UA149569U - DEVICE FOR COATING POWDER PARTICLES TO VACUUM DEPOSITS - Google Patents
DEVICE FOR COATING POWDER PARTICLES TO VACUUM DEPOSITS Download PDFInfo
- Publication number
- UA149569U UA149569U UAU202103402U UAU202103402U UA149569U UA 149569 U UA149569 U UA 149569U UA U202103402 U UAU202103402 U UA U202103402U UA U202103402 U UAU202103402 U UA U202103402U UA 149569 U UA149569 U UA 149569U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- drum
- powder particles
- powder
- coating
- bucket
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 158
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 114
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 110
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 91
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 19
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 239000011364 vaporized material Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 101100314454 Caenorhabditis elegans tra-1 gene Proteins 0.000 claims 1
- 235000016496 Panda oleosa Nutrition 0.000 claims 1
- 240000000220 Panda oleosa Species 0.000 claims 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 18
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 4
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 4
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 239000004482 other powder Substances 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000005289 physical deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Пристрій для нанесення покриттів на частинки порошку осадженням у вакуумі містить вакуумну камеру, всередині якої розміщені щонайменше один випарник з підлягаючим випаровуванню матеріалом покриття, засіб для випаровування матеріалу покриття, засіб для утримання і перемішування порошку в вигляді щонайменше одного барабана, розташованого перед випарником і встановленого за допомогою кріплення на горизонтальному валу з можливістю обертання, множину елементів для підбору, переміщення і вивільнення частинок порошку, розміщених всередині зазначеного барабана і виконаних так, щоб вивільнення і падіння під дією сили тяжіння частинок порошку для осадження на них парового потоку (А) випарюваного матеріалу покриття з утворенням покриття відбувалося з тих елементів, що знаходяться у верхній частині барабана), встановлений на кронштейні приймальний бункер для уловлювання падаючих частинок порошку і направлення їх у нижню частину барабана, і засіб для вібрації частинок порошку. Барабан має обід з спрямованими всередину бортами, на яких є похилі пази для кріплення зазначених елементів для підбору, переміщення і вивільнення частинок порошку. Зазначені елементи виконані у вигляді двогранного ковша, який має бічні кромки на своїх гранях, що входять в зазначені пази на бортах обода, скошену хвостову частину, яка щільно прилягає до тіла обода, і перекриту накладкою скошену носову частину з утворенням кишені, куди збирається захоплений ковшем порошок при переміщенні ковша з нижнього положення в його верхнє положення при обертанні барабана. Ківш має на стику двох граней наскрізний проріз, який лежить в площині, перпендикулярній осі обертання барабана, займає горизонтальне положення при переміщенні ковша у верхнє положення і забезпечує рівномірне і поступове вивільнення частинок порошку у вигляді плаского тонкого струменя ковша при його перебуванні в верхній частині барабана. Між випарником і барабаном розташовано засіб екранування для захисту внутрішніх частин і поверхні барабана, множини ковшів, а також внутрішніх поверхонь приймального бункера від прямого попадання потоку випарюваного матеріалу.Device for coating powder particles by vacuum deposition comprises a vacuum chamber containing at least one evaporator with evaporating coating material, means for evaporating the coating material, means for holding and mixing the powder in the form of at least one drum located in front of the device. by mounting on a rotatable horizontal shaft, a plurality of elements for selecting, moving and releasing powder particles placed inside the specified drum and made so that the release and fall under the action of gravity of powder particles to deposit on them the vapor flow (A) of evaporating coating material with the formation of the coating came from those elements that are in the upper part of the drum), mounted on the bracket receiving hopper for capturing falling powder particles and directing them to the lower part of the drum, and means for vibrating powder particles. The drum has a rim with inward-facing sides, which have inclined grooves for mounting these elements for the selection, movement and release of powder particles. These elements are made in the form of a dihedral bucket, which has side edges on its faces, included in these grooves on the sides of the rim, beveled tail, which fits snugly to the body of the rim, and overlapped beveled nose with a pocket, which gathers captured bucket powder when moving the bucket from the lower position to its upper position when rotating the drum. The bucket has a through slot at the junction of two faces, which lies in a plane perpendicular to the axis of rotation of the drum, occupies a horizontal position when moving the bucket to the upper position and provides uniform and gradual release of powder particles in the form of a flat thin jet bucket while in the upper part. Between the evaporator and the drum is a shielding means to protect the internal parts and surface of the drum, many buckets, as well as the inner surfaces of the receiving hopper from direct contact with the flow of evaporated material.
Description
Корисна модель належить до пристроїв вакуумної техніки, а точніше до пристроїв для нанесення покриття на частинки порошку осадженням у вакуумі з використанням електронного променя для випаровування матеріалу покриття.The utility model belongs to vacuum technology devices, and more precisely to devices for coating powder particles by deposition in a vacuum using an electron beam to evaporate the coating material.
Необхідність отримання якісних композиційних порошкових і гранульованих матеріалів обумовлена розширенням їх використання в машинобудуванні, приладобудуванні, медицині і т.д. Все більш широке застосування знаходять композиційні порошки, відмінною структурною особливістю яких є наявність тонких покриттів (у вигляді суцільних або дискретних плівок) полікристалічної структури або у вигляді дисперсних або нанорозмірних фаз. Наприклад, керамічні мікросфери з шаром металу на поверхні використовують як наповнювачі при створенні покриттів, поглинаючих електромагнітне випромінювання, для струмопровідних фарб, клеїв, композитів.The need to obtain high-quality composite powder and granular materials is due to the expansion of their use in mechanical engineering, instrument engineering, medicine, etc. Composite powders are increasingly being used, the distinguishing structural feature of which is the presence of thin coatings (in the form of solid or discrete films) of a polycrystalline structure or in the form of dispersed or nanoscale phases. For example, ceramic microspheres with a metal layer on the surface are used as fillers when creating coatings that absorb electromagnetic radiation, for conductive paints, adhesives, and composites.
Як відомо, для нанесення покриттів на частинки порошку використовуються різні технології: хімічні, гальванічні, з використанням рідкофазних і твердофазних реакцій. До числа вакуумних парофазних технологій, які отримали найбільше поширення в області отримання покриттів на порошкових матеріалах, слід віднести методи хімічного осадження (СУЮ), а також способи резистивного, магнетронного, іонно-плазмового та електронно- променевого нанесення покриттів, тобто технології фізичного осадження матеріалу покриття (РМО-технології).As you know, different technologies are used for coating powder particles: chemical, galvanic, using liquid-phase and solid-phase reactions. Among the vacuum vapor-phase technologies that have become the most widespread in the field of obtaining coatings on powder materials, one should include methods of chemical deposition (SUD), as well as methods of resistive, magnetron, ion-plasma, and electron-beam coating, i.e., technologies of physical deposition of the coating material (RMO-technologies).
Розвиток технології і обладнання для нанесення покриттів на частинки порошку йде по шляху створення пристроїв, що забезпечують підвищення рівномірності і однорідності осаджуваного шару покриття по периметру частинки порошку, збільшення продуктивності і ефективності процесу.The development of technology and equipment for coating powder particles is on the path of creating devices that ensure the increase in uniformity and homogeneity of the deposited coating layer along the perimeter of the powder particle, increasing the productivity and efficiency of the process.
Для реалізації подібних технологій використовують спеціалізовані установки, які містять, крім вакуумної камери і засобів створення вакууму, генератор парового потоку атомів або молекул випарюваного матеріалу покриття (випарник) і пристрій, що містить, перемішує і транспортує частинки порошку при нанесенні на їх поверхню покриття. Цей пристрій може бути відцентрового або барабанного типу, вібраційного і ін.For the implementation of such technologies, specialized installations are used, which contain, in addition to a vacuum chamber and means of creating a vacuum, a steam flow generator of atoms or molecules of evaporated coating material (evaporator) and a device that contains, mixes and transports powder particles when applied to their coating surface. This device can be centrifugal or drum type, vibrating, etc.
