RU2812290C1 - Device for producing tungsten carbide powder - Google Patents
Device for producing tungsten carbide powder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812290C1 RU2812290C1 RU2023116408A RU2023116408A RU2812290C1 RU 2812290 C1 RU2812290 C1 RU 2812290C1 RU 2023116408 A RU2023116408 A RU 2023116408A RU 2023116408 A RU2023116408 A RU 2023116408A RU 2812290 C1 RU2812290 C1 RU 2812290C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screw
- stepper motor
- radiator
- square nut
- anode
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 28
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к изготовлению металлических порошков с применением электрического заряда и может быть использовано для получения порошка карбида вольфрама, который активно используется для изготовления инструментов, требующих высокой твердости и коррозионной стойкости.The invention relates to powder metallurgy, namely to the production of metal powders using an electric charge and can be used to produce tungsten carbide powder, which is actively used for the manufacture of tools requiring high hardness and corrosion resistance.
Известно, принятое за прототип, устройство для получения порошка на основе карбида вольфрама [RU 191334 U1, МПК B22F 9/14 (2006.01), B22F 1/00 (2006.01), C01B 32/949 (2017.01), C01G 41/00 (2006.01), опубл. 01.08.2019], содержащее коаксиальные графитовые электроды, закреплённые на диэлектрических держателях, привод, обеспечивающий автоматизированное перемещение электрода. Катод выполнен в виде вертикально расположенного стакана, к внешней стороне которого на диэлектрическом держателе прикреплен привод автоматизированного перемещения анода, состоящий из шагового электродвигателя, а также из металлического кронштейна, с вертикально установленной в нем шпилькой, выполненной с возможностью вращения вокруг своей продольной оси и механически сопряженной с электродвигателем. На шпильке размещена выполненная с возможностью винтового перемещения по шпильке втулка, к которой прикреплен диэлектрический держатель анода над геометрическим центром дна катода.It is known, adopted as a prototype, a device for producing powder based on tungsten carbide [RU 191334 U1, IPC B22F 9/14 (2006.01), B22F 1/00 (2006.01), C01B 32/949 (2017.01), C01G 41/00 (2006.01 ), publ. 08/01/2019], containing coaxial graphite electrodes mounted on dielectric holders, a drive that provides automated movement of the electrode. The cathode is made in the form of a vertically located glass, to the outer side of which on a dielectric holder is attached a drive for automated movement of the anode, consisting of a stepper motor, as well as a metal bracket, with a pin installed vertically in it, made with the possibility of rotation around its longitudinal axis and mechanically coupled with an electric motor. On the pin there is placed a bushing, designed to move screwably along the pin, to which a dielectric holder of the anode is attached above the geometric center of the cathode bottom.
Недостатками известного устройства являются: низкая производительность устройства, ограниченная временем остывания катода после рабочего цикла и необходимостью сбора полученного порошка с поверхности полости катода, а также низкий ресурс устройства, обусловленный повреждениями сопряженных с катодом частей устройства из-за интенсивного нагрева при работе, сильное загрязнение полученного порошка графитом - материалом эрозии анода.The disadvantages of the known device are: low productivity of the device, limited by the cooling time of the cathode after the operating cycle and the need to collect the resulting powder from the surface of the cathode cavity, as well as the low resource of the device due to damage to the parts of the device associated with the cathode due to intense heating during operation, severe contamination of the resulting powder with graphite - anode erosion material.
Техническим результатом предложенного изобретение является создание устройства, позволяющего получить порошок карбида вольфрама с большей производительностью, увеличение ресурса работы устройства.The technical result of the proposed invention is the creation of a device that makes it possible to obtain tungsten carbide powder with greater productivity, increasing the service life of the device.
Устройство для получения порошка карбида вольфрама, так же как в прототипе, содержит катод в виде вертикально расположенного цилиндрического графитового стакана, анод в виде сплошного графитового стержня, закрепленного на диэлектрическом держателе с возможностью продольного перемещения в полости катода, линейный привод вертикального перемещения анода, шаговый электродвигатель, драйвер, логический контроллер и источник питания логических схем.The device for producing tungsten carbide powder, as in the prototype, contains a cathode in the form of a vertically located cylindrical graphite glass, an anode in the form of a solid graphite rod mounted on a dielectric holder with the possibility of longitudinal movement in the cathode cavity, a linear drive for the vertical movement of the anode, a stepper electric motor , driver, logic controller and power supply for logic circuits.
