RU1780242C

RU1780242C - The method of obtaining ultrafine powders

Info

Publication number: RU1780242C
Application number: SU4841140A
Authority: RU
Inventors: Альберт Васильевич Болотов; Андрей Викторович Колесников; Михаил Николаевич Фильков; Сергей Альбертович Болотов
Original assignee: Алма-Атинский Энергетический Институт
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1992-12-07

Abstract

Изобретение относитс к порошковой металлургии, в частности к способам получени ультрадисперсных порошков, преимущественно , с размерами частиц менее 1000 нм. Цель - повышение производительности технологического процесса. Расплавленный металл, например алюминий, нагревали до 1000-1100 К и подавали в реактор 10 через патрубок 9 Одновременно с подачей расплава включали вибратор 11 и электродуговые плазмотроны 6. Включали подачу газа-реагента (кислорода или азота) В качестве плазмообразующего газа использовали воздух или азот. Гидродинамический напор в плазменных стру х составл л 0,5-2000 величины напора струи расплава, разность потенциалов между плазменными стру ми и струей расплава составл ла 15-700 В. Получены порошки оксида или нитрида алюмини с размерами частиц 10-400 нм. При этом производительность процесса в 24-110 раз выше, чем в известном способе. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.The invention relates to powder metallurgy, in particular, to methods for producing ultrafine powders, preferably with particle sizes less than 1000 nm. The goal is to increase the productivity of the process. The molten metal, such as aluminum, was heated to 1000-1100 K and was fed into the reactor 10 through the pipe 9 At the same time as the melt was supplied, a vibrator 11 and electric arc plasma torches 6 were turned on. Air or nitrogen was used as a plasma-forming gas . The hydrodynamic pressure in plasma jets was 0.5–2000 of the pressure of the melt jet; the potential difference between the plasma jets and the melt jet was 15–700 V. Aluminum oxide or nitride powders with particle sizes of 10–400 nm were obtained. The productivity of the process is 24-110 times higher than in the known method. 2 hp f-ly, 2 ill., 1 tab.

Description

слcl

лдоот Waitldoot Wait

Изобретение относитс к порошковой металлургии, в частности к получению уль- радисперсных (т.,е. частиц с размерами менее 1000 нм) порошков металлов, оксидов, нитридов и их смесей путем распылени расплава металла высокоскоростными газо- выми стру ми и дальнейшей химической реакции продуктов распылени с газовой атмосферой.The invention relates to powder metallurgy, in particular, the production of ultra-fine (i.e. particles with sizes less than 1000 nm) metal powders, oxides, nitrides and their mixtures by spraying molten metal with high-speed gas jets and further chemical reaction of products spray with gas atmosphere.

Получаемые порошки могут примен тьс дл создани новых конструкционных материалов , катализаторов, абразивных паст, примен тьс в качестве пигментов и наполнителей при изготовлении красок и т.п. Известны способы и устройства получени The resulting powders can be used to create new structural materials, catalysts, abrasive pastes, be used as pigments and fillers in the manufacture of paints, etc. Known methods and devices for obtaining

порошков металлов и керамики путем распылени расплава высокотемпературными стру ми,powders of metals and ceramics by spraying the melt with high-temperature jets,

Известен способ получени порошкоп путем дроблени струи расплава оксида высокоскоростными газовыми стру ми, причем стру расплава вытекает через круглое или щелевое отверстие, а подача газа-дкс- пергатора осуществл етс через кольцеоое сопло (или несколько сопел) ниже по потоку,A known method for producing a powder by crushing a melt of oxide oxide by high-speed gas jets, the melt stream flowing out through a circular or slit orifice, and the gas flow pergator is supplied through a ring nozzle (or several nozzles) downstream.

Недостатком данного способа вл ютсг высокие энергозатраты дл расплавлени оксида, имеющего температуру плавлени , намного превышающую температуру плавлени металла, а также необходимость выоThe disadvantage of this method is high energy consumption for melting an oxide having a melting point much higher than the melting point of the metal, as well as the need for

N3 -NN3 -N

соких расходов газа-диспергатора дл эффективного дроблени струи расплава оксида , обладающей высокой в зкостью. Кроме того, данный способ не позвол ет получать порошки размером менее 4000 нм.high flow rates of the gas dispersant for efficient crushing of the melt stream of oxide with high viscosity. In addition, this method does not allow to obtain powders with a size of less than 4000 nm.

