RU2393269C1 - Facility for application of coating by electric explosion of foil - Google Patents
Facility for application of coating by electric explosion of foil Download PDFInfo
- Publication number
- RU2393269C1 RU2393269C1 RU2009116088/02A RU2009116088A RU2393269C1 RU 2393269 C1 RU2393269 C1 RU 2393269C1 RU 2009116088/02 A RU2009116088/02 A RU 2009116088/02A RU 2009116088 A RU2009116088 A RU 2009116088A RU 2393269 C1 RU2393269 C1 RU 2393269C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage electrode
- truncated cone
- foil
- external
- exploding foil
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию в области нанотехнологий для создания мелкодисперсных и наноразмерных металлических порошков, а также к нанесению металлических покрытий и может найти применение в машиностроительной, приборостроительной, радио- и электронной промышленности. На сегодняшний день известны различные устройства для нанесения покрытия электрическим взрывом фольги, в частности №1482246, кл. С23С 14/32, опубл. 1995.02.09.The invention relates to equipment in the field of nanotechnology for the creation of finely dispersed and nanoscale metal powders, as well as to the deposition of metal coatings and can find application in machine-building, instrument-making, radio and electronic industries. To date, various devices are known for coating with an electric explosion of foil, in particular No. 1482246, class.
Сущность изобретения состоит в том, что центральный электрод и межэлектродный изолятор расположены относительно кольцевого электрода на расстоянии h, выбираемом из выражения 0,1R<h<(R-r), где R и r - соответственно внутренний радиус кольцевого электрода и радиус центрального электрода. Благодаря этому снижается неравномерность распределения плотности тока и выделения энергии по радиусу фольги. Это, в свою очередь, способствует более равномерному разрушению фольги и однородности образующихся продуктов взрыва. Наличие сопла Лаваля способствует дальнейшему диспергированию и доиспарению жидкой фазы в пароплазменном потоке. На срезе сопла Лаваля установлен цилиндрический насадок, стенки которого перфорированы. Наличие перфорации способствует выравниванию профиля скоростей потока продуктов взрыва, улучшению равномерности их осаждения на подложке и увеличению площади равномерного по толщине покрытия.The essence of the invention lies in the fact that the central electrode and the interelectrode insulator are located relative to the ring electrode at a distance h selected from the expression 0.1R <h <(R-r), where R and r are the inner radius of the ring electrode and the radius of the central electrode, respectively. Due to this, the uneven distribution of current density and energy release along the radius of the foil is reduced. This, in turn, contributes to a more uniform destruction of the foil and the uniformity of the resulting explosion products. The presence of a Laval nozzle contributes to further dispersion and further evaporation of the liquid phase in the vapor-plasma flow. A cylindrical nozzle, the walls of which are perforated, is installed on a section of the Laval nozzle. The presence of perforation helps to equalize the velocity profile of the flow of explosion products, improve the uniformity of their deposition on the substrate and increase the area of uniform coating thickness.
Рассматриваемое устройство предназначено для улучшения качества покрытия за счет повышения равномерности распределения конденсата по поверхности подложки и увеличение площади наносимого покрытия. Но отсутствие надежного электрического контакта между центральным электродом и взрывающейся фольгой не обеспечивает должной стабильности возникновения и протекания электрического взрыва фольги, что, в свою очередь, сказывается на однородности дисперсности металлического порошка и качестве покрытия. Также успешная работоспособность данного устройства возможна при малых геометрических размерах взрывающейся фольги.The device in question is intended to improve the quality of the coating by increasing the uniformity of the distribution of condensate on the surface of the substrate and increasing the area of the applied coating. But the lack of reliable electrical contact between the central electrode and the exploding foil does not provide adequate stability for the occurrence and occurrence of an electric explosion of the foil, which, in turn, affects the uniformity of the dispersion of the metal powder and the quality of the coating. Also, the successful operation of this device is possible with small geometric dimensions of the exploding foil.
