RU2118398C1 - Испаритель для металлов и сплавов - Google Patents
Испаритель для металлов и сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2118398C1 RU2118398C1 RU97116642A RU97116642A RU2118398C1 RU 2118398 C1 RU2118398 C1 RU 2118398C1 RU 97116642 A RU97116642 A RU 97116642A RU 97116642 A RU97116642 A RU 97116642A RU 2118398 C1 RU2118398 C1 RU 2118398C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- melt
- heater
- evaporator
- cells
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 title description 14
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 14
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 2-iodoquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(I)=CC=C21 FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 coatings Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000011364 vaporized material Substances 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для получения газофазным методом ультрадисперсных порошков и сплавов, а также для нанесения металлических покрытий в вакууме на металлические и неметаллические изделия. В испарителе, содержащем цилиндрический экран-нагреватель с отверстиями для выхода пара, торцевые крышки-тоководы, контейнер для расплава, контейнер расположен соосно внутри цилиндрического экрана-нагревателя и выполнен в виде отдельных соединенных между собой цилиндрических ячеек, образующих емкость для жидкого расплава. Оригинальность конструкции ячеек, их количество позволяют многократно увеличить поверхность испаряемой жидкости, получать высококачественные ультрадисперсные порошки с высокой производительностью технологического процесса. 1 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для получения газофазным методом высокодисперсных и ультрадисперсных порошков металлов и сплавов как труднолетучих элементов (температура которых выше 2000oC), так и легколетучих элементов, а также для нанесения металлических покрытий в вакууме на металлическое, неметаллические изделия, предназначенные для использования в микроэлектронике, химической технологии, металлургии, электрохимии.
Известные виды конструкций испарителей предназначены для решения частных задач и сложны по конструктивному исполнению (1), характеру работы, предлагающей динамическое вращательное перемещение металлического расплава (2). Известные испарители имеют относительно небольшую поверхность испарения (3), что не позволяет гарантировать высокое качество продукции и производительность процесса. Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче к предлагаемому является испаритель (4), состоящий из цилиндрического экрана-нагревателя, съемного контейнера с перфорированной крышкой для испаряемого материала, торцевых крышек и тоководов.
После загрузки испаряемого материала в контейнер его нагрев и поддержание необходимой температуры осуществляется за счет теплового поверхностного излучения цилиндрического экрана нагревателя. Испарение материала происходит в поверхности расплава в контейнере. Пары испаряемого материала из контейнера через перфорированные отверстия крышки поступают в пространство между контейнером и стенками экрана-нагревателя и далее через его отверстия осаждают (конденсируются) на поверхности изделий. При использовании цилиндрического экрана-нагревателя исключается конденсация испаряемого материала на внутренние поверхности испарителя. Однако наличие открытой поверхности металлического расплава в контейнере допускает возможность образования окислов на его поверхности и вынос их с парами конденсата. Этот негативный процесс усиливается при образовании брызг при кипении жидкого расплава при нарушении параметров процесса испарения (температура, парциальное давление пара и др.). Качество конденсата, а в конечном итоге покрытия или порошка в этом случае резко ухудшается, как по химическому и гранулометрическому составу, как и по механическим свойствам.
Другим недостатком работы известного испарителя является невысокая производительность из-за ограниченной по площади поверхности испарения, из-за необходимости смены контейнера после испарения из него расплава, то есть остановки процесса.
В настоящей заявке поставлена задача разработать несложную, надежную в работе конструкцию испарителя с высокой производительностью, обеспечивающего высокое качество готовой продукции, с возможностью использования широкого диапазона испаряемого материала с различной температурой плавления.
Сущность предлагаемого изобретения и поставленная задача решаются тем, что в известном испарителе, содержащем цилиндрический экран-нагреватель с отверстиями для выхода пара, торцевые крышки-тоководы, контейнер для расплава, контейнер расположен соосно внутри цилиндрического экрана-нагревателя и выполнен в виде отдельных соединенных соосно между собой цилиндрических ячеек, образующих емкость для расплава, при чем каждая ячейка ограничена с боковых сторон перфорированными крышками и прокладками из пористого углеродистого материала и расположена на осевых элементах с внутренним каналом для подачи расплава в контейнер.