Согласно изобретению, устройство содержит металлическое основание с установленной нем вертикальной стойкой, в верхней части которой закреплен линейный привод вертикального перемещения, содержащий каркас в виде открытого сбоку параллелепипеда, внутри которого вертикально размещен первый винт с трапецеидальной резьбой, на который надета первая квадратная гайка. В стенке каркаса параллельно первому винту выполнена направляющая для линейного перемещения первой квадратной гайки. Конец первого винта первой муфтой соединен с валом первого шагового электродвигателя. К первой квадратной гайке прикреплен конец горизонтально расположенного диэлектрического держателя в виде стержня, к свободному концу которого вертикально прикреплен конец анода. На основании установлен линейный привод горизонтального перемещения, содержащий прямоугольный открытый сверху каркас, внутри которого горизонтально размещен второй винт с трапецеидальной резьбой, конец которого второй муфтой соединен с валом второго шагового электродвигателя. На второй винт надета вторая квадратная гайка. На боковых стенках открытого сверху каркаса параллельно второму винту выполнены направляющие для линейного перемещения второй квадратной гайки, на которой закреплена горизонтальная диэлектрическая площадка, к которой прикреплен радиатор, на котором установлена алюминиевая плита, в которой на равном расстоянии друг от друга выполнены посадочные гнезда для размещения соответствующих катодов. Дно каждого катода предназначено для размещения пакета завернутой в графитовую бумагу стехиометрической смеси порошков вольфрама и углерода. Радиатор выполнен с проточкой для циркуляции дистиллированной воды, один его патрубок шлангом через насос соединен с нижней частью бака, наполненного дистиллированной водой, а второй патрубок шлангом соединен с верхней частью бака, наполненного дистиллированной водой. Насос подключен к первому источнику питания. Первый шаговый двигатель соединен через первый драйвер с вторым источником питания, с источником питания логических схем и с управляющим контролером. Второй шаговый двигатель соединен через второй драйвер со вторым источником питания. Второй драйвер соединен с источником питания логических схем и с управляющим контролером, который связан с источником питания логических схем. Алюминиевая плита подключена к отрицательному полюсу силового источника постоянного тока, положительный полюс которого соединен с анодом через датчик тока, который соединен с управляющим контроллером.According to the invention, the device contains a metal base with a vertical stand installed on it, in the upper part of which a linear actuator of vertical movement is fixed, containing a frame in the form of a parallelepiped open on the side, inside of which a first screw with a trapezoidal thread is vertically placed, on which a first square nut is put. In the frame wall, parallel to the first screw, there is a guide for linear movement of the first square nut. The end of the first screw is connected by a first coupling to the shaft of the first stepper motor. The end of a horizontally located dielectric holder in the form of a rod is attached to the first square nut, to the free end of which the end of the anode is vertically attached. A linear drive of horizontal movement is installed on the base, containing a rectangular frame open at the top, inside of which a second screw with a trapezoidal thread is horizontally placed, the end of which is connected to the shaft of the second stepper motor by a second coupling. The second screw is fitted with a second square nut. On the side walls of the frame, open at the top, parallel to the second screw, there are guides for linear movement of the second square nut, on which a horizontal dielectric platform is fixed, to which a radiator is attached, on which an aluminum plate is installed, in which mounting sockets are made at equal distances from each other to accommodate the corresponding cathodes. The bottom of each cathode is designed to accommodate a package of a stoichiometric mixture of tungsten and carbon powders wrapped in graphite paper. The radiator is made with a groove for circulation of distilled water, one of its pipes is connected with a hose through a pump to the bottom of the tank filled with distilled water, and the second pipe is connected with a hose to the top of the tank filled with distilled water. The pump is connected to the first power source. The first stepper motor is connected through the first driver to the second power supply, to the power supply of the logic circuits and to the control controller. The second stepper motor is connected through a second driver to a second power supply. The second driver is connected to the power supply for the logic circuits and to the control controller, which is connected to the power supply for the logic circuits. The aluminum plate is connected to the negative pole of a DC power source, the positive pole of which is connected to the anode through a current sensor, which is connected to the control controller.
Радиатор может быть выполнен или из алюминия, или из латуни, или из меди.The radiator can be made of aluminum, brass, or copper.