Известен способ получени порошков металлов, например алюмини , путем диспергировани струи металла газовыми стру ми .A method of producing powders of metals, such as aluminum, is known by dispersing a jet of metal with gas jets.

Однако в этом процессе не достигаетс температура испарени металла необходима дл получени ультрадисперсного порошка , а получаемые частицы лишь окислены с поверхности.However, in this process, the evaporation temperature of the metal is not necessary to obtain an ultrafine powder, and the resulting particles are only oxidized from the surface.

Известны также способы получени ультрадисперсных порошков, оксидов, нитридов , и др. соединений путем переработки в низкотемпературной плазме соответствующего состава порошка металлов, получен- ных другим способом (например. распылением металлического расплава газовой струей). Этот способ позвол ет получить порошки необходимой дисперсности, однако имеет высокую энергоемкость, т.к. требует повторного нагрева металлического порошка до температуры плавлени и активного химического взаимодействи с другой , более нагретой газовой средой, чем та. котора была использована в первичном процессе распылени металла дл получе- ни металлического порошка.There are also known methods for producing ultrafine powders, oxides, nitrides, and other compounds by processing in a low-temperature plasma an appropriate composition of metal powder obtained by another method (for example, by spraying a metallic melt by a gas jet). This method allows to obtain powders of the required dispersion, however, it has a high energy intensity, since requires reheating of the metal powder to the melting point and active chemical interaction with another, more heated gaseous medium than that. which was used in the primary metal spraying process to produce a metal powder.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности к достигаемому эффекту вл етс способ получени смеси ультрадисперсных порошков металла или керамики, в котором ванна металла или керамики в расплавленном состо- нии подвергаетс воздействию плазменных струй, создаваемых электродуговыми или высокочастотными п азмотро- нами. Процесс провод т в атмосфере, содержащей водород, инертный газ, а также добавки азота, кислорода дл получени соответствующего ультрадисперсного порошка с размерами частиц 10-100 нм.The closest to the proposed invention to the technical essence of the achieved effect is a method for producing a mixture of ultrafine metal or ceramic powders, in which a bath of metal or ceramic in a molten state is exposed to plasma jets created by electric arc or high frequency emulsions. The process is carried out in an atmosphere containing hydrogen, inert gas, as well as the addition of nitrogen, oxygen to obtain the corresponding ultrafine powder with a particle size of 10-100 nm.

Недостатком такого способа вл етс низка скорость образовани порошка заданного химического состава, например оксида , так как он образуетс путем конденсации паров оксида металла, возни- кающих при взаимодействии поверхности ванны расплава и плазменной струи. Скорость образовани паров оксида низка из-за малой площади поверхности расплава, с которой происходит интенсивное испарение. Испарение расплава вл етс стадией, лимитирующей скорость всего процесса получени порошка. Самое интенсивное испарение происходит с той поверхности расплава, над которой наиболее высокаThe disadvantage of this method is the low rate of formation of a powder of a given chemical composition, for example, an oxide, as it is formed by condensation of metal oxide vapors that occur when the bath surface of the melt interacts with the plasma jet. The rate of formation of oxide vapors is low due to the small surface area of the melt, at which intense evaporation occurs. Melt evaporation is the stage that limits the speed of the whole powder production process. The most intense evaporation occurs from the surface of the melt, over which the highest

температура газовой атмосферы, т.е. области контакта плазменной струи и расплава. Величина площади этой области примерно равна площади поперечного сечени плазменной струи.gas atmosphere temperature, i.e. contact areas of the plasma jet and melt. The area of this area is approximately equal to the cross-sectional area of the plasma jet.

Целью изобретени вл етс повышение производительности процесса получени ультрадисперсных порошков (размер частиц менее 1000 нм) металлов и тугоплавких соединений металлов (нитридов, оксидов ).The aim of the invention is to increase the productivity of the process of obtaining ultrafine powders (particle size less than 1000 nm) of metals and refractory metal compounds (nitrides, oxides).

