[go: up one dir, main page]

RU2626263C1 - Способ припекания монослоя медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника - Google Patents

Способ припекания монослоя медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника Download PDF

Info

Publication number
RU2626263C1
RU2626263C1 RU2016108585A RU2016108585A RU2626263C1 RU 2626263 C1 RU2626263 C1 RU 2626263C1 RU 2016108585 A RU2016108585 A RU 2016108585A RU 2016108585 A RU2016108585 A RU 2016108585A RU 2626263 C1 RU2626263 C1 RU 2626263C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
container
balls
heat exchanger
sintering
copper balls
Prior art date
Application number
RU2016108585A
Other languages
English (en)
Inventor
Валентин Николаевич Павлов
Вячеслав Юрьевич Семенов
Original Assignee
Валентин Николаевич Павлов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валентин Николаевич Павлов filed Critical Валентин Николаевич Павлов
Priority to RU2016108585A priority Critical patent/RU2626263C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2626263C1 publication Critical patent/RU2626263C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/02Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers
    • B22F7/04Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers with one or more layers not made from powder, e.g. made from solid metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии изготовления изделий для теплообмена и проведения гетерогенного катализа, а более конкретно к cпособу припекания монослоя из медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника, и может быть использовано в производстве аппаратов для каталитической химии, теплообменников, а также в экспериментальной криогенике и производстве эффективных криоинструментов для хирургии. Контактную поверхность тепломассообменника предварительно покрывают слоем высоковакуумного масла, теплообменник помещают в контейнер для спекания, засыпают упомянутый контейнер медными шариками размером от 100 до 500 мкм, высыпают из упомянутого контейнера все не прилипшие к покрытой высоковакуумным маслом поверхности медные шарики, насыпают в контейнер для спекания с избытком шарики из окиси алюминия, которые равновелики или меньше медных шариков, загружают контейнер в вакуумную печь с уровнем вакуума не ниже 10-5 мм ртутного столба и нагревают до температуры спекания, составляющей от 800 до 900°С. Нагрев проводят с выдержкой при температуре кипения высоковакуумного масла для полного удаления паров масла. Затем осуществляют спекание монослоя из медных шариков с контактной поверхностью тепломассообменника в течение от 2 до 4 ч. Обеспечивается припекание монослоя металлических шариков к заранее определенным участкам поверхности тепломассообменника вне зависимости от их пространственной ориентации. 1 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к технологии изготовления изделий для теплообмена и проведения гетерогенного катализа, а более конкретно к способам припекания монослоя медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника, и может быть использовано в производстве аппаратов для каталитической химии, теплообменников, а также в экспериментальной криогенике и производстве эффективных криоинструментов для хирургии.
Уровень техники
Контактные аппараты гетерогенного катализа, особенно те, в которых реагируют газы на твердых катализаторах, должны работать непрерывно, обладать высокой интенсивностью, обеспечивать режим процесса, близкий к оптимальному, в особенности оптимальный температурный режим. Для повышения интенсивности процесса используют катализаторы с развитой поверхностью.
В экспериментальной технике для получения ультранизких температур для снижения скачка температуры (скачка Капицы П.Л.), который существует на границе раздела «твердая стенка теплообменника - жидкая фаза гелия-3 в гелии-4» (См. О.В. Лоунасмаа. Принципы и методы получения температур ниже 1 К. «Мир», Москва, 1977, стр. 52), обычно развивают площадь поверхности этой стенки путем припекания на нее толстого слоя медного или серебряного микропорошка сферической формы в вакуумной печи (См. «Диффузионная сварка материалов». Справочник под ред. Н.Ф. Казакова. М., Машиностроение, 1981. И. V.N. Pavlov. Cryogenics 6 (1982) 318).
Аналогичная задача возникает при создании криогенных аппликаторов для деструкции патологических тканей в хирургии.
Так, в уровне технике есть сведения, описанные в заявке на изобретение №2007146902/14 от 2007 г. «Криоаппликатор для хирургического аппарата». Здесь описано покрытие криоаппликатора, при котором контактная пластина имеет на внутренней стороне радиально расположенные вертикальные ребра с припеченным на них монослоем медного порошка шаровой формы.
В данной задаче развивать площадь теплообменной поверхности криоаппликатора нужно только с внутренней стороны контактной пластины, на которой собственно и происходит процесс кипения жидкого азота и теплосъем за счет скрытой теплоты испарения хладагента. При этом слой припеченного порошка не должен быть толстым, поскольку жидкой фазы азота в глубинных слоях спеченной структуры не может быть из-за почти 200-кратного превышения объема равновесного пара над количеством испаряющегося жидкого азота. В таком случае весь тепловой поток процесса испарения прикладывается только к тонкому слою (практически к монослою) развитой поверхности теплообменной металлической стенки. И поэтому глубоко лежащие слои развитой поверхности стенки оказываются ненужным барьером для прямой передачи холода на рабочую сторону контактной пластины криоаппликатора. Аналогичные процессы протекают в аппаратах гетерогенного катализа. Так что оптимальное развитие площади поверхности контактной пластины заключается в припекании к ней монослоя металлического порошка из меди шаровой формы зерном от 100 до 500 мкм. При этом создается гексагональная плотно упакованная структура из шариков. Нет никаких препятствий насыпать монослой порошка на горизонтально лежащую стенку. Но нет сведений, раскрывающих возможность закрепления монослоя на вертикальных ребрах теплообменной стенки. Причем необходимо не только их наносить, но и обеспечить равномерность распределения монослоя металлических шариков по поверхности тепломассообменника.