Наприклад, в патенті на винахід Республіки Білорусь ВУ 1585821 "Пристрій для вакуумного нанесення металевого покриття на частинки порошку абразивного матеріалу" від 06.30.2012,For example, in the invention patent of the Republic of Belarus VU 1585821 "Device for vacuum application of metal coating on particles of powder of abrasive material" dated 06.30.2012,
С23С 14/24 автори А.І. Гордієнко, В.В. Смоляк, В.А. Зеленін запропоновано пристрій, що міститьС23С 14/24 authors A.I. Gordienko, V.V. Smolyak, V.A. Zelenin proposed a device containing
Зо вакуумну камеру, в якій розміщені анод, розпорошуваний катод і контейнер для абразивного порошку, вісь обертання якого розташована під кутом до вертикалі, виконаний у вигляді плоского диска з зовнішнім буртиком і захоплюючими лопатями, прикріпленими до плоскої внутрішньої поверхні диска і до буртику з боку розпорошуваного катода, причому диск встановлений з можливістю обертання з частотою від 1 до 10 об/хв, а вісь його обертання нахилена під кутом 40-50" до вертикалі. При обертанні контейнера вся порошкова маса рівномірно розподіляється між захоплюючими лопатями шляхом пересипання частинок порошку з верхньої частини диска в нижню. При обертанні диска, наприклад за годинниковою стрілкою, частинки порошку захоплюються лопатями в нижній частині диска і піднімаються в його верхню частину. Лопаті при обертанні повертаються і поступово висипають весь порошок на плоску поверхню диска. Висипані частинки порошку під дією сили тяжіння здійснюють рух вниз по похилій площині. При цьому всі частинки порошку роблять при переміщенні вниз переважно рух обертання або обертання з ковзанням, за рахунок чого всі сторони частинок рівномірно піддаються впливу напилюваного потоку матеріалу покриття.From the vacuum chamber, which houses the anode, the sprayed cathode and the container for the abrasive powder, the axis of rotation of which is located at an angle to the vertical, made in the form of a flat disc with an outer rim and engaging blades attached to the flat inner surface of the disc and to the rim on the side of the sprayed cathode, and the disk is installed with the possibility of rotation with a frequency from 1 to 10 rpm, and its axis of rotation is inclined at an angle of 40-50" to the vertical. When the container rotates, the entire powder mass is evenly distributed between the capturing blades by pouring powder particles from the upper part disk to the bottom. When the disk rotates, for example, clockwise, the powder particles are captured by the blades in the lower part of the disk and rise to its upper part. The blades turn during rotation and gradually pour all the powder onto the flat surface of the disk. The poured powder particles under the influence of gravity carry movement down an inclined plane When moving down, the particles of powder mainly rotate or rotate with sliding, due to which all sides of the particles are uniformly exposed to the sprayed flow of the coating material.
Така конструкція пристрою, на думку авторів, підвищує інтенсивність перемішування частинок порошку в процесі нанесення покриття за рахунок збільшення ступенів свободи руху частинок порошку, і забезпечує більш рівномірний розподіл товщини покриття на частинках порошку.This design of the device, according to the authors, increases the intensity of mixing of powder particles in the process of applying the coating by increasing the degrees of freedom of movement of the powder particles, and ensures a more uniform distribution of the coating thickness on the powder particles.
У патенті на винахід Російської Федерації ВО 2344902 "Пристрій для нанесення покриттів на порошки" від 29.13.2007, В22Е 1/02, С23С 14/24, автори А.М. Брязкало і ін. для забезпечення рівномірності покриттів на дрібнодисперсних і нанопорошках за рахунок усунення агрегації частинок порошку запропоновано пристрій, що містить вакуумну камеру з системою відкачування, розташований в ній генератор потоку частинок напилюваного матеріалу покриття, спрямованого зверху вниз, і встановлений під ним віброперемішувач-тримач порошку, кінематично пов'язаний з віброприводом, що забезпечує зворотно-поступальні переміщення віброперемішувача-тримача порошку уздовж вертикальної осі, при цьому також містить привід обертання віброперемішувача-тримача порошку, нерухомий тримач, рамку і циліндричні пружини, при цьому привід обертання кінематично зв'язаний з віброперемішувачем-тримачем порошку, який виконаний у вигляді циліндричної чаші з плоским дном, паралельно якому встановлені пересічні в їх середині циліндричні пружини, кінці яких закріплені в рамці, бо встановленій на нерухомому утримувачі.In the invention patent of the Russian Federation VO 2344902 "Device for applying coatings to powders" dated 13.29.2007, B22E 1/02, C23C 14/24, authors A.M. Bryazkalo, etc. to ensure the uniformity of coatings on finely dispersed and nanopowders due to the elimination of aggregation of powder particles, a device is proposed, which contains a vacuum chamber with a pumping system, a generator of the flow of particles of the sprayed coating material, directed from top to bottom, is located in it, and a vibrating mixer-powder holder installed under it, kinematically pov It is connected to a vibration drive that provides reciprocating movements of the powder holder-vibrator along the vertical axis, while also containing the powder holder-vibrator rotation drive, a fixed holder, a frame and cylindrical springs, while the rotation drive is kinematically connected to the powder holder-vibrator of powder, which is made in the form of a cylindrical bowl with a flat bottom, parallel to which cylindrical springs intersecting in their middle are installed, the ends of which are fixed in a frame, because it is installed on a stationary holder.
Найбільш близьким аналогом за технічною суттю до запропонованої корисної моделі є пристрій для нанесення покриття на частинки порошку осадженням у вакуумі, описаний в патенті США 6,149,785 від 21.11.2000 "Аррагатшв ог соаїіпуд ромжаегв", б230 14/35 авторів О.М.The closest technical analogue to the proposed useful model is a device for coating powder particles by deposition in a vacuum, described in US patent 6,149,785 dated 11/21/2000 "Arragatshv og soaiipud romzhaegv", b230 14/35 authors O.M.
МоКом/ієеску, УА. Кегтп5, 0.5. АМога, М.А. МеКегттап. Запропоновано пристрій для нанесення покриттів на частинки порошку осадженням у вакуумі, що містить вакуумну камеру, усередині якої розміщені випарники з підлягаючим випаровуванню матеріалом покриття, засіб для випаровування матеріалу покриття, засіб для утримання і перемішування порошку у вигляді щонайменше одного барабана, розташованого перед випарником і встановленого на горизонтальному валу з можливістю обертання, множина елементів для підбору, переміщення і вивільнення частинок порошку, розміщених всередині зазначеного барабана і виконаних так, щоб вивільнення і падіння під дією сили тяжіння частинок порошку для осадження на них парового потоку випарюваного матеріалу покриття з утворенням покриття відбувалося з тих елементів, що знаходяться у верхній частині барабана, приймальний бункер для уловлювання падаючих частинок порошку і направлення їх у нижню частину барабана, і засіб для вібрації частинок порошку.MoCom/Iescu, UA. Kegtp5, 0.5. AMoga, M.A. MeKegttap. A device for applying coatings to powder particles by deposition in a vacuum is proposed, which contains a vacuum chamber, inside which there are evaporators with the coating material to be evaporated, a means for evaporating the coating material, a means for holding and mixing the powder in the form of at least one drum located in front of the evaporator and installed on a horizontal shaft with the possibility of rotation, a set of elements for the selection, movement and release of powder particles, placed inside the indicated drum and designed so that the release and fall under the influence of gravity of the powder particles for the deposition of the steam flow of the evaporated coating material on them with the formation of the coating occurs with those elements located in the upper part of the drum, a receiving hopper for catching falling powder particles and directing them to the lower part of the drum, and a means for vibrating the powder particles.
За твердженням авторів найближчого аналога, основною його перевагою є забезпечення можливості формування однорідного покриття за рахунок частинок порошку, що безперервно рухаються і перемішуються в процесі їх вільного падіння.According to the authors of the closest analogue, its main advantage is the possibility of forming a homogeneous coating due to the powder particles that continuously move and mix in the process of their free fall.
Основними невирішеними повністю проблемами найближчого аналога і всіх відомих пристроїв для нанесення покриттів на частинки порошку осадженням у вакуумі є: недостатня однорідність по товщині покриття внаслідок ефекту екранування (верхній шар частинок порошку, на який потрапляє парової потік випарюваного матеріалу покриття з боку випарника, екранує розташовані за цим шаром або під цим шаром інші частинки порошку) як у випадку перемішування частинок порошку всередині обертового і вібруючого контейнера, так і при висипанні частинок порошку з верхньої частини засобу для утримання і перемішування порошку і їх вільному падінні під дією сили тяжіння.The main unsolved problems of the nearest analog and all known devices for applying coatings to powder particles by vacuum deposition are: insufficient uniformity in coating thickness due to the shielding effect (the upper layer of powder particles, which falls on the steam flow of the vaporized coating material from the side of the evaporator, shields those located behind this layer or other powder particles under this layer) both in the case of mixing of powder particles inside a rotating and vibrating container, and when powder particles are poured from the upper part of the means for holding and mixing the powder and their free fall under the influence of gravity.