Поставленна цель достигаетс способом получени ультрадисперсных порошков , преимущественно с размерами частиц менее 1000 нм, включающим диспергирование струи расплава плазменными стру ми, в котором струю расплава и плазменные струи подвергают колебани м и од- новременно пропускают через них электрический ток; диспергирование провод т при гидродинамическом напоре в каждой плазменной струе 0,5-2000 величины гидродинамического напора струи расплава: диспергирование производ т при разности потенциалов между плазменными стру ми и струей расплава 15-700 В.This goal is achieved by the method of obtaining ultrafine powders, mainly with particle sizes less than 1000 nm, including dispersion of a melt jet by plasma jets, in which the melt jet and plasma jets subject to oscillations and simultaneously pass an electric current through them; dispersion is carried out at a hydrodynamic head in each plasma jet 0.5-2000 magnitude hydrodynamic pressure of the melt jet: dispersion is performed at a potential difference between the plasma jet and the melt jet 15-700 V.

Сущность изобретени заключаетс в следующемThe essence of the invention is as follows.

При наложении колебаний на струю расплава и плазменные струи (это могут быть колебани , вызванные действием акустического пол , магнитного пол , или вызываемые вибрацией отверсти , из которого вытекает стру расплава) и одновременном протекании через струю расплава электрического тока происходит дробление струи расплава на капли. При создании между плазменными стру ми и струей расплава определенной разности потенциалов в цепи стру расплава - капли расплава - плазменные струи образуютс микродуги.When oscillations are applied to the melt stream and plasma jets (these can be oscillations caused by the action of an acoustic field, a magnetic field, or holes caused by the vibration from which a jet of melt flows) and the electric current is flowed through the melt stream into droplets. When a certain potential difference is created in the circuit between the plasma jets and the melt jet, a melt jet — melt drops — plasma jets are formed by microguids.

На фиг 1 показана, физическа картина процесса, где 1 - сопло дл запуска струи металла, на которое накладываетс колебание вертикального и горизонтального направлени и к которому подведен полюс источника тока (не показан); 2 - стру расплавленного металла, разрывающа с на жидкие фракции-капли 3 под действием вибрации и перегрева протекающим по струе током, создающим зону 4, где протекает ток между капл ми металла; 5 - точка встречи воздушных плазменных струй и токовых каналов дуг от электродов плазмотронов 6.Fig. 1 shows a physical picture of the process, where 1 is a nozzle for driving a jet of metal onto which an oscillation of the vertical and horizontal direction is superimposed and to which a pole of the current source is connected (not shown); 2 — a stream of molten metal breaking to the liquid fractions droplets 3 under the action of vibration and overheating by the current flowing in the jet creating zone 4 where the current flows between the metal drops; 5 - the meeting point of the air plasma jets and current channels of the arcs from the electrodes of the plasma torch 6.

При протекании тока через капли 3 металла на каждой капле образуютс на короткое врем до ее разрушени анодное и катодное п тна. Истекающие из катодных иWhen current flows through the droplets 3 of the metal on each droplet, the anodic and cathode spots form for a short time until its destruction. Flowing from the cathode and

анодных п тен струи пара (т.н. катодные и анодные струи) ускор ют процесс разрушени капли. За счет мощности, выдел ющейс в п тнах, капл х практически мгновенно перегреваетс до температуры кипени и увлекаетс плазменными стру ми дл дальнейшего диспергировани и протекани химической реакции паров материала капли и газовой атмосферы. Далее в цепь тока включаетс друга капл и процесс повтор етс . anode spots of a steam jet (so-called cathode and anode streams) accelerate the process of breaking a drop. Due to the power released in the spots, the droplets almost instantly overheat to the boiling point and are entrained by the plasma jets for further dispersion and chemical reaction of the vapors of the droplet material and the gas atmosphere. Next, another drop is inserted into the circuit and the process repeats.

Таким образом процесс испарени расплава интенсифицируетс за счет увеличени поверхности тепло-массообмена, над которой испарение наиболее интенсивно.Thus, the process of melt evaporation is intensified by increasing the heat-mass transfer surface, over which evaporation is most intense.

Нестационарный характер процесса об- раэовани микродуг создает дополнительный источник акустических колебаний, способствующих диспергированию жидких капель и самой струи расплаваThe nonstationary nature of the process of micro-arc formation creates an additional source of acoustic oscillations that promote the dispersion of liquid droplets and the melt jet itself.

Следует отметить, что именно одновре- менное наложение колебаний на струю рас- плава, плазменные струи протекание электрического тока через струю расплава и плазменные струи обеспечивает возникновение микродуг в цепи плазменные струи- капли расплава-струи расплава, В результате выполнени этой операции цель изобретени достигаетс в решающей степени . Указанные новые отличительные признаки в аналогах и других технических решени х не вы влены.It should be noted that it is precisely the simultaneous imposition of oscillations on the melt stream, plasma jets, the flow of electric current through the melt stream and plasma jets ensures the emergence of microdigs in the circuit of the melt-jet jet of the melt circuit. As a result of this operation decisive degree. These new features in analogs and other technical solutions are not revealed.