Предложенное устройство позволяет реализовать синтез порошка карбида вольфрама в плазме дугового разряда постоянного тока, инициированного в открытой воздушной среде. При возникновении дугового разряда постоянного тока в полости одного из катодов температура исходной смеси графита и вольфрама, завернутой в графитовую бумагу, повышается до 2000 °С - 2500 °С, в результате чего, возникают условия для синтеза карбида вольфрама. При горении дугового разряда генерируется газообразный оксид углерода СО, который предотвращает окисление получаемого порошка кислородом атмосферного воздуха.The proposed device allows for the synthesis of tungsten carbide powder in the plasma of a direct current arc discharge initiated in an open air environment . When a direct current arc discharge occurs in the cavity of one of the cathodes, the temperature of the initial mixture of graphite and tungsten, wrapped in graphite paper, rises to 2000 °C - 2500 °C, as a result of which conditions arise for the synthesis of tungsten carbide. When an arc discharge burns, gaseous carbon monoxide CO is generated, which prevents the oxidation of the resulting powder by atmospheric oxygen.
Производительность устройства по сравнению с прототипом увеличивается за счет использования нескольких катодов, сокращая этим время для переустановки и остывания катодов, за счет снижения времени рабочего цикла, благодаря принудительному водяному охлаждению катода, за счет размещения исходного сырья в графитовой бумаге, локализуя готовый продукт без необходимости сбора продукта со стенок катода.The performance of the device compared to the prototype is increased due to the use of multiple cathodes, reducing this is the time to reinstall and cool the cathodes, by reducing the operating cycle time, thanks to forced water cooling of the cathode, by placing the feedstock in graphite paper, localizing the finished product without the need to collect the product from the walls of the cathode.
Увеличение ресурса работы устройства обеспечивается тем, что нагревающиеся в рабочем цикле катоды установлены в гнездах в алюминиевой плите, водоохлаждаемой радиатором, минимизируя этим тепловое воздействие на элементы устройства, которое приводит к их деформации.The increase in the operating life of the device is ensured by the fact that the cathodes, which are heated during the operating cycle, are installed in nests in an aluminum plate, water-cooled by a radiator, thereby minimizing the thermal effect on the elements of the device, which leads to their deformation.
На фиг. 1 показана схема устройства для получения порошка карбида вольфрама.In fig. Figure 1 shows a diagram of a device for producing tungsten carbide powder.
На фиг. 2 представлена рентгеновская дифрактограмма полученного порошка карбида вольфрама.In fig. Figure 2 shows an X-ray diffraction pattern of the resulting tungsten carbide powder.
Устройство для получения порошка карбида вольфрама содержит металлическое основание 1, на котором в верхней части вертикальной стойки 2 закреплен линейный привод вертикального перемещения, содержащий каркас 3 в виде открытого сбоку параллелепипеда, внутри которого вертикально размещен первый винт 4 с трапецеидальной резьбой, на который надета первая квадратная гайка 5. В вертикальной стенке каркаса 3 параллельно первому винту 4 выполнена направляющая для линейного перемещения первой квадратной гайки 5. Конец первого винта 4 первой муфтой соединен с валом первого шагового двигателя 6.The device for producing tungsten carbide powder contains a metal base 1, on which in the upper part of the vertical stand 2 a linear drive of vertical movement is fixed, containing a frame 3 in the form of a parallelepiped open on the side, inside which the first screw 4 with a trapezoidal thread is vertically placed, on which the first square nut 5. In the vertical wall of the frame 3, parallel to the first screw 4, there is a guide for linear movement of the first square nut 5. The end of the first screw 4 is connected to the shaft of the first stepper motor 6 by the first coupling.
К первой квадратной гайке 5 прикреплен конец горизонтально расположенного стержня 7 из диэлектрического материала.The end of a horizontal rod 7 made of dielectric material is attached to the first square nut 5.