Раскрытие изобретения
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить способ припекания монослоя медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника, позволяющий, по меньшей мере, сгладить как минимум один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить припекание монослоя медных шариков к заранее определенным участкам поверхности тепломассообменника вне зависимости от их пространственной ориентации, что и является поставленной технический задачей.
Для достижения этой цели способ дополнительно сдержит следующие этапы, при которых:
• контактную поверхность предварительно покрывают тонким слоем высоковакуумного масла,
• теплообменник помещают в контейнер для спекания,
• засыпают упомянутый контейнер медными шариками размером от 100 до 500 мкм,
• высыпают из упомянутого контейнера все не прилипшие к покрытой высоковакуумным маслом поверхности медные шарики,
• насыпают в контейнер для спекания с избытком шарики из окиси алюминия, которые равновелики или меньше медных шариков,
• загружают контейнер в вакуумную печь с уровнем вакуума не ниже 10-5 мм ртутного столба,
• нагревают до температуры спекания, составляющей от 800°С до 900°С,
• при этом нагрев проводят с выдержкой при температуре кипения высоковакуумного масла для полного удаления паров масла, и
• осуществляют спекание монослоя из медных шариков с контактной поверхностью тепломассообменника в течение от 2 до 4 часов.
Осуществление изобретения
Этап 1. Предварительно покрывают поверхность стенки тепломассообменника тонким слоем высоковакуумного масла для диффузионного насоса.
Этап 2. Такую стенку помещают в технологический открытый контейнер.
Этап 3. Засыпают последний медными шариками.
Этап 4. Затем шарики высыпают из контейнера. На замасленых поверхностях стенки останется прилипшим тонкий (практически монослой) шариков.
Этап 5. Теперь в контейнер со стенкой тепломассообменника насыпают доверху порошок из окиси алюминия.
Этап 6. Проводят процесс спекания в вакуумной технологической печи. Подъем температуры печи должен быть медленным с выдержкой при температуре кипения вакуумного масла для полного удаления паров масла из пористой сборки деталей. Прием фиксации и поджатия каждого зерна порошка на вертикальных стенках теплообменника с помощью плотной объемной упаковки насыпанного порошка окиси алюминия обеспечивает необходимые условия для диффузионной сварки металлов в вакууме. Форма зерен порошка из окиси алюминия также должна быть сферической, а размер соответствовать размеру шариков для спекания.
Этап 7. После завершения высокотемпературного процесса спекания в оптимальном режиме и остывания печи порошок окиси алюминия высыпают из контейнера и извлекают из него теплообменную стенку тепломассообменника с припеченным на все ее поверхности монослоем медных шариков.
Пример. Покрытие криволинейной поверхности криоинструмента
Этап 1. Предварительно покрывают криволинейную поверхность стенки криоинструмента тонким слоем высоковакуумного масла для диффузионного насоса. Применяется масло, используемое в конкретном паромасляном вакуумном насосе (например, ВМ-1, ВМ-5).
Этап 2. Такую стенку криоинструмента помещают в технологический открытый контейнер.
Этап 3. Засыпают последний медными шариками. В качестве материала шариков используют медь. Размер шариков от 100 до 500 мкм.
Этап 4. Затем шарики высыпают из контейнера. На замасленых поверхностях стенки останется прилипшим тонкий (практически монослой) шариков.
Этап 5. Теперь в контейнер со стенкой тепломассообменника насыпают доверху порошок из окиси алюминия. Размер фракций окиси алюминия - равновелики или чуть меньше диаметра медных шариков.
Этап 6. Проводят процесс спекания в вакуумной технологической печи. Уровень вакуума не хуже 10-5 мм рт. ст. Нагрев до температуры спекания используемого металла - от 800 до 900°С, окись алюминия в процессе спекания не подвергается процессу спекания, ее задача - удержать шарики от смещения в процессе спекания. В печи время, необходимое для спекания от 2 до 4 час.
Этап 7. После завершения высокотемпературного процесса спекания в оптимальном режиме и остывания печи порошок окиси алюминия высыпают из контейнера и извлекают из него криоинструмент с припеченным на все его поверхности монослоем медных шариков.
Промышленная применимость.
Предлагаемый способ припекания монослоя медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.
Таким образом, за счет того, что контактную поверхность предварительно покрывают тонким слоем высоковакуумного масла, тепломассообменник помещают в контейнер для спекания, засыпают контейнер для спекания медными шариками, высыпают из контейнера для спекания все не прилипшие к покрытой высоковакуумным маслом поверхности медные шарики, насыпают в контейнер для спекания с избытком шарики из окиси алюминия, загружают контейнер в вакуумную печь, нагревают до температуры спекания и производят спекание медных шариков с контактной поверхностью тепломассообменника, таким образом достигается заявленный технический результат, а именно: припекание монослоя медных шариков к заранее определенным участкам поверхности тепломассообменника вне зависимости от их пространственной ориентации.