Наиболее близким из известных технических решений является устройство для нанесения покрытий электрическим взрывом фольги, содержащее центральный и наружный высоковольтные электроды (ВВЭ), установленные коаксиально в изоляции, и дополнительный цилиндрический высоковольтный электрод, установленный между основными электродами коаксиально им и изолированным от основных электродов. (№2026415 (13), кл. 6 С23С 14/32, опубл. 1995.01.09).The closest known technical solutions is a device for coating with an electric foil explosion, containing a central and external high-voltage electrodes (BBE) installed coaxially in isolation and an additional cylindrical high-voltage electrode installed between the main electrodes coaxially with it and isolated from the main electrodes. (No. 2026415 (13),
Недостатком данного устройства является невысокая дисперсность получаемых металлических порошков, недостаточная однородность наносимого покрытия в силу того, что заведомо отсутствует надежный электрический контакт между взрывающейся фольгой и дополнительным высоковольтным электродом, образование микродуг носит локальный характер, ток разряда радиально несимметричен, взрыв фольги неоднороден.The disadvantage of this device is the low dispersion of the obtained metal powders, insufficient uniformity of the coating due to the fact that there is obviously no reliable electrical contact between the exploding foil and the additional high-voltage electrode, the formation of microarcs is local in nature, the discharge current is radially asymmetric, and the foil explosion is inhomogeneous.
Техническим результатом изобретения является увеличение дисперсности металлического порошка, повышение однородности и улучшение качества наносимого покрытия, увеличение производительности процесса за счет создания квазиоднородного взрыва фольги и формирования высокоскоростного однородного потока мелкодисперсного металлического порошка.The technical result of the invention is to increase the dispersion of the metal powder, increase the uniformity and improve the quality of the applied coating, increase the productivity of the process by creating a quasihomogeneous explosion of the foil and forming a high-speed uniform flow of finely divided metal powder.
Поставленный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство для нанесения покрытий электрическим взрывом фольги, содержащее центральный и наружный высоковольтные электроды, изолированные друг от друга и установленные коаксиально, дополнительный цилиндрический высоковольтный электрод и сопло, согласно изобретению снабжено механически прочным диэлектрическим цилиндром, сопло выполнено в виде сопла Лаваля с внешней фаской, центральный высоковольтный электрод выполнен в виде стержня со сквозным соосным каналом, наружный высоковольтный электрод выполнен в виде полого цилиндра с внутренней фаской на торце, дополнительный высоковольтный электрод выполнен в виде кольца с периферийной частью в виде усеченного конуса и симметрично закрепленных на его поверхности стержней со сквозными соосными каналами, при этом механически прочный диэлектрический цилиндр выполнен со сквозными отверстиями для размещения стержней дополнительного высоковольтного электрода, симметрично расположенными относительно главной оси диэлектрического цилиндра, и с профилем и размерами торца, аналогичными профилю и размерам взрывающейся фольги, которая выполнена в виде плоского кольца с усеченным конусом, причем взрывающаяся фольга расположена на торце механически прочного диэлектрического цилиндра, дополнительный высоковольтный электрод периферийной частью в виде усеченного конуса расположен на центральной части усеченного конуса взрывающейся фольги, наружный высоковольтный электрод расположен на боковой поверхности диэлектрического цилиндра таким образом, что периферийная часть усеченного конуса взрывающейся фольги расположена на поверхности внутренней фаски наружного высоковольтного электрода, диэлектрический цилиндр с взрывающейся фольгой и электродами установлен на торце сопла Лаваля, причем поверхность внешней фаски сопла Лаваля, периферийная часть усеченного конуса взрывающейся фольги и поверхность внутренней фаски наружного высоковольтного электрода являются сопряженными, а сквозные каналы центрального высоковольтного электрода и стержней дополнительного высоковольтного электрода предназначены для подачи газа в полость сопла Лаваля.The technical result is achieved by the fact that the proposed device for coating with an electric explosion of foil, containing a central and external high-voltage electrodes isolated from each other and installed coaxially, an additional cylindrical high-voltage electrode and a nozzle, according to the invention is equipped with a mechanically strong dielectric cylinder, the nozzle is made in the form Laval nozzles with an external chamfer, the central high-voltage electrode is made in the form of a rod with a through coaxial channel, n the external high-voltage electrode is made in the form of a hollow cylinder with an internal chamfer at the end face, the additional high-voltage electrode is made in the form of a ring with a peripheral part in the form of a truncated cone and rods with through coaxial channels symmetrically mounted on its surface, while the mechanically strong dielectric cylinder is made with through holes for placement of rods of an additional high-voltage electrode, symmetrically located relative to the main axis of the dielectric cylinder, and with a profile m and end dimensions similar to the profile and dimensions of the exploding foil, which is made in the form of a flat ring with a truncated cone, and the exploding foil is located on the end face of a mechanically strong dielectric cylinder, an additional high-voltage electrode with a peripheral part in the form of a truncated cone is located on the central part of the truncated cone of the exploding foil , the external high-voltage electrode is located on the side surface of the dielectric cylinder so that the peripheral part of the truncated cone An exploding foil is located on the surface of the inner chamfer of the external high-voltage electrode, a dielectric cylinder with an exploding foil and electrodes is mounted on the end of the Laval nozzle, the surface of the external chamfer of the Laval nozzle, the peripheral part of the truncated cone of the exploding foil and the surface of the inner chamfer of the external high-voltage electrode are conjugated, and through channels of the central high-voltage electrode and the rods of the additional high-voltage electrode are designed to supply gas and into the cavity of the Laval nozzle.
