УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОЛЫЕ МИКРОСФЕРЫ
PLANT FOR APPLICATION OF METAL COATING ON HOLLOW MICROSPHERES

Изобретение относится к химической промышленности, к машиностроению, а более точно к устройствам для нанесения покрытий на поверхность изделий различной формы.
Известны и широко применяются в промышленности установки для нанесения металлических покрытий на поверхность деталей, принцип работы которых заключается в том, что напыляемый металл или сплав расплавляется электрической дугой или газовым пламенем, затем сжатым воздухом или другим газом, образовавшимся при расплавлении частицы, с большой скоростью ударяются об обрабатываемую поверхность, в результате происходит сцепление напыляемого металла с металлом обрабатываемой поверхности (см. Справочник металлиста, т. 3, М., - Машиностроение, 1958 г., 328-333).
Недостатком описанного устройства является сложность нанесения металлических покрытий на изделия и поверхности, не допускающие нагрева.
Известна установка (прототип), состоящая из камер реактора, поворачиваемых на 180° вокруг оси вращения, пересыпания из одной камеры в другую, соединенных между собой переходной вставкой, каждая камера выполнена в виде усеченного конуса (см. RU 2307004, B22F 1/100).
Недостаток описанной установки заключается в невозможности получения из однородного металла слоя заданной толщины.
Технической задачей изобретения является создание установки, позволяющей контролировать толщину нанесения покрытия на поверхности микросферы и получения полых металлических микросфер.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что вакуумная камера является анодом, выполнена с верхней и нижней герметичными крышками, в которых установлены, соответственно, бункер для полых микросфер и бункер для микросфер с покрытием, а сама камера размещена на валу с возможностью поворота на 180° в вертикальной плоскости, при этом упомянутые бункеры выполнены с заслонками для соединения с вакуумной камерой и содержат направляющие, расположенные в вакуумной камере под углом 65-75° к вертикали, внутри вакуумной камеры установлен расходуемый электрод и изолированный от камеры катод, выполненные с возможностью зажигания между ними дуги и образования паров металла покрытия, а вал, на котором поворачивается вакуумная камера, размещен в диэлектрических подшипниках из фторопласта и выполнен с возможностью приведения во вращение от электродвигателя через шестерни из диэлектрического материала текстолита, причем заслонки выполнены с возможностью открытия и закрытия посредством штока, приводимого в движение реечным механизмом от электродвигателя через шестерню, кроме того, она содержит установленный после вакуумной камеры холодильник и ванну с водным соляным раствором для разделения полых микросфер с покрытием от бракованных.
Предложенное изобретение поясняется рисунком, на котором:
Фиг. 1 - схематическое изображение предложенной конструкции установки.
Установки для нанесения металлического покрытия на полые микросферы включает вакуумную камеру 1, закрытую крышкой 2, на которой установлен бункер 3, для полых микросфер 4 без покрытия, а также крышкой 5, на которой установлен бункер 6, для полых микросфер 7 с нанесенным металлическим покрытием 8. Бункер 3 и бункер 6 имеет направляющие 9, расположенные под углом 65°-75°. При угле менее 65° происходит торможение скатывания полых микросфер 4 без покрытия и полых микросфер 7 с нанесенным металлическим покрытием 8, а при угле наклона более 75° увеличиваются габариты вакуумной камеры. Бункер 3 и бункер 6 имеют задвижки 10, снабженные штоком 11, который приводится в движение реечным механизмом 12 через шестерню 13 от электродвигателя 14, шток 11 имеет уплотнения 15. Внутри вакуумной камеры 1 установлен расходуемый электрод 16 и катод 17, изолированный от вакуумной камеры 1 изолятором 18. Между расходуемым электродом 16 и катодом 17 горит дуга 19, питание на вакуумную камеру 1 и катод 17 подается от источника питания 20. Вакуумная камера 1 имеет клапан 21 для загрузки полых микросфер 4 без покрытия в бункер 3 и клапан 21 для выдачи полых микросфер 7 с покрытием 8 из бункера 6 на холодильник 22 емкость 23 с водным соляным раствором 24 для разделения качественных полых микросфер 7 с нанесенным металлическим покрытием 8 и бракованных металлических микросфер 25. Вакуумная камера 1 имеет вал 26 в диэлектрических подшипниках 27 из фторопласта, закрепленных в корпусе 28 установки, для нанесения покрытия на полые микросферы осуществляет поворот на 180° с помощью выполненных из диэлектрического материала шестерен 29 из текстолита от электродвигателя 30, который получает команду по проводам 31 на поворот вакуумной камеры 1 от блока управления 32. Глубокий вакуум в вакуумной камере 1 создается вакуум-насосами 32 по трубопроводам 33. Команды от блока управления 32 на поворот вакуумной камеры 1 и закрытие задвижек 10 штоком 11 реечным механизмом 12 через шестерню 13 от электродвигателя 14 подается по проводам 31.