Невирішеною також є, виникаюча при значних швидкостях та тривалостях випаровування, проблема захисту частинок порошку від бризок, мікрокрапель випарюваного матеріалу і відшарованих від елементів пристрою фрагментів покриття, забруднюючих порошок.The problem of protecting powder particles from splashes, microdroplets of the evaporated material, and coating fragments that have been peeled off from the device elements and contaminate the powder, arising at significant evaporation rates and durations, is also unsolved.
Зо Видається за доцільне подальше вдосконалення пристроїв для нанесення покриттів на частинки порошку осадженням у вакуумі вести в напрямку підвищення однорідності товщини осаджуваного покриття на частинки порошку шляхом збільшення загальної площі частинок порошку, що піддаються осадженню парового потоку випарюваного матеріалу при їх вільному падінні, і запобігання забруднення частинок порошку бризками, мікрокраплями випарюваного матеріалу і відшарованих від елементів пристрою фрагментів покриття.It is considered appropriate to further improve devices for applying coatings to powder particles by vacuum deposition in the direction of increasing the uniformity of the thickness of the deposited coating on the powder particles by increasing the total area of the powder particles subject to deposition by the vapor flow of the evaporated material during their free fall, and preventing particle contamination powder splashes, microdroplets of vaporized material and fragments of the coating peeled off from the device elements.
В основу корисної моделі поставлена задача створення такого пристрою для нанесення покриттів на частинки порошку осадженням у вакуумі, у якому за рахунок нового рішення елементів конструкції був би позбавлений згаданих вище недоліків і забезпечував як підвищення однорідності товщини осаджуваного покриття на частинки порошку шляхом збільшення загальної площі частинок порошку, що піддаються осадженню парового потоку випарюваного матеріалу покриття при їх вільному падінні за рахунок формування вертикальної завіси з множини пласких тонких струменів падаючих вниз частинок порошку, так і запобігання забруднення порошку бризками, мікрокраплями випарюваного матеріалу і відшарованих від елементів пристрою фрагментів покриття.The useful model is based on the task of creating such a device for applying coatings to powder particles by deposition in a vacuum, in which, due to a new solution of structural elements, it would be free from the above-mentioned shortcomings and would provide an increase in the uniformity of the thickness of the deposited coating on powder particles by increasing the total area of the powder particles , subject to the deposition of the steam flow of the evaporated coating material during their free fall due to the formation of a vertical curtain from a set of flat thin jets of falling powder particles, as well as the prevention of contamination of the powder with splashes, microdrops of the evaporated material and fragments of the coating detached from the device elements.
Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для нанесення покриттів на частинки порошку осадженням у вакуумі, що містить вакуумну камеру (1), всередині якої розміщені щонайменше один випарник (2) з підлягаючим випаровуванню матеріалом покриття (3), засіб (4) для випаровування матеріалу покриття (3), засіб для утримання і перемішування порошку (5) в вигляді щонайменше одного барабана (6), розташованого перед випарником (2) і встановленого за допомогою кріплення (7) на горизонтальному валу (8) з можливістю обертання, множину елементів (9) для підбору, переміщення і вивільнення частинок порошку (5), розміщених всередині зазначеного барабана (6) і виконаних так, щоб вивільнення і падіння під дією сили тяжіння частинок порошку (5) для осадження на них парового потоку (А) випарюваного матеріалу покриття (3) з утворенням покриття відбувалося з тих елементів (9), що знаходяться у верхній частині барабана (б), встановлений на кронштейні (10) приймальний бункер (11) для уловлювання падаючих частинок порошку (5) і направлення їх у нижню частину барабана (6), і засіб для вібрації (12) частинок порошку (5), згідно з корисною моделлю, барабан (б) має обід (13) з спрямованими всередину бортами (14), на яких є похилі пази (15) для кріплення зазначених елементів (9) для підбору, переміщення і вивільнення частинок порошку бо (5), причому зазначені елементи (9) виконані у вигляді двогранного ковша (16), який має бічні кромки (17) на своїх гранях (18), що входять в зазначені пази (15) на бортах (14) обода (13), скошену хвостову частину (19), яка щільно прилягає до тіла обода (13), і перекриту накладкою (20) скошену носову частину (21) з утворенням кишені (22), куди збирається захоплений ковшем (16) порошок (5) при переміщенні ковша (16) з нижнього положення в його верхнє положення при обертанні барабана (6), при цьому ківш (16) має на стику двох граней (18) наскрізний проріз (23), який лежить в площині, перпендикулярній осі обертання барабана (6), займає горизонтальне положення при переміщенні ковша (16) у верхнє положення і забезпечує рівномірне і поступове вивільнення частинок порошку (5) у вигляді плаского тонкого струменя (3) ковша (16) при його перебуванні в верхній частині барабана (б), при цьому між випарником (2) ібарабаном (6) розташовано засіб екранування (24) для захисту внутрішніх частин і поверхні барабана (6), множини ковшів (16), а також внутрішніх поверхонь приймального бункера (11) від прямого попадання потоку випарюваного матеріалу (3).The problem is solved by the fact that the device for coating powder particles by deposition in a vacuum, containing a vacuum chamber (1), inside which at least one evaporator (2) with the coating material to be evaporated is placed (3), means (4) for evaporating the material cover (3), means for holding and mixing the powder (5) in the form of at least one drum (6), located in front of the evaporator (2) and installed with the help of a fastener (7) on a horizontal shaft (8) with the possibility of rotation, a set of elements ( 9) for the selection, movement and release of powder particles (5), placed inside the specified drum (6) and made so that the release and fall under the influence of gravity of the powder particles (5) to deposit on them the steam flow (A) of the vaporized coating material (3) with the formation of the coating was made from those elements (9) located in the upper part of the drum (b), the receiving hopper (11) installed on the bracket (10) for catching falling h particles of powder (5) and directing them to the lower part of the drum (6), and means for vibration (12) of the powder particles (5), according to a useful model, the drum (b) has a rim (13) with inwardly directed sides (14) , on which there are inclined grooves (15) for fastening the specified elements (9) for the selection, movement and release of powder particles (5), and the specified elements (9) are made in the form of a dihedral ladle (16), which has side edges (17) ) on their faces (18), which are included in the specified grooves (15) on the sides (14) of the rim (13), the beveled tail part (19), which is tightly adjacent to the body of the rim (13), and covered with the overlay (20), beveled the nose part (21) with the formation of a pocket (22), where the powder (5) captured by the ladle (16) collects when the ladle (16) is moved from its lower position to its upper position during the rotation of the drum (6), while the ladle (16) has at the junction of two faces (18), a through slot (23), which lies in a plane perpendicular to the axis of rotation of the drum (6), occupies a horizontal position at moving the ladle (16) to the upper position and ensures a uniform and gradual release of powder particles (5) in the form of a flat thin stream (3) of the ladle (16) when it is in the upper part of the drum (b), while between the evaporator (2) and the drum (6) there is a shielding device (24) to protect the inner parts and surface of the drum (6), a set of ladles (16), as well as the inner surfaces of the receiving hopper (11) from the direct impact of the vaporized material flow (3).
Засіб (4) для випаровування матеріалу покриття являє собою щонайменше один електронно-променевий прожектор.Means (4) for evaporation of the coating material is at least one electron beam projector.
Ширина наскрізного прорізу (23) щонайменше в 1,5 рази більше максимального розміру часток порошку (5), а довжина наскрізного прорізу (23) складає 0,25-0,5 від довжини двогранного ковша.The width of the through slot (23) is at least 1.5 times greater than the maximum size of the powder particles (5), and the length of the through slot (23) is 0.25-0.5 of the length of the dihedral ladle.
Кут між гранями (18) згаданого двогранного ковша (16) становить від 90 до 130".The angle between the faces (18) of the mentioned dihedral bucket (16) is from 90 to 130".
Засіб для вібрації (12) має кінематичний зв'язок з барабаном (б) через кріплення (7), а приймальний бункер (11) кінематично пов'язаний з барабаном (6) для забезпечення одночасної вібрації приймального бункера (11) і барабана (6) з множиною ковшів (16).The vibration means (12) is kinematically connected to the drum (b) through the mount (7), and the receiving hopper (11) is kinematically connected to the drum (6) to ensure simultaneous vibration of the receiving hopper (11) and the drum (6) ) with a set of buckets (16).