Применение центрального высоковольтного электрода, выполненного в виде стержня со сквозным соосным каналом, позволяет обеспечить надежный электрический контакт с центральной частью взрывающейся фольги в виде плоского кольца и протекание газа через сквозной канал в полость сопла Лаваля.The use of a central high-voltage electrode made in the form of a rod with a through coaxial channel allows reliable electrical contact with the central part of the exploding foil in the form of a flat ring and gas flow through the through channel into the cavity of the Laval nozzle.
Выполнение наружного высоковольтного электрода в виде полого цилиндра с внутренней фаской на торце обеспечивает надежный электрический контакт с периферийной частью большего диаметра взрывающейся фольги, выполненной в виде усеченного конуса, путем создания прижимного усилия сопряженных поверхностей внутренней фаски наружного высоковольтного электрода, периферийной частью большего диаметра взрывающейся фольги, и поверхности внешней фаски торца сопла Лаваля.The implementation of the outer high-voltage electrode in the form of a hollow cylinder with an inner chamfer at the end provides reliable electrical contact with the peripheral part of the larger diameter of the exploding foil, made in the form of a truncated cone, by creating a clamping force of the mating surfaces of the inner chamfer of the outer high-voltage electrode, the peripheral part of the larger diameter of the exploding foil, and the surface of the external facet of the end face of the Laval nozzle.
Применение среднего высоковольтного электрода в виде кольца, на поверхности которого симметрично закреплены стержни со сквозными соосными каналами, образуя корончатую конфигурацию, позволяет осуществить надежный электрический контакт с периферийной частью взрывающейся фольги в виде плоского кольца и центральной частью меньшего диаметра взрывающейся фольги в виде усеченного конуса путем создания прижимного усилия сопряженных поверхностей кольца электрода периферийной частью взрывающейся фольги в виде плоского кольца, центральной частью взрывающейся фольги в виде усеченного конуса и торца диэлектрического цилиндра. Сквозные каналы в стержнях обеспечивают протекание газа в полость сопла Лаваля. Использование среднего электрода корончатой конфигурации позволяет расположить его на торце и в теле диэлектрического цилиндра, не нарушая условий электрической изоляции электродов и диэлектрических свойств цилиндра.The use of a medium high-voltage electrode in the form of a ring, on the surface of which rods with through coaxial channels are symmetrically fixed, forming a crown configuration, allows reliable electrical contact with the peripheral part of the exploding foil in the form of a flat ring and the central part of the smaller diameter of the exploding foil in the form of a truncated cone by creating pressing force of the mating surfaces of the electrode ring by the peripheral part of the exploding foil in the form of a flat ring, centrally exploding foil part frusto-conical and the end face of the dielectric cylinder. Through channels in the rods allow gas to flow into the cavity of the Laval nozzle. Using the middle electrode of the crown configuration allows you to place it on the end and in the body of the dielectric cylinder, without violating the conditions of electrical insulation of the electrodes and the dielectric properties of the cylinder.