Соосное расположение контейнера, выполненного в цилиндрической форме, внутри цилиндрического экрана-нагревателя обеспечивает равномерный нагрев и поддержание заданной температуры всех элементов конструкции испарителя, которые находятся в контакте с жидким расплавом или парами испаряемого металла или сплава. Это обстоятельство обеспечивает надежность хода технологического процесса за счет устойчивости заданных параметров.
Контейнер в предлагаемом изобретении для испарителя выполнен в виде набора из отдельных цилиндрических ячеек, соединенных между собой по принципу сообщающих сосудов. Оригинальность конструкции цилиндрических ячеек, их компановка между собой позволяет неограниченно увеличивать площадь поверхности испарения жидкого расплава и регулировать ее в зависимости от требуемой производительности. В каждой ячейке при заполнении ее расплавом создаются по две поверхности испарения. Жидкий расплав поверхностью испарения в каждой ячейке контактирует с прокладкой, выполненной из тонкого пористого углеродистого материала, что исключает контакт жидкого расплава с атмосферой в испарителе и образование окислов, а следовательно, гарантирует высокое качество готовой продукции. Прокладка по сути дела выполняет роль фильтра продуктов испарения. Ячейки контейнера соединены между собой соосно на осевых элементах, внутренний канал которых и радиальные отверстия образуют единую систему "питания" контейнера жидким расплавом из автономного источника. По мере испарения расплава идет постоянная подпитка жидкого расплава в ячейки, поэтому контейнер остается полностью заполненным под некоторым избыточным давлением. Это обстоятельство исключает случайные "всплески" при повышении температуры металла, что особенно важно для испарения тугоплавких металлов или сплавов, а также вести технологический процесс в непрерывном режиме длительное время.
Таким образом, предлагаемый испаритель в технологическом процессе получения металлических порошков и при нанесении покрытий различного назначения обеспечивает следующие преимущества:
значительное увеличение площади поверхности испаряемого расплава;
длительную поверхность технологического процесса;
надежность работы при испарении расплавов легко- и трудноплавких сталей или сплавов;
предотвращение образования окислов на поверхности расплава;
исключение образования и брызгоуноса при кипении расплава.
значительное увеличение площади поверхности испаряемого расплава;
длительную поверхность технологического процесса;
надежность работы при испарении расплавов легко- и трудноплавких сталей или сплавов;
предотвращение образования окислов на поверхности расплава;
исключение образования и брызгоуноса при кипении расплава.
В конечном итоге при высокой производительности и широком ассортименте использования испаряемых расплавов конечная продукция имеет высокое качество (ультрамелкодисперсность частиц, высокая плотность и механическая стойкость порошков и покрытий из них).
Анализируя вышеизложенное, можно сделать вывод, что предлагаемая конструкция испарителя выражается совокупностью новых существенных признаков, характеризующих устройство, а именно, формой выполнения контейнера, формой выполнения и связей ячеек контейнера, взаимным расположением контейнера и экрана-нагревателя. То есть по сравнению с известным испарителем, признаки, характеризующие заявленную конструкцию испарителя, являются новыми существенными, что соответствует критерию "новизна".
Из научно-технической и патентной информации не выявлено использование совокупности взаимодействия и выполнения новых существенных признаков предлагаемого испарителя по их функциональному назначению и достигаемому результату, что соответствует критерию "изобретательский уровень".
На чертеже изображен общий вид испарителя с частичным продольным разрезом.