Обід 13 барабана 6 має П-подібний переріз.The rim 13 of the drum 6 has a U-shaped section.
Додатково містить засіб водяного охолодження (25) барабана (6).It additionally contains a means of water cooling (25) of the drum (6).
Запропонована конструкція пристрою забезпечує перемішування та переміщення порошку, завантаженого у барабан, у його верхню частину та рівномірне і поступове вивільнення частинок порошку, падаючих під дією сили тяжіння, для осадження на них парового потоку випарюваного матеріалу з утворенням покриття, у вигляді множини пласких тонких струменів, що забезпечує осадження однорідного по товщині покриття, а також захист порошку, завантаженого у барабан, від забруднення бризками, мікрокраплями випарюваного матеріалу іThe proposed design of the device ensures the mixing and movement of the powder loaded into the drum to its upper part and the uniform and gradual release of powder particles falling under the influence of gravity to deposit on them a vapor flow of vaporized material with the formation of a coating, in the form of a set of flat thin jets, which ensures the deposition of a coating of uniform thickness, as well as protection of the powder loaded into the drum from contamination by splashes, microdroplets of evaporated material and
Зо відшарованих від елементів пристрою фрагментів покриття.From the coating fragments peeled off from the device elements.
Технічна суть і принцип дії корисної моделі пояснюється на прикладах виконання з посиланнями на додані креслення.The technical essence and principle of operation of the useful model is explained on examples of implementation with references to the attached drawings.
Фіг. 1 представляє загальну схему пристрою для нанесення покриттів на частинки порошку осадженням у вакуумі (бічна проекція).Fig. 1 presents a general diagram of a device for coating powder particles by vacuum deposition (side view).
Фі. 2 представляє загальну просторову схему пристрою для нанесення покриттів на частинки порошку осадженням у вакуумі.Fi. 2 represents a general spatial diagram of a device for coating powder particles by vacuum deposition.
Фіг. З представляє елемент обода зі схемою закріплення двогранного ковша всередині обода.Fig. C represents the element of the rim with the scheme of securing the dihedral bucket inside the rim.
Фі. 4 представляє собою креслення одного елемента для підбору, переміщення і вивільнення частинок порошку у вигляді двохгранного ковша.Fi. 4 is a drawing of one element for the selection, movement and release of powder particles in the form of a two-sided ladle.
Фіг. 5 представляє просторову схему пристрою для нанесення покриттів на частинки порошку осадженням у вакуумі, яке має засіб екранування для захисту внутрішніх частин і поверхонь барабана, множини ковшів, а також внутрішніх поверхонь приймального бункера від прямого попадання потоку випарюваного матеріалу.Fig. 5 is a spatial diagram of a device for applying coatings to powder particles by vacuum deposition, which has a shielding means to protect the inner parts and surfaces of the drum, a plurality of ladles, as well as the inner surfaces of the receiving hopper from direct exposure to the flow of evaporated material.
Пристрій (Фіг. 1, 2, 5) для нанесення покриттів на частинки порошку осадженням у вакуумі включає вакуумну камеру 1, всередині якої розміщені щонайменше один випарник 2 з підлягаючим випаровуванню матеріалом покриття 3, засіб 4 у вигляді електронно-променевого прожектора для випаровування матеріалу покриття 3, засіб для утримання і перемішування порошку 5 в вигляді щонайменше одного барабана 6, розташованого перед випарником 2 і встановленого за допомогою кріплення 7 на горизонтальному валу 8 з можливістю обертання, множину елементів 9 для підбору, переміщення і вивільнення частинок порошку 5, розміщених всередині зазначеного барабана 6 і виконаних так, щоб вивільнення і падіння під дією сили тяжіння частинок порошку 5 для осадження на них парового потоку А випарюваного матеріалу покриття З з утворенням покриття відбувалося з тих елементів 9, що знаходяться у верхній частині барабана 6, встановлений на кронштейні 10 приймальний бункер 11 для уловлювання падаючих частинок порошку 5 і направлення їх у нижню частину барабана 6, і засіб для вібрації 12 частинок порошку 5. Барабан 6 має обід 13 з спрямованими всередину бортами 14, на яких є похилі пази 15 для кріплення зазначених елементів 9 для підбору, переміщення і вивільнення частинок порошку 5. Зазначені елементи 9 виконані у вигляді двогранного ковша 16 (Фіг. 3, 4), 60 який має бічні кромки 17 на своїх гранях 18, що входять в зазначені пази 15 на бортах 14 ободаThe device (Fig. 1, 2, 5) for applying coatings to powder particles by deposition in a vacuum includes a vacuum chamber 1, inside of which there is at least one evaporator 2 with the coating material to be evaporated 3, means 4 in the form of an electron beam projector for evaporation of the coating material 3, a means for holding and mixing the powder 5 in the form of at least one drum 6, located in front of the evaporator 2 and installed with the help of a mount 7 on a horizontal shaft 8 with the possibility of rotation, a set of elements 9 for the selection, movement and release of particles of the powder 5 placed inside the specified drum 6 and made so that the release and fall under the influence of gravity of the powder particles 5 to deposit on them the steam flow A of the vaporized coating material C with the formation of the coating occurs from those elements 9 located in the upper part of the drum 6, mounted on the bracket 10 receiving hopper 11 for catching falling particles of powder 5, etc feeding them into the lower part of the drum 6, and means for vibration 12 of the powder particles 5. The drum 6 has a rim 13 with inwardly directed sides 14, on which there are inclined grooves 15 for fastening the specified elements 9 for picking up, moving and releasing the powder particles 5. elements 9 are made in the form of a dihedral bucket 16 (Fig. 3, 4), 60 which has side edges 17 on its faces 18, which are included in the indicated grooves 15 on the sides 14 of the rim
13, скошену хвостову частину 19, яка щільно прилягає до тіла обода 13, і перекриту накладкою 20 скошену носову частину 21 з утворенням кишені 22, куди збирається захоплений ковшем 16 порошок 5 при переміщенні ковша 16 з нижнього положення в його верхнє положення при обертанні барабана 6, при цьому ківш 16 має на стику двох граней 18 наскрізний проріз 23, який лежить в площині, перпендикулярній осі обертання барабана б, займає горизонтальне положення при переміщенні ковша 16 у верхнє положення і забезпечує рівномірне і поступове вивільнення частинок порошку 5 у вигляді плаского тонкого струменю з ковша 16 при його перебуванні в верхній частині барабана б (Фіг. 6). Між випарником 2 і барабаном 6 розташовується засіб екранування 24 для захисту внутрішніх частин і поверхні барабана 6, множини ковшів 16, а також внутрішніх поверхонь приймального бункера 11 від прямого попадання потоку А випарюваного матеріалу 3.13, a beveled tail part 19, which fits tightly to the body of the rim 13, and a beveled nose part 21 covered by an overlay 20 with the formation of a pocket 22, where the powder 5 captured by the ladle 16 is collected when the ladle 16 is moved from its lower position to its upper position during the rotation of the drum 6 , while the ladle 16 has a through slot 23 at the junction of two faces 18, which lies in a plane perpendicular to the axis of rotation of the drum b, takes a horizontal position when the ladle 16 is moved to the upper position and ensures a uniform and gradual release of powder particles 5 in the form of a flat thin jet from ladle 16 when it is in the upper part of drum b (Fig. 6). Between the evaporator 2 and the drum 6, there is a shielding device 24 to protect the internal parts and surface of the drum 6, a set of ladles 16, as well as the internal surfaces of the receiving hopper 11 from the direct impact of flow A of the vaporized material 3.
З кріпленням 7 барабана 6 кінематично зв'язаний засіб для вібрації 12, а приймальний бункер 11 кінематично зв'язаний з барабаном б для забезпечення одночасної вібрації приймального бункера 11 і барабана 6 з множиною двогранних ковшів 16.A means for vibration 12 is kinematically connected to the attachment 7 of the drum 6, and the receiving hopper 11 is kinematically connected to the drum b to ensure simultaneous vibration of the receiving hopper 11 and the drum 6 with a plurality of dihedral buckets 16.