Выполнение взрывающейся фольги, состоящей из двух частей, одна часть которой представляет собой плоское кольцо, другая - усеченный конус, которые, с применением соответствующей прототипу электрической схемы, взрываются одновременно, обеспечивает повышение дисперсности металлического порошка вследствие создания квазиоднородного взрыва фольги и высокоскоростного взаимодействия потоков дисперсного металла от соответствующих частей взрывающейся фольги, распространяющихся под углом друг к другу. При непосредственном взаимодействии между собой мелкодисперсных металлических частиц, находящихся в расплавленном, жидкостном состоянии, происходит дальнейшее дробление и диспергирование последних, уносимых газовым потоком. Использование инертного газа, протекающего через сквозные каналы электродов, позволяет предотвратить окисление частиц металла и создать гетерогенный, газометаллический, однородный поток, обладающий высокой скоростью распространения и равенством профиля скорости потока благодаря наличию сопла Лаваля, что обеспечивает повышение однородности и улучшение качества наносимого покрытия, а также увеличение производительности процесса.The implementation of an exploding foil, consisting of two parts, one part of which is a flat ring, the other is a truncated cone, which, using the corresponding prototype electrical circuit, explode at the same time, provides increased dispersion of the metal powder due to the creation of a quasihomogeneous explosion of the foil and high-speed interaction of the flows of dispersed metal from the corresponding parts of the exploding foil, extending at an angle to each other. With direct interaction between each other finely dispersed metal particles in a molten, liquid state, further crushing and dispersion of the latter carried away by the gas stream occurs. The use of an inert gas flowing through the through channels of the electrodes prevents the oxidation of metal particles and creates a heterogeneous, gas-metal, homogeneous flow with a high propagation velocity and equality of the flow velocity profile due to the presence of a Laval nozzle, which provides increased uniformity and improved quality of the applied coating, as well as increase process performance.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция устройства для нанесения покрытия электрическим взрывом фольги, на фиг.2 представлен внешний вид и конструкция среднего высоковольтного электрода корончатой конфигурации, на фиг.3 представлена технология сборки узла среднего электрода.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the design of a device for coating by electric explosion of a foil, figure 2 shows the appearance and design of the medium high-voltage electrode of a crown configuration, figure 3 shows the assembly technology of the node of the middle electrode.
Взрывающаяся фольга, состоящая из двух частей, выполненных в виде плоского кольца 1 и в виде усеченного конуса 2, располагается на торце диэлектрического цилиндра 3. Центральный высоковольтный электрод 4 в виде стержня со сквозным соосным каналом 5 устанавливается в центральном сквозном отверстии 6 диэлектрического цилиндра 3, при этом обеспечивается каким-либо известным способом надежный электрический контакт с взрывающейся фольгой в виде плоского кольца 1. Средний высоковольтный электрод 7 корончатой конфигурации, выполненный в виде кольца 8, на поверхности которого симметрично закреплены стержни 9 со сквозными соосными каналами 10, располагается так, что стержни 9 устанавливаются в соответствующих сквозных отверстиях 11, симметрично расположенных относительно главной оси диэлектрического цилиндра 3. Кольцо 8 располагается одновременно на наружной части взрывающейся фольги в виде плоского кольца 1 и периферийной части меньшего диаметра взрывающейся фольги в виде усеченного конуса 2, образуя прижимным усилием к торцу диэлектрического цилиндра 3 надежный электрический контакт. Наружный высоковольтный электрод 12, выполненный в виде полого цилиндра с внутренней фаской 13 на торце, устанавливается на боковой поверхности диэлектрического цилиндра 3 таким образом, что периферийная часть взрывающейся фольги в виде усеченного конуса 2 большего диаметра располагается на внутренней фаске 13 наружного высоковольтного электрода 12. Представленная конструкция устанавливается на торце сопла Лаваля 14, имеющего внешнюю фаску 15, таким образом, что при наличии прижимного усилия обеспечивается надежный электрический контакт периферийной части большего диаметра взрывающейся фольги в виде усеченного конуса 2 с наружным высоковольтным электродом 12 и соплом Лаваля 14. Кроме того, на торце диэлектрического цилиндра 3 имеется кольцевая выточка, в которой запрессовано заподлицо металлическое кольцо 16 для обеспечения надежного электрического контакта между средним высоковольтным электродом 7 и взрывающейся фольгой 1 и 2. Высоковольтные электроды 4, 7 и 12 включены в электрическую схему, состоящую из двух разрядных контуров, причем средний высоковольтный электрод 7 заземлен, а высоковольтные электроды 4 и 12 имеют положительный потенциал относительно земли.An exploding foil, consisting of two parts made in the form of a