При гидродинамическом напоре каждой плазменной струи менее 0,5 гидродинамического напора струи расплава эффективность диспергации струи расплава снижаетс , т.к. кинетическа энерги плазменной струи при таком соотношении напора не достаточна дл сдувани паровой рубашки и испар ющихс капель и их диспергации . При напоре плазменных струй бо- лее чем в 2000 раз превышающие напор струи расплава горени микродуг на капл х расплава становитс неустойчивым и производительность процесса снижаетс .When the hydrodynamic pressure of each plasma jet is less than 0.5 of the hydrodynamic pressure of the melt jet, the dispersion efficiency of the melt jet decreases, since The kinetic energy of the plasma jet at this ratio of head is not sufficient to blow off the steam jacket and evaporating droplets and their dispersion. With a pressure of plasma jets more than 2000 times greater than the pressure of the jet of the melt, the microdig on the drops of the melt becomes unstable and the productivity of the process decreases.

При напр жении в системе струи плаз- мы - стру металла менее 15В существование даже одной микродуги невозможно. Увеличение напр жени выше 700 В нецелесообразно , т.к. возникающий при таком напр жении ток приводит к разрушению струи металла у ее корн и нарушению процесса диспергации в режиме существовани микродуг. В предлагаемом способе, в отличие от прототипа, скорость испарени расплава увеличиваетс за счет увеличени испарени расплава путем дроблени струи расплава на капли с помощью наложени механических колебаний на струю расплава и возрастает скорость испарени с поверхности каждой капли из-за горени микродугWith a voltage in the system of a plasma jet — a jet of metal less than 15 V, the existence of even one micro-arc is impossible. An increase in voltage above 700 V is impractical, since The current arising from such a voltage leads to the destruction of the metal jet at its root and disruption of the process of dispersion in the mode of existence of microarcs. In the proposed method, unlike the prototype, the melt evaporation rate is increased by increasing the melt evaporation by splitting the melt jet into droplets by applying mechanical vibrations to the melt jet and the evaporation rate from the surface of each droplet increases due to microarches.

между струей расплава, капл ми расплава и плазменными стру ми.between the melt jet, the melt droplets and the plasma jet.

Предложенный способ осуществл ют следующим образом (фиг. 2)The proposed method is carried out as follows (Fig. 2)

Металл расплавл ют в плавильной камере 7, далее расплав подают в дозатор 8, где он перегреваетс на 10-40% выше температуры плавлени . Затем расплав подают через патрубок 9 в реактор 10. Одновременно с подачей расплава включают электродуговые плазмотроны 6 и вибратор 11. В реакторе 10 на струю расплава направл ют плазменные струи из плазмотронов 6 При протекании электрического тока через электроды плазмотронов, плазменные струи, крупные капли расплава металла и струю расплава металла происходит диспергаци струи расплава. Перечисленные процессы в зависимости от химического состава газовой атмосферы в реакторе могут сопровождатьс как конденсацией паров металла с образованием металлических частиц, так и химическими реакци ми, ведущими к образованию оксидов, нитридов или других сое- динений как в газовой, так и в конденсированной фазе. Затем мелкодисперсные частицы целевого порошка в газодисперсном потоке выход т из реактора и фильтруютс известным способомThe metal is melted in the melting chamber 7, then the melt is fed to the dispenser 8, where it is overheated by 10-40% above the melting point. Then the melt is fed through the pipe 9 into the reactor 10. Simultaneously with the melt feed, electric arc plasma torches 6 and a vibrator 11 are turned on. In reactor 10 plasma jets from plasma torches 6 are directed to the melt stream. Electric current flows through plasma torches electrodes, plasma jets, large drops of metal melt and a jet of molten metal disperses the jet of melt. These processes, depending on the chemical composition of the gas atmosphere in the reactor, can be accompanied by both condensation of metal vapors with the formation of metal particles and chemical reactions leading to the formation of oxides, nitrides or other compounds in both the gas and the condensed phase. Then, fine particles of the target powder in a gas-dispersed stream exit the reactor and are filtered in a known manner.