Claims (1)

  1. Способ припекания монослоя из медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника, отличающийся тем, что контактную поверхность тепломассообменника предварительно покрывают слоем высоковакуумного масла, теплообменник помещают в контейнер для спекания, засыпают упомянутый контейнер медными шариками размером от 100 до 500 мкм, высыпают из упомянутого контейнера все не прилипшие к покрытой высоковакуумным маслом поверхности медные шарики, насыпают в контейнер для спекания с избытком шарики из окиси алюминия, которые равновелики или меньше медных шариков, загружают контейнер в вакуумную печь с уровнем вакуума не ниже 10-5 мм рт. ст., нагревают до температуры спекания, составляющей от 800 до 900°С, при этом нагрев проводят с выдержкой при температуре кипения высоковакуумного масла для полного удаления паров масла, и осуществляют спекание монослоя из медных шариков с контактной поверхностью тепломассообменника в течение от 2 до 4 ч.
RU2016108585A 2016-03-10 2016-03-10 Способ припекания монослоя медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника RU2626263C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016108585A RU2626263C1 (ru) 2016-03-10 2016-03-10 Способ припекания монослоя медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016108585A RU2626263C1 (ru) 2016-03-10 2016-03-10 Способ припекания монослоя медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2626263C1 true RU2626263C1 (ru) 2017-07-25

Family

ID=59495895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016108585A RU2626263C1 (ru) 2016-03-10 2016-03-10 Способ припекания монослоя медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2626263C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU264283A1 (ru) * Способ создания металлических покрытий
US5905104A (en) * 1995-12-04 1999-05-18 H. B. Fuller Licensing & Financing, Inc. Heat resistant powder coating composition
EP0885086B1 (de) * 1996-03-07 2001-08-22 INSTITUT FÜR MIKROTECHNIK MAINZ GmbH Verfahren zur herstellung von mikrowärmetauschern
RU2242535C1 (ru) * 2003-09-23 2004-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет Способ термического нанесения многослойного покрытия

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU264283A1 (ru) * Способ создания металлических покрытий
US5905104A (en) * 1995-12-04 1999-05-18 H. B. Fuller Licensing & Financing, Inc. Heat resistant powder coating composition
EP0885086B1 (de) * 1996-03-07 2001-08-22 INSTITUT FÜR MIKROTECHNIK MAINZ GmbH Verfahren zur herstellung von mikrowärmetauschern
RU2242535C1 (ru) * 2003-09-23 2004-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет Способ термического нанесения многослойного покрытия

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Pavlov V.N. Low temperature heat exchanger for an He3-He4 dilution refrigerator, Cryogenics, Butterworth & Co, июнь 1982, c.318, 319. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7140524B2 (ja) 液体状又は半液体状食品用の装置
Qu et al. Heat transfer characteristics of micro-grooved oscillating heat pipes
JP5751752B2 (ja) 凍結乾燥機の棚
RU2626263C1 (ru) Способ припекания монослоя медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника
KR101756625B1 (ko) 진공 처리 장치, 그 제어 방법, 진공 납땜 처리 장치 및 그 제어 방법
Stephan et al. Advanced capillary structures for high performance heat pipes
US20140367071A1 (en) Method and apparatus for executing an alternating evaporation and condensation process of a working medium
Zhao et al. Experimental study of nucleate boiling heat transfer enhancement in a confined space
RU2019104348A (ru) Устройство и способ для замораживания образцов
US20180106553A1 (en) Thermal module charging method
KR20170055576A (ko) 인덕션용 균일가열 용기
EP1933370A2 (en) Method and apparatus for heating a substrate
US20140165402A1 (en) Vapor chamber and method of manufacturing same
RU2354907C2 (ru) Устройство для термодиффузионного цинкования металлических изделий
US10661297B2 (en) Methods for vapor deposition
US11873982B2 (en) Vapor chamber element
KR100932619B1 (ko) 기판 가열 방법 및 장치
US11800630B2 (en) Apparatuses for generating neutrons
US9394597B2 (en) Method for the local heat treatment of gas turbine blades
WO2012070962A2 (en) Process and apparatus for freezing in plates to obtain ice matrixes with a uniform distribution of solutes
Esarte et al. Experimental analysis of a flat heat pipe working against gravity
US20250027725A1 (en) Systems and methods for heat transfer using heat pipes
RU2004135652A (ru) Контейнер для взрывоопасных грузов
JP4482378B2 (ja) Pcb含有絶縁油の加熱方法と加熱装置
RU2653392C1 (ru) Способ получения порошковой капиллярной структуры в длинномерных трубчатых элементах тепловых труб

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180311