Засіб вібрації 12, що застосовується для активації і регулювання швидкості просипання частинок порошку може представляти собою, наприклад, пару електродвигунів, до осей яких через підшипники приєднані вали з розташованими на протилежних двигунам кінцях ексцентриками. Ці ексцентрики при обертанні валів передають вібрацію кріпленню 7 барабана 6 з множиною двогранних ковшів 16 і приймального бункера 11, кінематично пов'язаного з барабаном 6.The vibration device 12, which is used to activate and regulate the rate of powder particles falling, can be, for example, a pair of electric motors, the axes of which are connected via bearings to the shafts with eccentrics located at the opposite ends of the motors. When the shafts rotate, these eccentrics transmit vibration to the mounting 7 of the drum 6 with a plurality of dihedral buckets 16 and the receiving hopper 11 kinematically connected to the drum 6.
Для формування пласких тонких струменів падаючих вниз частинок порошку 5 доцільно, щоб ширина наскрізного прорізу 23 в ковші 16 була щонайменш в 1,5 рази більша від максимального розміру частинок порошку, а довжина наскрізного прорізу 23 складала 0,25-0,5 від довжини двогранного ковша 16. Для забезпечення максимального обсягу порошку 5, що знаходиться в двогранному ковші 16, доцільно, щоб кут між гранями 18 згаданого двогранного ковша 16 становив від 90" до 130".For the formation of flat thin jets of falling powder particles 5, it is advisable that the width of the through slot 23 in the bucket 16 be at least 1.5 times greater than the maximum size of the powder particles, and the length of the through slot 23 is 0.25-0.5 of the length of the dihedral ladle 16. To ensure the maximum amount of powder 5 in the dihedral ladle 16, it is advisable that the angle between the faces 18 of said dihedral ladle 16 is from 90" to 130".
Як засіб випаровування 4 для забезпечення високих швидкостей осадження покриття доцільно використовувати електронно-променевої прожектор потужністю 40-60 кВт.As a means of evaporation 4 to ensure high rates of deposition of the coating, it is advisable to use an electron-beam projector with a power of 40-60 kW.
З метою забезпечення нанесення покриття на матеріали з невисокими температурами плавлення барабан 6 виготовляють із засобом водяного охолодження 25, наприклад у вигляді водохолоджуваної сорочки, привареної до його обода 13. Підведення водяного охолодження здійснюють від обертового вала 8, що має внутрішнє водяне охолодження.In order to ensure the coating of materials with low melting points, the drum 6 is made with a means of water cooling 25, for example in the form of a water-cooled jacket welded to its rim 13. Water cooling is supplied from the rotating shaft 8, which has internal water cooling.
Засоби екранування 24 у вигляді тонких сталевих листів (наприклад з нержавіючої сталі) або мідних водоохолоджуваних панелей використовують для захисту внутрішніх частин і поверхні барабана б, множини двогранних ковшів 16, а також внутрішніх поверхонь приймального бункера 11 від прямого попадання потоку А випарюваного матеріалу.Shielding means 24 in the form of thin steel sheets (for example, stainless steel) or copper water-cooled panels are used to protect the inner parts and the surface of the drum b, a set of dihedral ladles 16, as well as the inner surfaces of the receiving hopper 11 from the direct impact of the stream A of the evaporated material.
Барабан 6 з П-подібним перерізом більш технологічний у виготовленні та при використанні забезпечує максимальний обсяг завантаження в барабан 6 порошку 5.Drum 6 with a U-shaped cross-section is more technological in manufacturing and when used ensures the maximum loading volume of powder 5 into drum 6.
Пристрій для нанесення покриттів на частинки порошку осадженням у вакуумі працює наступним чином. До розташованого у вакуумній камері 1 випарника 2 завантажується випарюваний матеріал покриття З у вигляді зливка або таблетки. Завантаження порошку 5 здійснюється в барабан б, встановлений за допомогою кріплення 7 на обертовому водоохолоджуваному горизонтальному валу 8. При цьому порошок 5 заповнює всю внутрішню нижню частину барабана, включаючи кишені ковшів і весь внутрішній об'єм множини елементів 9 (у вигляді двогранних ковшів 16) для підбору, переміщення і вивільнення частинок порошку, що знаходяться в цій частині барабана. Після герметизації вакуумної камери 1 і створення в ній необхідного рівня тиску залишкових газів включають засіб випаровування 4 (наприклад електронно-променевої прожектор), промінь якого спрямовується на поверхню випарюваного матеріалу покриття З для його плавлення і виходу на режим випаровування. Після досягнення стабільного режиму випаровування випарюваного матеріалу покриття З включають обертання барабана 6 і засіб вібрації 12. При обертанні барабана 6 проти годинникової стрілки двогранні ковші 16, що переміщаються в нижню частину барабана 6, захоплюють порошок 5 і далі транспортують частинки порошку 5 з нижньої частини барабана 6 в верхню частину барабана 6.The device for coating powder particles by vacuum deposition works as follows. Evaporable coating material C is loaded into the evaporator 2 located in the vacuum chamber 1 in the form of an ingot or a tablet. The powder 5 is loaded into the drum b, installed with the help of the fastener 7 on the rotating water-cooled horizontal shaft 8. At the same time, the powder 5 fills the entire inner lower part of the drum, including the pockets of the buckets and the entire internal volume of the set of elements 9 (in the form of dihedral buckets 16) for the selection, movement and release of powder particles located in this part of the drum. After sealing the vacuum chamber 1 and creating the required pressure level of the residual gases in it, the evaporation means 4 (for example, an electron-beam searchlight) is included, the beam of which is directed to the surface of the evaporated coating material C to melt it and enter the evaporation mode. After reaching a stable evaporation mode of the vaporized coating material C, the rotation of the drum 6 and the vibration means 12 are included. When the drum 6 rotates counterclockwise, the dihedral buckets 16, which move to the lower part of the drum 6, capture the powder 5 and further transport the particles of the powder 5 from the lower part of the drum 6 in the upper part of the drum 6.
При досягненні кожним з двогранних ковшів 16 положення, при якому наскрізний проріз 23 в ковші 16 наближається до горизонтального положення, рівень порошку 5 всередині кишені 22 двогранного ковша 16 підходить до наскрізного прорізу 23 і починається безперервне вивільнення під дією сили тяжіння частинок порошку 5 з кишені 22 двогранного ковша 16 у вигляді плаского тонкого струменя. При цьому накладка 20 забезпечує просипання частинок порошку 5 тільки крізь наскрізний проріз 23 у верхній частині барабана 6. У міру зменшення бо кількості порошку 5 в кишені 22 двогранного ковша 16, постійна зміна кута між наскрізним прорізом 23 у двогранному ковші 16 і горизонталлю при обертанні барабана 6 забезпечує стабільність і безперервність плаского тонкого струменя частинок порошку, що вивільняється з кишені 22 двогранного ковша 16. Геометрична позиція ковша 16, в якій відбувається повне вивільнення обсягу кишені 22 від транспортованих частинок порошку 5, визначається швидкістю обертання барабана 6 і залежить від розмірності і сипучості частинок порошку 5. Таким чином, множина двогранних ковшів 16, що знаходиться у верхній частині барабана 6, забезпечує формування пласкої вертикальної завіси з пласких тонких струменів частинок порошку 5, падаючих під дією сили тяжіння, на які потрапляє паровий потік А випарюваного матеріалу покриття З з утворенням на них покриття. Падаючі частинки порошку 5 потім уловлюються приймальним бункером 11 і направляються в нижню частину барабана 6. З кожним новим обертом барабана б відбувається повторний цикл перемішування частинок порошку 5 в барабані 6, їх транспортування в верхню частину барабана б і просипання вниз у вигляді плаского тонкого струменя в приймальний бункер 11 і далі в нижню частину барабана 6. Після досягнення необхідної товщини покриття вимикають засіб випаровування 4 (електронно- променевий прожектор), зупиняють обертання барабана б і засіб вібрації 12. Після охолодження вакуумну камеру 1 розгерметизовують і виконують вивантаження порошку 5 з нанесеним покриттям і завантаження нової порції порошку для нанесення покриття.When each of the dihedral ladles 16 reaches a position in which the through slot 23 in the ladle 16 approaches the horizontal position, the powder level 5 inside the pocket 22 of the dihedral ladle 16 approaches the through slot 23 and the continuous release under the influence of gravity of the powder particles 5 from the pocket 22 begins. dihedral ladle 16 in the form of a flat thin jet. At the same time, the pad 20 ensures that the particles of powder 5 fall only through the through slot 23 in the upper part of the drum 6. As the amount of powder 5 in the pocket 22 of the dihedral bucket 16 decreases, the angle between the through slot 23 in the dihedral bucket 16 and the horizontal changes when the drum rotates. 6 ensures the stability and continuity of a flat thin jet of powder particles released from the pocket 22 of the dihedral bucket 16. The geometric position of the bucket 16, in which the volume of the pocket 22 is completely released from the transported powder particles 5, is determined by the speed of rotation of the drum 6 and depends on the size and flowability of powder particles 5. Thus, a set of dihedral ladles 16, located in the upper part of the drum 6, ensures the formation of a flat vertical curtain from flat thin jets of powder particles 5 falling under the influence of gravity, on which the steam flow A of the evaporated coating material C from forming a coating on them. The falling powder particles 5 are then caught by the receiving hopper 11 and sent to the lower part of the drum 6. With each new revolution of the drum b, a repeated cycle of mixing the powder particles 5 in the drum 6, their transportation to the upper part of the drum b and spilling down in the form of a flat thin stream in receiving hopper 11 and further into the lower part of the drum 6. After reaching the required thickness of the coating, turn off the evaporation device 4 (electron beam projector), stop the rotation of the drum b and the vibration device 12. After cooling, the vacuum chamber 1 is depressurized and the powder 5 with the applied coating is discharged and loading a new batch of coating powder.