Испаритель для металлов и сплавов состоит из цилиндрического экрана-нагревателя 1 с торцовыми крышками 2, которые служат также токопроводами к экрану-нагревателю. В крышках по оси нагревателя вмонтированы изоляторы 3, для установки контейнера для жидкого расплава. Контейнер состоит из набора цилиндрический ячеек 4, которые с боковых сторон имеют перфорированные круглые крышки 5. Между перфорированной крышкой и радиальной выточкой ячейки установлена тонкая фильтрующая прокладка 6 из пористого углеродистого металла. Цилиндрическая ячейка, прокладки и перфорированные крышки, образующие емкость для расплава, установлены на осевые элементы 7, соединенных между собой гайкой 8, которая фиксирует плотное прилегание перфорированных крышек и прокладок к цилиндрической ячейке.
Осевые элементы каждой ячейки по оси контейнера сопряжены друг с другом внутренними отверстиями, образующих канал 9 для подачи жидкого расплава 11 в ячейки, а в целом в контейнер. Для выхода пара из испарителя цилиндрический экран-нагреватель имеет по образующей отверстие 10.
Все элементы конструкции испарителя (кроме изолятора 3) выполнены из электродного графита, а прокладка 6 - из графитизированной пористой ткани. Изоляторы выполнены из окиси бериллия. Наружная поверхность испарителя изолирована графитизированным войлоком.
Испаритель работает следующим образом.
Испаритель помещают в герметическую камеру (на чертеже не показана), удаляют из нее воздух, заполняют инертным газом (аргоном) до давления 1,33 • 103 Па. После этого подключают экран-нагреватель 1 к источнику питания (на чертеже не показан). Подачу жидкого расплава 11 в прогретый испаритель производят по каналу 9 через барометрическую трубу, связанной с устройством для расплавления испаряемого металла или сплава (на чертеже не показаны).
Нагрев и поддержание необходимой температуры цилиндрических ячеек 4, заполненных расплавом осуществляется за счет теплового поверхностного излучения цилиндрического экрана-нагревателя 1, который равномерно прогревает все детали контейнера и боковые крышки-тоководы 2 испарителя.
За счет создания давления столба жидкости в барометрической трубе в ячейках 4 контейнера расплав испаряемой поверхностью постоянно находится в контакте с углеродистой прокладкой 6, исключая возможность образования окислов металла и образования брызг расплавленного металла.
При прогреве контейнера до температуры испарения расплава пар, образующийся на развитой поверхности испарения в ячейках 4, проходит через макропары прокладки и фильтруется от различного рода примесей, включений, что гарантирует высокое качество порошков, покрытий и др. изделий.
В процессе испарения пары через поры прокладки 6 и отверстия перфорированных боковых крышек 5 заполняют пространство между контейнером и стенками экрана-нагревателя 1. При создании перепада давления избыток паров металла выходит через отверстия 10, смешивается с нейтральным газом, образуя ультрамелкодисперсный качественный порошок или тонкую плотную поверхность напыления.
Изготовлен экспериментальный испаритель. Для деталей испарителя использованы существующие доступные материалы: электродный графит, окись бериллия, графитизированная пористая ткань. Технология изготовления деталей испарителя и его сборка затруднений не вызывает.
Испаритель новой конструкции был испытан в опытах по получению порошков меди, олова, их сплавов, а также для получения медного покрытия на графитовой подложке. При использовании испарителя получены высококачественные порошки размером 0,5-8 мкм. Технологический процесс получения порошков стабильный и по длительности непрерывной работы и производительности практически не лимитируется конструктивными параметрами.