На основании 1 установлен линейный привод горизонтального перемещения, который содержит прямоугольный открытый сверху каркас 8, внутри которого горизонтально размещен второй винт 9 с трапецеидальной резьбой, конец которого второй муфтой соединен с валом второго шагового двигателя 10. На второй винт 9 надета вторая квадратная гайка 11. На вертикальной стенке каркаса 8 параллельно второму винту 9 выполнена направляющая для линейного перемещения второй квадратной гайки 11. На второй квадратной гайке 11 закреплена горизонтальная диэлектрическая площадка 12, к которой прикреплен алюминиевый радиатор 13, на котором установлена алюминиевая плита 14. В плите 14 на равном расстоянии друг от друга выполнены посадочные гнезда, для установки в каждом них катода 15.1, 15.2, 15.3 в виде цилиндрического графитового стакана. Дно каждого катода 15.1, 15.2, 15.3 служит для размещения пакета 16 завернутой в графитовую бумагу стехиометрической смеси порошков вольфрама и углерода. Радиатор 13 или из алюминия, или из латуни, или из меди выполнен с проточкой для циркуляции дистиллированной воды.On the base 1 there is a linear drive of horizontal movement, which contains a rectangular frame 8 open at the top, inside which a second screw 9 with a trapezoidal thread is horizontally placed, the end of which is connected to the shaft of the second stepper motor 10 by a second coupling. A second square nut 11 is put on the second screw 9. On the vertical wall of the frame 8, parallel to the second screw 9, there is a guide for linear movement of the second square nut 11. A horizontal dielectric platform 12 is fixed to the second square nut 11, to which is attached an aluminum radiator 13, on which an aluminum plate 14 is mounted. In the plate 14 at an equal distance The mounting sockets are made from each other for installing a cathode 15.1, 15.2, 15.3 in each of them in the form of a cylindrical graphite glass. The bottom of each cathode 15.1, 15.2, 15.3 serves to accommodate a package 16 of a stoichiometric mixture of tungsten and carbon powders wrapped in graphite paper. Radiator 13, either made of aluminum, or brass, or copper, is made with a groove for the circulation of distilled water.
Один патрубок радиатора 13 силиконовым шлангом через насос 17 соединен с нижней частью бака 18, наполненного дистиллированной водой. Второй патрубок радиатора 13 силиконовым шлангом соединен с верхней частью бака 18. Насос 17 подключен к первому источнику питания 19 (ИП1).One radiator pipe 13 is connected via a silicone hose through a pump 17 to the bottom of a tank 18 filled with distilled water. The second radiator pipe 13 is connected to the upper part of the tank 18 by a silicone hose. The pump 17 is connected to the first power source 19 (IP1).
Первый шаговый двигатель 6 соединен через первый драйвер 20 (Д1) со вторым источником питания 21 (ИП2), с источником питания логических схем 22 (ИПЛС) и с управляющим контролером 23 (К). Второй шаговый двигатель 10 соединен через второй драйвер 24 (Д2) со вторым источником питания 21 (ИП2). Второй драйвер 24 (Д2) соединен с источником питания логических схем 22 (ИПЛС) и с управляющим контролером 23 (К), который соединен с источником питания логических схем 22 (ИПЛС). Алюминиевая плита 14 подключена к отрицательному полюсу силового источника постоянного тока 25 (СИП).The first stepper motor 6 is connected through the first driver 20 (D1) to the second power supply 21 (IP2), to the power supply for logic circuits 22 (IPLS) and to the control controller 23 (K). The second stepper motor 10 is connected through the second driver 24 (D2) to the second power source 21 (IP2). The second driver 24 (D2) is connected to the power supply of logic circuits 22 (IPLS) and to the control controller 23 (K), which is connected to the power supply of logic circuits 22 (IPLS). Aluminum plate 14 is connected to the negative pole of a direct current power source 25 (DCS).
На свободном конце горизонтально расположенного стержня 7 из диэлектрического материала закреплен анод 25 в виде графитового стержня.At the free end of a horizontal rod 7 made of dielectric material, an anode 25 in the form of a graphite rod is fixed.
Положительный полюс силового источника питания 26 (СИП) соединен с анодом 25 через датчик тока 27, соединенный с управляющим контроллером 23 (К).The positive pole of the power supply 26 (SIP) is connected to the anode 25 through a current sensor 27 connected to the control controller 23 (K).
Предварительно заворачивают стехиометрическую смесь порошков вольфрама и углерода в графитовую бумагу с формированием пакетов 16, каждый из которых помещают на дно соответствующего катода 15.1, 15.2, 15.3, придавая плоскую равномерную форму.A stoichiometric mixture of tungsten and carbon powders is pre-wrapped in graphite paper to form packages 16, each of which is placed on the bottom of the corresponding cathode 15.1, 15.2, 15.3, giving a flat, uniform shape.