ПРИКЛАД 1EXAMPLE 1
Запропонований пристрій для нанесення покриття на частинки порошку осадженням у вакуумі був встановлений на установці типу УЕ-207 (Б.А. Мовчан, К.Ю. Яковчук. Злектронно- лучевье установки для испарения и осаждения неорганических материалов и покрьїтий //The proposed device for coating powder particles by vacuum deposition was installed on a UE-207 type installation (B.A. Movchan, K.Yu. Yakovchuk. Electron-beam installation for evaporation and deposition of inorganic materials and covered //
Современная злектрометаллургия. - 2004. - Мо 2.- С. 10-15). Установка оснащена 4 електронно- променевими прожекторами потужністю 60 кВт кожний, які розміщені над основною вакуумною камерою. На дні основної вакуумної камери установки об'ємом 0,45 м розміщувався водоохолоджуваний мідний тигель з внутрішнім діаметром 70 мм. Всередині тиглю розміщували матеріал покриття у вигляді зливка заліза діаметром 68.5 мм та довжиною 250 мм. Барабан у вигляді П-подібного колеса з розмірами: діаметр ободу - 480 мм, ширина ободу - 48 мм, висота борту - 40 мм був виготовлений з вуглецевої сталі товщиною 3 мм. Всередині ободу розміщувались 48 ковшів, виготовлених з нержавіючої сталі товщиною 0,3 мм. Розміри кожного ковша: довжина - 80 мм, ширина - 43 мм, висота - 13 мм, внутрішній об'єм - 13,4 см3, кут між гранями - 120", на перетині граней розташовано наскрізний проріз довжиною 24 мм та шириною 0,4 мм. По периметру ободу на барабані був наварений герметичний кожух для засобу водяного охолодження з трубками для підведення та відведення циркулюючої навколо ободу охолоджуючої води, яка поступала з горизонтального водоохолоджуваного вала через трубки.Modern electrometallurgy. - 2004. - Mo 2.- P. 10-15). The installation is equipped with 4 electron beam projectors with a power of 60 kW each, which are placed above the main vacuum chamber. A water-cooled copper crucible with an inner diameter of 70 mm was placed at the bottom of the main vacuum chamber of the installation with a volume of 0.45 m. Coating material in the form of an iron ingot with a diameter of 68.5 mm and a length of 250 mm was placed inside the crucible. The drum in the form of a U-shaped wheel with dimensions: rim diameter - 480 mm, rim width - 48 mm, side height - 40 mm was made of carbon steel with a thickness of 3 mm. 48 ladles made of stainless steel with a thickness of 0.3 mm were placed inside the rim. Dimensions of each ladle: length - 80 mm, width - 43 mm, height - 13 mm, internal volume - 13.4 cm3, angle between faces - 120", at the intersection of the faces there is a through slot 24 mm long and 0.4 wide mm. On the perimeter of the rim, a hermetic casing for the water cooling agent was welded on the drum with tubes for supplying and draining the cooling water circulating around the rim, which came from the horizontal water-cooled shaft through the tubes.
За допомогою кріплення барабан жорстко кріпився до горизонтального водоохолоджуваного вала діаметром 80 мм, швидкість обертання якого могла регулюватись з шагом 0.04 об/хв та складала 0,4 об/хв під час процесу нанесення покриття. Відстань між барабаном та центром зливка становила 175 мм.The drum was rigidly attached to a horizontal water-cooled shaft with a diameter of 80 mm with the help of a fastener, the rotation speed of which could be adjusted in steps of 0.04 rpm and was 0.4 rpm during the coating process. The distance between the drum and the center of the ingot was 175 mm.
Приймальний бункер виготовлений з нержавіючої сталі товщиною 1 мм у вигляді усіченої чотирикутної піраміди. Верхній розширений прямокутний отвір приймального бункера забезпечував приймання потоку падаючих частинок порошку та спрямовування їх в нижню звужену частину, а з неї потім в барабан. Нижня частина поверхні приймального бункера мала механічний ковзний контакт з бортами барабана для передавання вібрації.The receiving hopper is made of stainless steel with a thickness of 1 mm in the form of a truncated quadrangular pyramid. The upper widened rectangular opening of the receiving hopper ensured receiving the flow of falling powder particles and directing them into the lower narrowed part, and then into the drum. The lower part of the surface of the receiving hopper had a mechanical sliding contact with the sides of the drum for the transmission of vibration.
Засіб екранування не використовували.No shielding was used.
Для засобу вібрації на горизонтальному валу були закріплені 2 електромотори постійного струму потужністю 30 Вт кожний з частотою обертання вала від 50 до 1000 об/хв. Подовжений вал кожного електромотора проходив скрізь отвір у кріпленні та мав ексцентрик на кінці вала.For the means of vibration, 2 DC electric motors with a power of 30 W each with a rotation frequency of the shaft from 50 to 1000 rpm were attached to the horizontal shaft. The extended shaft of each electric motor passed through a hole in the mount and had an eccentric at the end of the shaft.
При обертанні ексцентрик створював коливання кінця вала. Виникаючі за рахунок контакту кінця вала зі стінками отвору в кріпленні вібраційні коливання передавались через кріплення до барабана, а також на приймальний бункер. Регулювання швидкості обертання вала електромотора дозволяв регулювати частоту вібрації, яка оптимізується в залежності від розміру частинок та питомої густини матеріалу порошку.During rotation, the eccentric created oscillations of the end of the shaft. Vibration oscillations arising due to the contact of the end of the shaft with the walls of the hole in the mount were transmitted through the mount to the drum, as well as to the receiving hopper. Adjusting the speed of rotation of the electric motor shaft made it possible to adjust the frequency of vibration, which is optimized depending on the size of the particles and the specific density of the powder material.
В барабан завантажували 380 г порошку оксиду кремнію з середнім розміром частинок 200 мкм. Усі частинки порошку мали неправильну багатогранну геометричну форму.380 g of silicon oxide powder with an average particle size of 200 μm was loaded into the drum. All the powder particles had an irregular polyhedral geometric shape.
Після закриття камери та відкачування залишкових газів в камері до тиску 5х105 Торр подавали воду для засобу водяного охолодження барабана та вмикали електронно-променевий прожектор, спрямовували його електронний промінь в тигель на поверхню матеріалу покриття, нагрівали всю поверхню до утворення рідкої ванни та створення парового потоку випарюваного матеріалу.After closing the chamber and pumping out the residual gases in the chamber to a pressure of 5x105 Torr, water was supplied for the water cooling agent of the drum and the electron beam projector was turned on, its electron beam was directed into the crucible on the surface of the coating material, the entire surface was heated until a liquid bath was formed and a vapor flow of evaporated material
Одночасно вмикали електромотори засобу вібрації та обертання горизонтального вала. При обертанні вала ковші в нижній частині барабана заповнювались порошком та транспортували його з перемішуванням до верхньої частини барабана. При досягненні кожним з ковшів його відповідного положення у верхній частині барабана (коли рівень порошку підходив до наскрізного прорізу ковша) розпочиналося поступове просипання частинок порошку вниз крізь наскрізний проріз між гранями ковша під дією сили тяжіння, з утворенням пласких тонких струменів частинок порошку. В процесі падіння частинок порошку вниз до приймального бункера вони потрапляли в паровий потік випарюваного матеріалу та на їх поверхні осаджувався шар покриття.At the same time, the electric motors of the means of vibration and rotation of the horizontal shaft were turned on. During the rotation of the shaft, the buckets in the lower part of the drum were filled with powder and transported with mixing to the upper part of the drum. When each of the buckets reached its corresponding position in the upper part of the drum (when the powder level approached the through slot of the bucket), the powder particles began to gradually fall down through the through slot between the faces of the bucket under the influence of gravity, with the formation of flat thin jets of powder particles. As the powder particles fall down to the receiving hopper, they fall into the vapor flow of the evaporated material and a coating layer is deposited on their surface.