Claims (1)
- \ \\1 Испаритель для металлов и сплавов, содержащий цилиндрический экран-нагреватель с отверстиями для выхода пара, торцевые крышки - тоководы, контейнер для расплава, отличающийся тем, что контейнер расположен соосно внутри цилиндрического экрана-нагревателя и выполнен в виде отдельных соединенных соосно между собой цилиндрических ячеек, образующих емкость для расплава, причем каждая ячейка ограничена с боковых сторон перфорированными крышками и прокладками из пористого углеродистого материала и расположена на осевых элементах с внутренним каналом для подачи расплава в контейнер.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97116642A RU2118398C1 (ru) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | Испаритель для металлов и сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97116642A RU2118398C1 (ru) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | Испаритель для металлов и сплавов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2118398C1 true RU2118398C1 (ru) | 1998-08-27 |
| RU97116642A RU97116642A (ru) | 1999-01-10 |
Family
ID=20197806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97116642A RU2118398C1 (ru) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | Испаритель для металлов и сплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2118398C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2167743C2 (ru) * | 1999-07-05 | 2001-05-27 | Красноярский государственный технический университет | Устройство для получения ультрадисперсных порошков |
| RU2183693C2 (ru) * | 2000-01-12 | 2002-06-20 | Пастухов Валерий Павлович | Испаритель для металлов и сплавов |
| RU2354745C1 (ru) * | 2007-06-25 | 2009-05-10 | Валерий Павлович Пастухов | Испаритель для металлов или сплавов |
| RU2465372C1 (ru) * | 2011-05-12 | 2012-10-27 | Билал Аругович Билалов | Устройство для получения тонких пленок нитридных соединений |
| RU180391U1 (ru) * | 2017-12-18 | 2018-06-09 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО "ГИПО") | Испаритель для нанесения покрытий в вакууме |
-
1997
- 1997-10-07 RU RU97116642A patent/RU2118398C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2167743C2 (ru) * | 1999-07-05 | 2001-05-27 | Красноярский государственный технический университет | Устройство для получения ультрадисперсных порошков |
| RU2183693C2 (ru) * | 2000-01-12 | 2002-06-20 | Пастухов Валерий Павлович | Испаритель для металлов и сплавов |
| RU2354745C1 (ru) * | 2007-06-25 | 2009-05-10 | Валерий Павлович Пастухов | Испаритель для металлов или сплавов |
| RU2465372C1 (ru) * | 2011-05-12 | 2012-10-27 | Билал Аругович Билалов | Устройство для получения тонких пленок нитридных соединений |
| RU180391U1 (ru) * | 2017-12-18 | 2018-06-09 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО "ГИПО") | Испаритель для нанесения покрытий в вакууме |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4748313A (en) | Apparatus by the continuous vaporization of inorganic compositions by means of a photon-generating thermal source of radiation heat | |
| EP0158972B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Materialverdampfung in einer Unterdruckkammer durch Bogenentladung | |
| US3329524A (en) | Centrifugal-type vapor source | |
| RU2118398C1 (ru) | Испаритель для металлов и сплавов | |
| DE3206622C2 (ru) | ||
| US3491015A (en) | Method of depositing elemental material from a low pressure electrical discharge | |
| JPS6173843A (ja) | 誘導コイルにより棒状材料を溶解する方法および装置 | |
| US3980044A (en) | Apparatus for depositing thin coats by vaporization under the simultaneous action of an ionized gas | |
| EP0282540B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum metallisieren von folienoberflächen | |
| CH658257A5 (en) | Process and device for vapour deposition of material onto a substrate | |
| DE4444763C2 (de) | Elektrode zur Materialverdampfung für die Beschichtung von Substraten | |
| RU2219283C2 (ru) | Испаритель для металлов и сплавов | |
| DE3941110A1 (de) | Vakuumeinrichtung zum aufdampfen von schichten | |
| JP2008306209A (ja) | 微小なラインを備えた基板 | |
| WO2020021796A1 (ja) | 気化器 | |
| KR102785476B1 (ko) | 기화성 재료를 수용하기 위한 카트리지 및 이를 위한 방법 | |
| RU2183693C2 (ru) | Испаритель для металлов и сплавов | |
| US3640762A (en) | Method for vaporizing molten metal | |
| JP6694093B2 (ja) | 気化器 | |
| JP2007119916A (ja) | 気化させる材料を受け入れるレセプタクルを有する気化装置 | |
| US2677770A (en) | Ion source | |
| JP2005262111A (ja) | 微小なドット又はラインを備えた低融点基板、マイクロプラズマによる堆積方法及び同装置 | |
| JPH03126865A (ja) | 電子ビーム蒸発装置 | |
| EP1640471A2 (de) | Dampfquelle für Beschichtungsanlage. | |
| RU2382117C1 (ru) | Испаритель для металлов и сплавов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091008 |