При включении силового источника постоянного тока 25 (СИП), источника питания логических схем 22 (ИПЛС), первого 19 (ИП1) и второго 21 (ИП2) источников питания на аноде 25 и катодах 15.1, 15.2, 15.3 появляется разность потенциалов, запускается насос 17 и по проточке радиатора 13 протекает дистиллированная вода из бака 18. Управляющий контролер 23 (К) подает сигналы на первый шаговый двигатель 6 линейного привода вертикального перемещения и второй шаговый двигатель 10 линейного привода горизонтального перемещения через драйверы 20 (Д1) и 24 (Д2). Второй шаговый двигатель 10 линейного привода горизонтального перемещения передает вращательное движение на второй винт 9, вдоль которого по направляющим каркаса 8 перемещается вторая квадратная гайка 11 с закрепленной на ней диэлектрической площадкой 12 с радиатором 13 и установленной на ней алюминиевой плитой 14, в посадочных гнездах которой расположены катоды 15.1, 15.2 и 15.3. Таким образом первый катод 15.1 оказывается под анодом 27 соосно ему. Затем первый шаговый двигатель 6 линейного привода вертикального перемещения передает вращательное движение на первый винт 4, вдоль которого по направляющим каркаса 3 скользит первая квадратная гайка 5, в результате чего анод 25 опускается вертикально вниз до касания с пакетом 16 завернутой в графитовую бумагу исходной смесью порошков вольфрама и углерода. После начала протекания тока через анод 25, датчик тока 27 подает сигнал на управляющий контроллер 23 (К), который подает сигнал на первый шаговый двигатель 6 линейного привода вертикального перемещения через первый драйвер 20 (Д1), и анод 25 поднимается вверх, формируя разрядный промежуток заданной величины (0,5-1,0 мм), после чего первый шаговый двигатель 6 линейного привода вертикального перемещения останавливается. Создавшийся дуговой разряд нагревает пакет 16 из графитовой бумаги с исходной смесью порошков вольфрама и углерода, и происходит синтез карбида вольфрама под действием высоких температур. Эродированный с анода 25 материал оседает на поверхности графитовой бумаги и стенках катода 15.1. После истечения времени, в течение которого существует дуговой разряд, первый шаговый двигатель 6 линейного привода вертикального перемещения отводит анод 25 в крайнее верхнее положение, и разряд гаснет при растяжении. Датчик тока 27 подает сигнал на управляющий контроллер 23 (К), который подает сигнал на второй шаговый двигатель 10 линейного привода горизонтального перемещения через второй драйвер 24 (Д2), и второй катод 15.2 оказывается под анодом 26, соосно ему. Контроллер 23 (К) подает сигнал на первый шаговый двигатель 6 линейного привода вертикального перемещения через первый драйвер 20 (Д1), анод 25 опускается в полость второго катода 15.2, и рабочий цикл повторяется. После рабочего цикла с третьим катодом 15.3 силовой источник питания 25 (СИП) отключают. После остывания катодов 15.1, 15.2, 15.3 за счет съема тепловой энергии радиатором 13 через алюминиевую плиту 14 катоды 15.1, 15.2, 15.3 извлекают. Из катодов 15.1, 15.2, 15.3 вынимают пакеты 16 из графитовой бумаги с продуктом синтеза внутри и осевшим на ней катодным депозитом. Пакет 16 разворачивают, отделяя депозит и графитовую бумагу от продукта синтеза - порошка карбида вольфрама, который образовался из исходной смеси порошков вольфрама и углерода.When you turn on the DC power source 25 (SIP), the logic circuit power supply 22 (IPLS), the first 19 (IP1) and the second 21 (IP2) power sources, a potential difference appears on the anode 25 and cathodes 15.1, 15.2, 15.3, and the pump 17 starts and distilled water from the tank 18 flows through the radiator 13. The control controller 23 (K) sends signals to the first stepper motor 6 of the linear drive of vertical movement and the second stepper motor 10 of the linear drive of horizontal movement through drivers 20 (D1) and 24 (D2). The second stepper motor 10 of the linear drive of horizontal movement transmits rotational motion to the second screw 9, along which the second square nut 11 moves along the guides of the frame 8 with a dielectric platform 12 fixed on it with a radiator 13 and an aluminum plate 14 installed on it, in the mounting sockets of which there are cathodes 15.1, 15.2 and 15.3. Thus, the first cathode 15.1 appears under the anode 27 coaxially with it. Then the first stepper motor 6 of the linear drive of vertical