Установка для нанесения покрытий на полые микросферы и производства полых металлических микросфер работает следующим образом.
Вакуумная камера 1 закрывается крышкой 2 и крышками 5, на которых установлены, соответственно, бункер 3 и бункер 6. Бункер 3 закрывается заслонкой 10, которая передвигается штоком 10 от реечного механизма 12, через шестерню 13, которая приводится во вращение от электродвигателя 14. Шток 10 имеет уплотнение 15. Через клапан 21 в бункер 3 вводятся полые микросферы 4 без покрытия.
Вакуумная камера 1 устанавливается вертикально положением N-N. После этого в вакуумной камере 1 создается глубокий вакуум с помощью вакуум-насоса 32 по трубопроводу 33. Затем от источника питания 20 подается питание на вакуумную камеру 1 и на катод 17, изолированный от вакуумной камеры 1 изолятором 18, в результате между расходуемым электродом 16, выполненным из металла: серебра, алюминия, титана, вольфрама, меди, катодом 17 загорается дуга 19. Металл расходуемого электрода 16 испаряется, образуя пары металла, в результате, вакуумная камера 1 заполняется атомами металла расходуемого электрода 16. После этого реечным механизмом 12 через шестерню 13 от электродвигателя 14, через шток 11 задвижка 10 открывается, и полые микросферы 4 под действием силы тяжести начинают падать. При этом, двигаясь вниз, внутри камеры на поверхности полых микросфер 4 осаждаются атомы металла, образуя покрытие 8 и преобразуя полые микросферы 4 в полые микросферы 7 с покрытием, которые падают на направляющую 9 в открытый бункер 6. После этого реечным механизмом 12 по команде от блока управления 32 по проводам 31 к электродвигателю 14, через шестерню 13 с помощью штока 11, задвижка 10 закрывает бункер 6. После этого по команде блока управления 32, вал 26 в подшипниках 27 из диэлектрического материала фторопласта, закрепленных в корпусе 28, от электродвигателя 30 через шестерни 29 из диэлектрического материала текстолита подается электрический ток и вал 26 поворачивает вакуумную камеру 1 на 180°, так, что бункер 3 оказывается внизу, а бункер 6 вверху. После этого, заслонка 10 бункера 6 открывается с помощью штока 10 от электродвигателя 14 через шестерню 13 и микросферы 7 с покрытием повторно падают, и при прохождении через пространство вакуумной камеры 1, каждый раз осаждаясь на поверхности, атомы металла увеличивают толщину покрытия.
Во время одного падения микросферы 4 в вакуумной камере 1 образуется покрытие из металла толщиной от 0,1 до 0,5 нанометра. Поэтому для получения покрытия 5-6 нанометров необходимо поворачивать вакуумную камеру 1 примерно 50-60 раз. Такая команда устанавливается в блоке управления 32. После достижения заданной толщины покрытия 8 микросферы 7 через клапан 21 поступают на холодильник 22, а оттуда - в ванну 23 с водным соляным раствором 24 поваренной соли, где полые металлические микросферы 7 всплывают, снимаются, сушатся и складируются.
Бракованные микросферы 25 опускаются на дно, откуда изымаются и отправляются для последующей утилизации.
Разработанная установка для нанесения покрытия на полые микросферы производства полых металлических микросфер позволяет производить полые металлические микросферы из вольфрама, титана для получения высокотемпературных обмазок кислородных конверторов, ковшей для перевозки жидкого металла, увеличить их срок службы на 20-30%, что позволяет получить большую экономическую выгоду. Полые микросферы из свинца позволяют повысить защиту человека от жесткого радиоактивного излучения при минимальной толщине защитного покрытия 1-2 мм, могут защитить жизнь человека, работающего с радиоактивными веществами. На предложенной установке можно производить полые микросферы с покрытием, которое позволяет улучшить характеристики микросфер (отражение света, теплового или иного вида излучения), сообщение им новых, необычайных свойств, например взаимодействие с магнитным полем, что способствует повышению экономической эффективности в народном хозяйстве.