Температура поверхні ободу барабана з водяним охолодженням не перевищувала 50 "С.The surface temperature of the water-cooled drum rim did not exceed 50 °C.
Час осадження покриття складав 130 хв.The coating deposition time was 130 minutes.
Після завершення процесу нанесення покриття електронно- променевий прожектор вимикався, обертання горизонтального вала вимикалось, засіб вібрації вимикався через 5 хв після завершення процесу випаровування. Далі після остигання вакуумної камери проводили напуск повітря всередину установки та вивантажували порошок.After the coating process was completed, the electron beam projector was turned off, the rotation of the horizontal shaft was turned off, and the vibration device was turned off 5 min after the evaporation process was completed. Then, after cooling down the vacuum chamber, air was blown inside the installation and the powder was discharged.
При візуальному огляді вивантаженого порошку встановлено, що в порошку присутні частинки покриття у вигляді лушпиння розмірами до 0,5 мм, відшарованого від внутрішніх поверхонь ковшів та барабана, а також мікрокаплі матеріалу покриття розміром до 1 мм.During a visual inspection of the unloaded powder, it was established that the powder contains coating particles in the form of flakes up to 0.5 mm in size, peeled off from the inner surfaces of the ladles and the drum, as well as micro-droplets of the coating material up to 1 mm in size.
При візуальному огляді пристрою для нанесення покриття на частинки порошку осадженням у вакуумі встановлено, що наскрізні прорізі ковшів перекриті застряглим лушпинням на загальній площі 30-40 95.During a visual inspection of the device for coating powder particles by deposition in a vacuum, it was established that the through slots of the ladles were covered with a stuck husk on a total area of 30-40 95.
Просівом отриманого порошку через розсівні сита та сепарацією за допомогою магніту встановлено, що кількість лушпиння та бризок в вихідному порошку складає 5 г.By sieving the resulting powder through sieves and separation using a magnet, it was determined that the amount of husks and splashes in the original powder is 5 g.
Металографічними дослідженнями встановлено, що отримані покриття Ре рівномірні та неперервні, товщина покриття варіюється в інтервалі 75...100 нм. На поверхні покриття присутні дефекти, зумовлені прилипанням до поверхні частинок порошку мікрочастинок лушпиння, відшарованого від внутрішніх поверхонь барабана та ковшів і наступним їх зарощуванням осаджуваним шаром Ге.Metallographic studies established that the obtained Re coatings are uniform and continuous, the thickness of the coating varies in the range of 75...100 nm. There are defects on the surface of the coating caused by the adhesion of powder particles of husk microparticles peeled off from the inner surfaces of the drum and ladles to the surface and their subsequent overgrowth with a deposited Ge layer.
ПРИКЛАД 2EXAMPLE 2
Зо Використовували запропонований пристрій для нанесення покриття на частинки порошку випаровуванням у вакуумі так, як і в прикладі 1 з тією різницею, що між водоохолоджуваним тиглем та поверхнею барабана (на відстані 5 мм від барабана) встановлено засіб екранування у вигляді листа з нержавіючої сталі товщиною 2 мм з отвором діаметром 250 мм, центр якого розташований на 155 мм нижче від центральної осі обертання барабана. Нижня частина цього отвору перекривалась вертикальною фронтальною поверхнею приймального бункера, залишаючи відкритим простір для проходу парового потоку випарюваного матеріалу у вигляді сегменту кола радіусом 125 мм та висотою 155 мм.The proposed device was used for coating powder particles by vacuum evaporation in the same way as in example 1, with the difference that between the water-cooled crucible and the surface of the drum (at a distance of 5 mm from the drum), a shielding device in the form of a sheet of stainless steel with a thickness of 2 mm with a hole with a diameter of 250 mm, the center of which is located 155 mm below the central axis of rotation of the drum. The lower part of this opening was covered by the vertical frontal surface of the receiving hopper, leaving an open space for the passage of the steam flow of the vaporized material in the form of a segment of a circle with a radius of 125 mm and a height of 155 mm.
Геометричні розміри засобу екранування та його положення відносно барабана забезпечували захист внутрішньої поверхні барабана та ковшів від прямого потрапляння парового потоку випарюваного матеріалу.The geometric dimensions of the shielding device and its position relative to the drum provided protection of the inner surface of the drum and ladles from direct ingress of the steam flow of the vaporized material.
При візуальному огляді вивантаженого порошку після завершення процесу осадження покриття встановлено, що в порошку відсутні частинки розміром більше, ніж 0,2 мм.Upon visual inspection of the unloaded powder after completion of the coating deposition process, it was established that the powder contained no particles larger than 0.2 mm in size.
При візуальному огляді пристрою для нанесення покриття на частинки порошку осадженням у вакуумі встановлено, що наскрізні прорізі ковшів вільні.During a visual inspection of the device for coating powder particles by deposition in a vacuum, it was established that the through slots of the ladles are free.
Просівом отриманого порошку через розсівні сита та сепарацією за допомогою магніту встановлено що кількість лушпиння та бризок в вихідному порошку не перевищує 0,3 г.By sieving the obtained powder through sieves and separation using a magnet, it was established that the amount of husks and splashes in the original powder does not exceed 0.3 g.
Металографічними дослідженнями встановлено, що отримані покриття Ре рівномірні та неперервні, товщина покриття варіюється в інтервалі 95...120 нм. На поверхні шару отриманого порошку відсутні дефекти. Вказаний діапазон товщини отриманого покриття (його однорідність по товщині) на частинках порошку неправильної геометричної форми приблизно на 20...30 95 вужче у порівнянні з діапазоном товщин покриттів, отриманих на аналогічних порошках в інших відомих пристроях.Metallographic studies have established that the obtained Re coatings are uniform and continuous, the thickness of the coating varies in the range of 95...120 nm. There are no defects on the surface of the obtained powder layer. The indicated range of thickness of the obtained coating (its uniformity in thickness) on powder particles of irregular geometric shape is approximately 20...30 95 narrower compared to the range of thicknesses of coatings obtained on similar powders in other known devices.
Збільшення товщини осадженого покриття у порівнянні з прикладом 1 зумовлено позитивним ефектом від засобу екранування, яке запобігає осадженню покриття на внутрішніх поверхнях ковшів та барабана. Як результат - відсутність відшарованого лушпиння та зменшення кількості мікрокрапель, в результаті чого наскрізні прорізі в ковшах залишаються вільними для проходження частинок порошку.The increase in the thickness of the deposited coating compared to example 1 is due to the positive effect of the shielding agent, which prevents the deposition of the coating on the inner surfaces of the ladles and the drum. As a result, there is no exfoliated husk and a decrease in the number of microdroplets, as a result of which the through slots in the ladles remain free for the passage of powder particles.
ПРИКЛАД ЗEXAMPLE Z
Використовували запропонований пристрій для нанесення покриття на частинки порошку бо випаровуванням у вакуумі так, як і в прикладі 1 з тією різницею, що барабан був виготовлений зі сталі ХІЗН ЮТ сталі товщиною 1,5 мм у вигляді М-подібного колеса без водяного охолодження, з розмірами: діаметр ободу - 480 мм, довжина борту - 56 мм, внутрішній кут між бортами становив 90". Всередині барабана розміщувались 48 ковшів, виготовлених з нержавіючої сталі товщиною 0,3 мм. Розміри кожного ковша: довжина - 80 мм, ширина - 36 мм, висота - 11 мм, внутрішній об'єм - 4 см, кут між гранями складав 1207, на перетині граней знаходився наскрізний проріз довжиною 20 мм та шириною 0,25 мм.The proposed device was used for applying a coating to powder particles by evaporation in a vacuum in the same way as in example 1, with the difference that the drum was made of 1.5 mm-thick KHIZN UT steel in the form of an M-shaped wheel without water cooling, with dimensions : rim diameter - 480 mm, rim length - 56 mm, internal angle between the rims was 90". Inside the drum there were 48 ladles made of stainless steel with a thickness of 0.3 mm. Dimensions of each ladle: length - 80 mm, width - 36 mm , height - 11 mm, internal volume - 4 cm, the angle between the faces was 1207, at the intersection of the faces there was a through slot 20 mm long and 0.25 mm wide.