movement transmits rotational motion to the first screw 4, along which the first square nut 5 slides along the guides of the frame 3, as a result of which the anode 25 is lowered vertically down until it touches the package 16 of the original mixture of tungsten powders wrapped in graphite paper and carbon. After the current begins to flow through the anode 25, the current sensor 27 sends a signal to the control controller 23 (K), which sends a signal to the first stepper motor 6 of the vertical linear drive through the first driver 20 (D1), and the anode 25 rises up, forming a discharge gap a given value (0.5-1.0 mm), after which the first stepper motor 6 of the linear drive of vertical movement stops. The resulting arc discharge heats a package 16 of graphite paper with an initial mixture of tungsten and carbon powders, and tungsten carbide is synthesized under the influence of high temperatures. The material eroded from the anode 25 settles on the surface of the graphite paper and the walls of the cathode 15.1. After the time during which the arc discharge exists, the first stepper motor 6 of the linear drive of vertical movement moves the anode 25 to the uppermost position, and the discharge goes out when stretched. The current sensor 27 supplies a signal to the control controller 23 (K), which supplies a signal to the second stepper motor 10 of the horizontal linear drive through the second driver 24 (D2), and the second cathode 15.2 appears under the anode 26, coaxially with it. The controller 23 (K) supplies a signal to the first stepper motor 6 of the linear drive of vertical movement through the first driver 20 (D1), the anode 25 is lowered into the cavity of the second cathode 15.2, and the operating cycle is repeated. After the operating cycle with the third cathode 15.3, the power supply 25 (SIP) is turned off. After the cathodes 15.1, 15.2, 15.3 have cooled due to the removal of thermal energy by the radiator 13 through the aluminum plate 14, the cathodes 15.1, 15.2, 15.3 are removed. From cathodes 15.1, 15.2, 15.3, packages 16 of graphite paper with the synthesis product inside and the cathode deposit deposited on it are removed. The package 16 is unrolled, separating the deposit and graphite paper from the synthesis product - tungsten carbide powder, which was formed from the initial mixture of tungsten and carbon powders.
При использовании порошковой смеси углерода и вольфрама, состоящей из вольфрама с кубической решеткой с чистотой 99 % и углерода графитовой структуры с чистотой 99 % при атомарном соотношении 1:1, использовании графитовой бумаги толщиной 0,5 мм, использовании трех катодов 15.1, 15.2, 15.3 диаметром 30 мм и высотой 40 мм, толщиной стенок и дна 5 мм, воздействии дугового разряда в течение 40 секунд при токе 220 А в каждом из трех случаев, были получены порошки карбида вольфрама WC с гексагональной решеткой. В результате рентгенофазового анализа полученных порошков идентифицированы 9 дифракционных максимумов, соответствующих гексагональной модификации карбида вольфрама WC, идентифицированы 7 максимумов тригонально-ромбоэдрического карбида вольфрама W2C. На картинах рентгеновской дифракции полученных порошков в трех разных катодах не обнаружены максимумы других кристаллических фаз, а в частности, не обнаружены максимумы графита, вольфрама, оксида вольфрама (фиг. 2).When using a powder mixture of carbon and tungsten, consisting of tungsten with a cubic lattice with a purity of 99% and carbon with a graphite structure with a purity of 99% at an atomic ratio of 1:1, using graphite paper 0.5 mm thick, using three cathodes 15.1, 15.2, 15.3 with a diameter of 30 mm and a height of 40 mm, a wall and bottom thickness of 5 mm, exposure to an arc discharge for 40 seconds at a current of 220 A in each of three cases, WC tungsten carbide powders with a hexagonal lattice were obtained. As a result of X-ray phase analysis of the obtained powders, 9 diffraction maxima were identified, corresponding to the hexagonal modification of tungsten carbide WC, 7 maxima of trigonal-rhombohedral tungsten carbide W 2 C were identified. In the X-ray diffraction patterns of the obtained powders in three different cathodes, no maxima of other crystalline phases were detected, and in particular , the maxima of graphite, tungsten, and tungsten oxide were not detected (Fig. 2).