Повышение производительности процесса диспергации достигаетс увеличением поверхности контакта расплава и газа-диспергатора путем дроблени струм металла на капли; более интенсивным испарением капель за счет их перегрева электродными п тнами микродуг, образующихс при протекании тока по зоне протекани струи металла, капель расплава и плазменных струй, из-за непрерывно возобновл ющихс поверхностей тепло-массообмена на границе струи расплава, капли металла, плазменные струи; взаимодействием эффектов изменени формы поверхности струи расплава при ее дроблении за счет протекани электрического тока и изменени формы струи при ее дроблении за счет гидродинамического воздействи плазменных струй и наложени колебаний.Improving the performance of the dispersion process is achieved by increasing the contact surface of the melt and the gas dispersant by crushing the metal jet into droplets; more intensive evaporation of droplets due to their overheating by electrode spots of micro-arc generated when current flows through the flow zone of the metal jet, melt drops and plasma jets, due to the continuously renewed heat-mass transfer surfaces at the interface of the melt jet, metal drops, plasma jets; the interaction of the effects of changing the shape of the surface of the melt jet when it is crushed due to the flow of electric current and the change in the shape of the jet when it is crushed due to the hydrodynamic effect of plasma jets and the imposition of oscillations.

Дл получени металлических порошков , а также порошков более сложного химического состава (оксидов, нитридов) газова атмосфера в реакторе может быть получена добавлением азота, водорода, аргона , воздуха, кислородаTo obtain metal powders, as well as powders of a more complex chemical composition (oxides, nitrides), the gas atmosphere in the reactor can be obtained by adding nitrogen, hydrogen, argon, air, oxygen

При получении оксидов металлов примен етс плазма кислород-воздух с содержанием кислорода, обеспечивающим полное окисление паров металла,In the preparation of metal oxides, oxygen-air plasma with an oxygen content is used, which ensures the complete oxidation of metal vapors,

Пример Использовали аппарат, схематически показанный на фиг.2. АлюминийExample The apparatus used is shown schematically in FIG. Aluminum

плавили методом индукционного нагрева в плавильной камере 7. далее расплав подавали в дозатор 8. В дозаторе расплав перегревали до 1000-1100 К и подавали затем через патрубок 9 в реактор 10. Одновремен- но с подачей расплава включили вибратор 11 и три электродуговых плазмотрона 6. Включили подачу газа-реагента (кислорода или азота). При получении порошка оксида алюмини в качестве плазмообразующего газа использовали воздух: при получении ультрадисперсного порошка нитрида алюмини в качестве плазмообразующего газа использовали азот.melted by the method of induction heating in the melting chamber 7. then the melt was fed to the metering unit 8. In the metering unit, the melt was heated to 1000–11100 K and then fed through pipe 9 to the reactor 10. Simultaneously with the melt feed, the vibrator 11 and three electric arc plasmatrons 6 were turned on. The reagent gas (oxygen or nitrogen) was turned on. When producing alumina powder, air was used as a plasma-forming gas: nitrogen was used as a plasma-forming gas in the preparation of ultrafine aluminum nitride powder.

Полученные ультрадисперсные порош- ки оксида алюмини или нитрида алюмини с размерами частиц 10-400 нм улавливали на рукзвнбм фильтре. Режимы ведени процесса приведены в таблиц.The resulting ultrafine powders of aluminum oxide or aluminum nitride with particle sizes of 10–400 nm were captured on a hand-held filter. Process modes are listed in the tables.

П р и м е р 1. Технологические парамет- ры процесса соответствуют режиму 1 таблицы . Разность потенциалов между стру ми плазмы и струей расплава устанавливали 100 В. Отношение гидродинамического напора плазменной струи Аз и гидродинами- ческому напору струи расплава At составило 0,43. т.е. менее 0,5. При таком отношении Aa/Ai эффективность дисперга- ции струи расплава падает, в получаемом порошке оксида алюмини наблюдаютс крупные частицы с размерами более 1000 нм, что делает тгрбдукт некондиционным.PRI me R 1. The technological parameters of the process correspond to mode 1 of the table. The potential difference between the plasma jet and the melt jet was set to 100 V. The ratio of the hydrodynamic pressure of the plasma jet Az and the hydrodynamic pressure of the melt jet At was 0.43. those. less than 0.5. At this ratio, Aa / Ai, the efficiency of dispersion of the melt jet decreases, and large particles larger than 1000 nm are observed in the resulting alumina powder, which makes the convex substandard.

