронного разряда изолированный вспомогательный коронирующий электрод выполнен в виде лопастей вентилятора, лопасти вспомогательного электрода вращаются для образования биполярного коронного разряда в зазоре между вспомогательным электродом и разнополярными электродами, выполненными в виде двух половин боковой поверхности цилиндра с изолирующей прокладкой между ними, а вал вращения вспомогательного коронирующего электрода установлен коаксиально по отношению к цилиндру, образованному разнополярными электродами.

Способ определения характеристик поверхностных электромагнитных волн в плазменных образованиях конечной длины // 2756460

Заявленный способ относится к радиотехнике с эксплуатацией особенностей плазмы в конденсированных средах и может быть использован для проектирования устройств радиотехники, включая передающие и приемные плазменные антенны (ПА). Техническим результатом является повышение точности определения характеристик поверхностных электромагнитных волн при проектировании ПА.

Плазмотрон // 2754817

Изобретение относится к плазмотрону и может быть использовано в различных отраслях промышленности для механизированной и ручной плазменной резки металла. Плазмотрон содержит стационарную часть (1) с распределителем (2), каналом (3) для подачи и каналом (4) для отвода охлаждающей среды и каналом (5) для подачи плазмообразующего газа.

Устройство для плазмохимической конверсии газа или газовой смеси с применением биполярного коронного разряда // 2753876

Изобретение относится к химии, к устройствам для плазмохимической конверсии газа или газовой смеси в неравновесной плазме коронного разряда. Технический результат - увеличение тока коронирующего электрода за счет использования биполярного коронного разряда и устранение перехода коронного разряда в искровой разряд.

Газоэлектрическая развязка газоразрядного узла ионного источника и способ изготовления её основных деталей // 2752857

Изобретение относится к системам газоснабжения газоразрядных узлов ионных источников и может быть использовано для газоразрядных источников ионов, применяемых в электроракетных ионных двигателях, технологических изделиях, обрабатывающих материалы в вакууме, и космических ионных источниках, взаимодействующих с объектами космического мусора.

Газоразрядное устройство для обработки плазмой при атмосферном давлении поверхности биосовместимых полимеров // 2751547

Изобретение относится к области генерации низкотемпературной неравновесной аргоновой плазмы при атмосферном давлении и может быть использовано при создании источников холодной плазмы на основе слаботочного поверхностного разряда в аргоне атмосферного давления с диэлектрическим барьером на аноде, как одного из эффективных способов модификации поверхностных свойств биосовместимых полимеров, в частности, политетрафторэтилена, методом плазменной обработки.

Плоская гибкая накладка // 2749912

Изобретение относится к области плазменной обработки поверхности тела. Технический результат - повышение точности измерения контролируемого параметра.

Способ функционального поражения электронного оборудования электромагнитным боеприпасом // 2748193

Изобретение относится к области радиоэлектронной борьбы, в частности к одноразовым средствам функционального поражения радиоэлектронных устройств, и может быть использовано для функционального поражения (ФП) электронного оборудования (ЭО) вооружения и военной техники (ВВТ). Способ функционального поражения электронного оборудования электромагнитным боеприпасом включает доставку в район цели взрывомагнитного генератора, оснащенного неконтактным детонатором, и средства, формирующего отражающую плазменную структуру, отстрел взрывомагнитного генератора в сторону цели, формирование отражающей плазменной структуры, приём неконтактным детонатором электромагнитного излучения отражающей плазменной структуры, создание импульса радиочастотного электромагнитного излучения подрывом взрывомагнитного генератора и отражение плазменной структурой части излучения электромагнитного импульса в сторону цели.

Биметаллическое сопло плазмотрона и способ его изготовления // 2746800

Изобретение относится к области косвенного нагрева объектов электродуговым разрядом. Cпособ изготовления сопла плазмотрона включает изготовление заготовки медного корпуса сопла с коническим гнездом и заготовки термостойкой конической втулки из тугоплавкого металла с каналом для выхода плазмы, размещение заготовки термостойкой конической втулки в коническом гнезде заготовки корпуса и проведение их диффузионной сварки, при этом используют термостойкую втулку из тугоплавкого металла, на внешней поверхности заготовки втулки вытачивают насечки, а диффузионную сварку заготовок корпуса сопла и втулки проводят посредством горячего изостатического прессования при температуре 800-1030°С, давлении 90÷200 МПа с выдержкой в течение 1,0-5,0 часов.

Способ формирования больших объемов низкотемпературной замагниченной плазмы // 2746555

Изобретение относится к области физики плазмы, газового разряда, сильноточной электроники и т.д. и может быть использовано для генерации магнитоактивной низкотемпературной плазмы в больших объемах, в том числе в целях проведения научно-исследовательской деятельности.

Способ получения нанопорошка карбида железа // 2756555

Изобретение относится к области получения карбида железа, в частности к области получения нанопорошков карбида железа без содержания металлического железа газофазными методами, и может быть использовано в таких областях, как электрохимия, катализ, биомедицина. Предложен способ получения нанопорошка карбида железа без содержания металлического железа в свободно-насыпном состоянии со средним размером частиц менее 50 нм, включающий испарение железа из капли расплавленного железа, подвешенной в высокочастотном поле противоточного индуктора в вертикально ориентированном реакторе, захват паров железа от капли непрерывным нисходящим потоком инертного газа-носителя, конденсацию паров железа в наночастицы железа в зоне конденсации, взаимодействие железа с углеродом в газовой фазе в наночастицах железа в зоне реакции ниже по потоку, перенос образовавшихся наночастиц карбида железа потоком газа-носителя в зону охлаждения и улавливание их фильтром, при этом источником углерода служит углеродсодержащий газ, который вводят в поток газа-носителя выше зоны реакции через кольцевой зазор в реакторе.