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2812290C1 true RU2812290C1 (en) | 2024-01-29 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1497061A2 (en) * | 2002-03-23 | 2005-01-19 | Metal Nanopowders Limited | Powder and coating formation method and apparatus |
| CN1274445C (en) * | 2003-06-02 | 2006-09-13 | 湖南省顶立新材料工程中心有限公司 | Atomizing formation apparatus for producing spherical casting WC powder |
| RU63794U1 (en) * | 2006-06-27 | 2007-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Инвестиционно-промышленная компания ТЕВА-Шунгит" | DEVICE FOR PRODUCING SILICON CARBIDE OF SUNGIT |
| RU101395U1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-01-20 | Александр Юрьевич Вахрушин | DEVICE FOR PRODUCING POWDER OF REFROOMING MATERIAL |
| RU191334U1 (en) * | 2019-04-19 | 2019-08-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | DEVICE FOR PRODUCING POWDER BASED ON TUNGSTEN CARBIDE |
| RU2700596C1 (en) * | 2019-04-19 | 2019-09-18 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Device for production of powder based on boron carbide |
| RU2795956C1 (en) * | 2022-01-13 | 2023-05-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device for manufacturing silicon carbide powder |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1497061A2 (en) * | 2002-03-23 | 2005-01-19 | Metal Nanopowders Limited | Powder and coating formation method and apparatus |
| CN1274445C (en) * | 2003-06-02 | 2006-09-13 | 湖南省顶立新材料工程中心有限公司 | Atomizing formation apparatus for producing spherical casting WC powder |
| RU63794U1 (en) * | 2006-06-27 | 2007-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Инвестиционно-промышленная компания ТЕВА-Шунгит" | DEVICE FOR PRODUCING SILICON CARBIDE OF SUNGIT |
| RU101395U1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-01-20 | Александр Юрьевич Вахрушин | DEVICE FOR PRODUCING POWDER OF REFROOMING MATERIAL |
| RU191334U1 (en) * | 2019-04-19 | 2019-08-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | DEVICE FOR PRODUCING POWDER BASED ON TUNGSTEN CARBIDE |
| RU2700596C1 (en) * | 2019-04-19 | 2019-09-18 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Device for production of powder based on boron carbide |
| RU2795956C1 (en) * | 2022-01-13 | 2023-05-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device for manufacturing silicon carbide powder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2526408B2 (en) | Carbon nano tube continuous manufacturing method and apparatus | |
| KR20130130014A (en) | Method for purifying high-purity aluminium by directional solidification and smelting furnace therefor | |
| RU2812290C1 (en) | Device for producing tungsten carbide powder | |
| CN107138699A (en) | Bonding wire continuous casting furnace | |
| WO2012020462A1 (en) | Electromagnetic casting apparatus for silicon | |
| JP2021501834A (en) | Melting furnace with electrode rods that can rotate and move at the same time | |
| CN103585942A (en) | Device for producing fullerene efficiently with arc process | |
| CN102260035B (en) | High-temperature forming system for quartz crucible | |
| RU191334U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING POWDER BASED ON TUNGSTEN CARBIDE | |
| RU2716694C1 (en) | Device for production of powder containing molybdenum carbide | |
| CN201309981Y (en) | Vacuum electron-beam melting furnace for purifying polysilicon | |
| RU2795956C1 (en) | Device for manufacturing silicon carbide powder | |
| CN214120747U (en) | Metal smelting furnace | |
| JPS59190302A (en) | Method and device for producing ultrafine particle | |
| CN212270276U (en) | Multifunctional electron beam zone smelting furnace | |
| CN100587088C (en) | Purification system of electron beam composite plasma glow discharge | |
| RU2817612C1 (en) | Device for producing silicon carbide powder | |
| CN210560661U (en) | High-efficient zinc alloy electromagnetic stirring device with cooling heat insulation structure | |
| CN219800614U (en) | Insulating oil mass self-regulating transformer | |
| CN111118596A (en) | Multifunctional electron beam zone smelting furnace | |
| CN205660165U (en) | Electric arc formula vacuum fast quenching stove | |
| KR20120031421A (en) | Electromagnetic casting method for silicon ingot | |
| US20120297832A1 (en) | Silicon vacuum melting method | |
| CN220265786U (en) | Device for preparing ultra-pure metal target blank | |
| RU210733U1 (en) | DEVICE FOR OBTAINING POWDER BASED ON BORON CARBIDE |