П р и м е р 2. Технологические параметры процесса соответствуют режиму 2 таблицы . Разность потенциалов между стру ми плазмы и струей расплава устанавливали равной 100 В. Отношение гидродинамического напора плазменной струи Аг и гидродинамическому напору струи расплава AI составило 0,5. При таких параметрах про- цесса обеспечиваютс услови дисперга- ции, при которых в продукте отсутствуют частицы оксида алюмини с размеров более 1000 нм.PRI mme R 2. Technological parameters of the process correspond to the mode 2 of the table. The potential difference between the plasma jet and the melt jet was set to 100 V. The ratio of the hydrodynamic pressure of the plasma jet Ar and the hydrodynamic pressure of the melt jet AI was 0.5. With such process parameters, dispersion conditions are provided where there are no alumina particles with sizes greater than 1000 nm in the product.

П р и м е р 3. Параметры процесса соот- ветствуют режиму 3 таблицы. Отношение гидродинамических напоров Аг/Ai составл ет 1000, разность потенциалов между стру ми плазмы и струей расплава 1000 В. При таких параметрах процесса обеспечи- ваютс услови диспергации, при которых в продуктах отсутствует частицы оксида алюмини с размеров более 1000 нм.PRI me R 3. The process parameters correspond to mode 3 of the table. The ratio of the hydrodynamic pressure of Ar / Ai is 1000, the potential difference between the plasma jets and the melt jet is 1000 V. With such process parameters, dispersion conditions are ensured, in which aluminum oxide particles with sizes greater than 1000 nm are absent in the products.

П р и м е р 4. Параметры процесса соответствуют режиму 4 таблицы. Отношение гидродинамических напоров Aa/Ai соответствует 2000. разность потенциалов между струей расплава и плазменными стру ми 1000 В. При таких параметрах ведени процессе весь получаемый порошок вл етс PRI me R 4. The process parameters correspond to mode 4 of the table. The ratio of hydrodynamic heads Aa / Ai corresponds to 2000. The potential difference between the melt jet and plasma jets is 1000 V. With these process parameters, the whole powder is

ультрадисперсным, т.е. в продукте отсутствуют частицы размерами более 1000 нм.ultrafine, i.e. There are no particles larger than 1000 nm in the product.

П р и м е р 5. Параметры процесса соответствуют режиму 5 таблицы. Отношение гидродинамических параметров Аг/Ai со- стэвл ет2100, т.е. превышает 2000-граничное значение. Разность потенциалов между струей расплава и плазменными стру ми поддерживали 100 В. В таком режиме ведени процесса выход ультрадисперсного порошка снижаетс , т.к. горение микродуг на капл х расплава становитс неустойчивым, и в продукте по вл ютс крупные частицы размером более 1000 нм.PRI me R 5. The process parameters correspond to the mode 5 of the table. The ratio of the hydrodynamic parameters Ar / Ai is ω = 2100, i.e. exceeds the 2000 limit value. The potential difference between the melt stream and plasma jets was maintained at 100 V. In this mode of process control, the yield of the ultrafine powder is reduced, since The microdig burning on the melt drops becomes unstable, and large particles larger than 1000 nm appear in the product.

П р и м е р 6. Параметры процесса соответствуют режиму 6 таблицы. Отношение гидродинамических напоров Aa/Ai составило 22,5, разность потенциалов между струей расплава и плазменными стру ми поддерживали 12 В. В таком режиме ведени процесса образование микродуг на капл х расплава прекращаетс и интенсивность диспергации расплава резко падает. В продукте наблюдаетс крупные частицы порошка с размерами более 1000 нм.PRI me R 6. The process parameters correspond to the mode 6 of the table. The ratio of the hydrodynamic heads Aa / Ai was 22.5, the potential difference between the melt jet and plasma jets was maintained at 12 V. In this mode of conducting the process, the formation of microarks on the melt drops ceases and the melt dispersion intensity drops sharply. Coarse powder particles with sizes greater than 1000 nm are observed in the product.