Устройство работает следующим образом. Через сквозной канал 5 в центральном высоковольтном электроде 4 и сквозные каналы 10 в стержнях 9 среднего высоковольтного электрода 7 в полость сопла Лаваля 14 подается от внешнего источника газ (на фиг.1 показаны стрелками) и формируется стационарный газовый поток. При подаче высокого напряжения на электроды 4 и 7 от первого емкостного накопителя энергии возникает разрядный ток, проходящий радиально через взрывающуюся фольгу, выполненную в виде плоского кольца 1. При подаче высокого напряжения на электроды 12 и 7 от второго емкостного накопителя энергии возникает разрядный ток, проходящий радиально через взрывающуюся фольгу, выполненную в виде усеченного конуса 2. Одновременная подача высокого напряжения вызывает одновременное возникновение и протекание разрядных токов. Физические процессы, происходящие в плоском кольце 1 и в усеченном конусе 2 взрывающейся фольги, будут происходить параллельно и одновременно при соответствующих параметрах электрических контуров и геометрических размерах плоского кольца 1 и усеченного конуса 2 взрывающейся фольги, и, следовательно, протекание электрического взрыва взрывающейся фольги, выполненной в виде плоского кольца 1 и усеченного конуса 2, также будет проходить одновременно. Взаимодействие распространяющихся под углом друг к другу продуктов взрыва фольги в виде мелкодисперсных металлических частиц способствует их дальнейшему диспергированию и созданию однородного мелкодисперсного потока. Мелкодисперсные частицы металлического порошка вовлекаются в предварительно созданный стационарный газовый поток в полости сопла Лаваля 14, где происходит выравнивание профиля скоростей потока и увеличение скорости истечения, что способствует повышению качества напыления.The device operates as follows. Through the
Таким образом, применение данного устройства обеспечивает увеличение дисперсности металлического порошка, повышение однородности и улучшение качества наносимого покрытия, увеличение производительности процесса за счет создания квазиоднородного взрыва фольги и формирования высокоскоростного однородного потока мелкодисперсного металлического порошка.Thus, the use of this device provides an increase in the dispersion of the metal powder, an increase in uniformity and an improvement in the quality of the applied coating, an increase in the productivity of the process due to the creation of a quasihomogeneous explosion of the foil and the formation of a high-speed uniform flow of finely divided metal powder.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009116088/02A RU2393269C1 (en) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | Facility for application of coating by electric explosion of foil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009116088/02A RU2393269C1 (en) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | Facility for application of coating by electric explosion of foil |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2393269C1 true RU2393269C1 (en) | 2010-06-27 |
Family
ID=42683639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009116088/02A RU2393269C1 (en) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | Facility for application of coating by electric explosion of foil |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2393269C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478732C1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Composite electrically blasted conductor for blast deposition of coatings or metal and alloy surface blast alloying |
RU2526334C1 (en) * | 2013-01-10 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "НИИЭФА им. Д.В.Ефремова" (ОАО "НИИЭФА") | Device to apply coats by means of electric explosion of foil (versions) |
-
2009
- 2009-04-27 RU RU2009116088/02A patent/RU2393269C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478732C1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Composite electrically blasted conductor for blast deposition of coatings or metal and alloy surface blast alloying |
RU2526334C1 (en) * | 2013-01-10 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "НИИЭФА им. Д.В.Ефремова" (ОАО "НИИЭФА") | Device to apply coats by means of electric explosion of foil (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8307780B2 (en) | Electrostatic coating apparatus | |
WO2014157491A1 (en) | Plasma spraying device | |
RU2393269C1 (en) | Facility for application of coating by electric explosion of foil | |
CN111937116A (en) | Partially sealed ion guide and ion beam deposition system | |
KR100947028B1 (en) | Nonconductor Electrostatic Spray Apparatus and Method Thereof | |
RU2378414C1 (en) | Device for plating by electric blasting of foil (versions) | |
CN109578233B (en) | Ablation type pulse plasma propeller based on multi-anode electrode structure | |
US3985297A (en) | Powder painting apparatus | |
US10604830B2 (en) | Wire guides for plasma transferred wire arc processes | |
CN110996489B (en) | Plasma spraying device | |
RU2009102170A (en) | METHOD FOR PRODUCING NANOPARTICLES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2393268C1 (en) | Facility for application of coating by electric explosion of foil | |
RU2449051C1 (en) | Device for application of coatings with electric foil explosion | |
RU115359U1 (en) | DEVICE FOR ELECTRIC BLASTING OF METAL COATINGS ON CONTACT SURFACES | |
RU2449945C1 (en) | Device for application of coat by foil electric exploding | |
KR101779984B1 (en) | Plasma nozzle | |
CN110681505B (en) | Electric spraying device | |
RU2394938C1 (en) | Facility for application of coating by electric explosion of foil | |
JP6573276B2 (en) | Thin film generator using magnetized coaxial plasma generator | |
RU2449052C1 (en) | Device for application of coatings with electric foil explosion | |
US8319137B2 (en) | Vacuum switch tube | |
KR20180008166A (en) | Spark discharge generator and process for preparing nanoparticle structure using same | |
CN1242720A (en) | Improved plasma transferred wire arc thermal spray apparatus and method | |
RU115358U1 (en) | DEVICE FOR ELECTRIC BLASTING OF METAL COATINGS ON CONTACT SURFACES | |
KR101093715B1 (en) | Nano or micro particle dispersion?adhesion apparatus and method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110428 |