Всередині водоохолоджуваного тиглю розміщували матеріал покриття у вигляді зливка заліза діаметром 68,5 мм та довжиною 250 мм. Швидкість обертання барабана складала 0,30 об/хв.Inside the water-cooled crucible, the coating material was placed in the form of an iron ingot with a diameter of 68.5 mm and a length of 250 mm. The drum rotation speed was 0.30 rpm.
В барабан завантажували 300 г порошку оксиду цирконію з середнім розміром частинок 80 мкм. Усі частинки порошку мали кулеподібну або сферичну геометричну форму.300 g of zirconium oxide powder with an average particle size of 80 μm was loaded into the drum. All powder particles had a spherical or spherical geometric shape.
Температура поверхні барабана з водяним охолодженням не перевищувала 110 "С. Час осадження покриття складав 90 хв.The surface temperature of the water-cooled drum did not exceed 110 "C. The coating deposition time was 90 minutes.
Виконані металографічні дослідження частинок порошку з нанесеним на його поверхню покриттям показали, що товщина покриття Ре складає 45...60 нм, при цьому покриття повністю покривало усю поверхню частинок порошку.Metallographic studies of powder particles with a coating applied to their surface showed that the thickness of the Re coating is 45...60 nm, while the coating completely covered the entire surface of the powder particles.
ПРИКЛАД 4.EXAMPLE 4.
Використовували запропонований пристрій для нанесення покриття на частинки порошку випаровуванням у вакуумі так, як і в прикладі 1, за винятком того, що розміри кожного ковша: довжина - 80 мм, ширина - 43 мм, висота - 13 мм, внутрішній об'єм - 13,4 см3, кут між гранями складав 120", на перерізі граней розташований наскрізний проріз довжиною 40 мм та шириною 0,55 мм.The proposed device for coating powder particles by vacuum evaporation was used in the same way as in example 1, except that the dimensions of each ladle were: length - 80 mm, width - 43 mm, height - 13 mm, internal volume - 13 ,4 cm3, the angle between the faces was 120", a through slot 40 mm long and 0.55 mm wide is located on the cross section of the faces.
Між водоохолоджуваним тиглем та поверхнею барабана (на відстані 5 мм від барабана) встановлено засіб екранування у вигляді мідного водоохолоджуваного листа товщиною 2 мм з отвором діаметром 250 мм, центр якого розташований на 155 мм нижче від центральної осі обертання барабана. Нижня частина цього отвору перекривалась вертикальною фронтальною поверхнею приймального бункера, залишаючи відкритим простір для проходу парового потоку випарюваного матеріалу у вигляді сегменту кола радіусом 125 мм та висотою 155 мм.Between the water-cooled crucible and the surface of the drum (at a distance of 5 mm from the drum), a shielding device is installed in the form of a copper water-cooled sheet 2 mm thick with a hole with a diameter of 250 mm, the center of which is located 155 mm below the central axis of rotation of the drum. The lower part of this opening was covered by the vertical frontal surface of the receiving hopper, leaving an open space for the passage of the steam flow of the vaporized material in the form of a segment of a circle with a radius of 125 mm and a height of 155 mm.
Геометричні розміри засобу екранування та його положення відносно барабанаGeometric dimensions of the shielding device and its position relative to the drum
Зо забезпечували захист внутрішньої поверхні барабана та ковшів від прямого потрапляння парового потоку випарюваного матеріалу.They provided protection of the inner surface of the drum and ladles from direct ingress of the steam flow of the vaporized material.
Швидкість обертання барабана складала 0,4 об/хв.The drum rotation speed was 0.4 rpm.
В барабан завантажували 600 г порошку кубічного нітриду бору з середнім розміром частинок 250 мкм. Усі частинки порошку мали неправильну багатогранну геометричну форму.600 g of cubic boron nitride powder with an average particle size of 250 μm was loaded into the drum. All the powder particles had an irregular polyhedral geometric shape.
Температура поверхні ободу барабана з водяним охолодженням не перевищувала 50 "с.The surface temperature of the water-cooled drum rim did not exceed 50 °C.
Час осадження покриття складав 240 хв.The coating deposition time was 240 minutes.
Після завершення процесу нанесення покриття електронно- променевий прожектор вимикався, обертання горизонтального валу вимикалось, засіб вібрації вимикався через 5 хв. після завершення процесу випаровування. Далі після остигання вакуумної камери проводили напуск повітря всередину установки та вивантажували порошок.After the coating process was completed, the electron beam projector was turned off, the rotation of the horizontal shaft was turned off, and the vibration device was turned off after 5 minutes. after the evaporation process is complete. Then, after cooling down the vacuum chamber, air was blown inside the installation and the powder was discharged.
Виконані металографічні дослідження частинок порошку з нанесеним на його поверхню покриттям показали, що товщина покриття Мі складає 195...235 нм, при цьому покриття повністю покривало усю поверхню частинок порошку.Metallographic studies of powder particles with a coating applied to their surface showed that the thickness of the Mi coating is 195...235 nm, while the coating completely covered the entire surface of the powder particles.
Металографічними дослідженнями встановлено, що отримані покриття Мі рівномірні та неперервні, товщина покриття варіюється в інтервалі 195...235 нм, що зумовлено неправильною багатогранною геометричною формою частинок порошку.Metallographic studies have established that the obtained Mi coatings are uniform and continuous, the thickness of the coating varies in the range of 195...235 nm, which is due to the irregular multifaceted geometric shape of the powder particles.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202103402U UA149569U (en) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | DEVICE FOR COATING POWDER PARTICLES TO VACUUM DEPOSITS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202103402U UA149569U (en) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | DEVICE FOR COATING POWDER PARTICLES TO VACUUM DEPOSITS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA149569U true UA149569U (en) | 2021-11-24 |
Family
ID=78720143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU202103402U UA149569U (en) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | DEVICE FOR COATING POWDER PARTICLES TO VACUUM DEPOSITS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA149569U (en) |
-
2021
- 2021-06-17 UA UAU202103402U patent/UA149569U/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1077210A (en) | Method and apparatus for producing high purity metal powders by electron-beam heating | |
| US10793945B2 (en) | Powder coating apparatus | |
| US4218410A (en) | Method for the production of high-purity metal powder by means of electron beam heating | |
| JPH059075Y2 (en) | ||
| US4648820A (en) | Apparatus for producing rapidly quenched metal particles | |
| EP0118641B1 (en) | Apparatus for rapidly freezing molten metals and metalloids in particulate form | |
| UA149569U (en) | DEVICE FOR COATING POWDER PARTICLES TO VACUUM DEPOSITS | |
| US20170036264A1 (en) | Process of forming copper anodes | |
| UA125203C2 (en) | Device for coating powder particles by vacuum deposition | |
| US4000060A (en) | Magnetic separator for hot mixtures containing magnetic components | |
| JP3755020B2 (en) | Particle coating method and apparatus | |
| JP4725589B2 (en) | Composite fine particle production apparatus and production method | |
| KR20080084140A (en) | Apparatus for vacuum treatment and the vacuum-treating method for pluverulent body using it | |
| CN106756861A (en) | One kind waves convolution disperser apparatus and method | |
| US4373883A (en) | Apparatus for producing granules from molten metallurgical slags | |
| JPH05271922A (en) | Powder coating device | |
| JP2808836B2 (en) | Powder manufacturing apparatus and powder manufacturing method | |
| JPH01148792A (en) | Apparatus for continuously melting particle material of silicon | |
| US4358415A (en) | Method for producing granules from molten metallurgical slags | |
| KR102713871B1 (en) | Powder loss minimization powder surface uniform coating device, powder surface uniform coating method using the same, and surface coated powder using the same | |
| RU2767099C1 (en) | Device for applying coatings on powder materials | |
| JP7256385B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus for titanium alloy ingot | |
| JP3458585B2 (en) | Thin film formation method | |
| KR20230056123A (en) | Powder surface uniform coating device by shielding magnetic field and vibrating uniform feeding, powder surface uniform coating method using the same, and surface coated powder using the same | |
| RU2762455C1 (en) | Method for creating structural gradient powder materials |