Пример. Параметры процесса соответствуют режиму 7 таблицы. Отношение гидродинамических напоров Аг/Ai составл ло 22.5. разность потенциалов между струей расплава и плазменными стру ми 15 В. В таком режиме ведени процесса весь получаемый порошок вл етс ультрадисперсным , т.е. в продукте отсутствуют частицы с размерами более 1000 нм.Example. The process parameters correspond to the mode 7 of the table. The ratio of the hydrodynamic pressure Ar / Ai was 22.5. the potential difference between the melt stream and the plasma jets is 15 V. In this mode of operation, all the resulting powder is ultrafine, i.e. in the product there are no particles with sizes greater than 1000 nm.

Примере. Параметры процесса соответствуют режиму 8 таблицы. Отношение гидродинамических напоров Aa/Ai составило 22.5. Разность потенциалов между струей расплава и плазменными стру ми 700 В. При таких параметрах ведени процесса весь полученный порошок вл етс ультрадисперсйым, т.е. в продукте отсутствуют частицы размерами более 1000 нм.Example The process parameters correspond to mode 8 of the table. The ratio of hydrodynamic pressure Aa / Ai was 22.5. The potential difference between the melt stream and the plasma jets is 700 V. With such process parameters, all the obtained powder is ultradisperse, i.e. There are no particles larger than 1000 nm in the product.

П р и м е р 9. Параметры процесса соответствуют режиму 9 таблицы. Отношение гидродинамических напоров Аг/Ai составл ло 22.5, разность потенциалов между струей расплава и плазменными стру ми поддерживали 720 В. При таком режиме ведени процесса происходит разрушение всего объема струи металла (от точки соприкосновени с ней плазменной струи до корн ), происходит интенсивное разбрызгивание металла, образование микродуг прекращаетс , продукт загр зн етс крупными частицами металла и его качество снижаетс . В порошке оксида алюмини по вл етс фракци частиц с размером более 1000 нм.PRI me R 9. The process parameters correspond to the mode 9 of the table. The Ar / Ai hydrodynamic pressure ratio was 22.5, the potential difference between the melt jet and plasma jets was maintained at 720 V. With this mode of process control, the entire volume of the metal jet (from the point of contact with the plasma jet to the root) is destroyed; the formation of microarc ceases, the product is contaminated with large metal particles and its quality is reduced. In an alumina powder, a fraction of particles larger than 1000 nm appears.

ПримерЮ. Параметры процесса соответствуют режиму 10 таблицы. Отношвние гидродинамических напоров Aa/Ai составило 23, разность потенциалов между струей расплава и стру ми плазмы 120 В. В качестве плаэмообразующего газа использовали азот. На выходе сопла плазмотрона к плазменной азотной струе дополнительно примешивали требуемое дл химической реакции количество азота.An example. The process parameters correspond to the mode 10 of the table. The ratio of the hydrodynamic heads Aa / Ai was 23, the potential difference between the melt jet and the plasma jets was 120 V. Nitrogen was used as the plasma-forming gas. At the exit of the plasma torch nozzle, the amount of nitrogen required for the chemical reaction was further mixed into the plasma nitrogen stream.

При таких параметрах ведени процее- са получили ультрадисперсный порошок нитрида алюмини с размерами 10-80 нм.With such parameters of process control, ultrafine aluminum nitride powder with sizes of 10-80 nm was obtained.

Производительность процесса при указанных режимах его ведени составила 680-136 кг/ч по целевому продукту ультрадисперсному порошку. Выход ультрадисперсного порошка оксида алюмини на единицу мощности составил 7,52-1,7 кг/кВт-ч, что примерно в 110-24 раза выше, чем у способа-прототипа.The productivity of the process under the specified conditions of its management was 680-136 kg / h for the target product ultrafine powder. The yield of ultrafine alumina powder per unit of power was 7.52-1.7 kg / kWh, which is about 110–24 times higher than that of the prototype method.

Примечание Б режимах 156 более 1000 нмNote B modes 156 more than 1000 nm

9 в продукте по вл ютс частицы оксида алюмини с размером9 alumina particles with size

Claims

1. A method for producing ultrafine powders, preferably with particle sizes less than 1000 nm, including dispersion of a melt jet by plasma jets, characterized in that, in order to improve the performance of the process, the melt jet and plasma jets subject to oscillations and simultaneously pass an electric current through them .

2. A method according to claim 1, characterized in that the dispersion is carried out at a hydrodynamic pressure in each plasma jet equal to 0.5-2000 times the hydrodynamic pressure of the melt jet,

3. A method according to claims 1 and 2, characterized in that the dispersion is carried out at a potential difference between the melt stream and plasma jets equal to 15-700 B.

FIG. i