Устройство для получения композиционных порошков вентильных металлов и их сплавов
Полезная модель относится к области нанесения покрытий и порошковой металлургии и используется для формирования оксидных покрытий на порошках вентильных металлов и их сплавов для получения композиционных порошков, применяемых при производстве дисперсно-упрочненных материалов в различных отраслях промышленности. Полезная модель направлена на стабилизацию технологических параметров процесса и повышение качества получаемого композиционного порошка за счет увеличения равномерности толщины и однородности состава оксидных пленок на частицах порошка. Указанный технический результат достигается тем, что устройство для получения композиционных порошков вентильных металлов и их сплавов, содержащее источник питания, ванну для электролита, корпус которой соединен с первой клеммой источника питания, и токоподвод детали, снабжено резервуаром для приготовления электролита, мешалками, блоком дозаторов-питателей компонентов электролита, дозатором электролита, сборником порошка, блоком измерения, задатчиком режима, регулятором подачи, цифро-аналоговыми преобразователями, ЭВМ, блоком эталонных сигналов и анализатором формовочных кривых, входы которого соединены с выходами блока измерения и блока эталонных сигналов, а его выход с входом ЭВМ, к выходам которой подсоединены через цифро-аналоговые преобразователи соответственно входы задатчика режима, блока эталонных сигналов и регулятора подачи, выходы которого соединены соответственно с входами блока дозаторов-питателей компонентов электролита и дозатора электролита, а токоподвод детали, в качестве которой служит предварительно сформованный на растворимой связке порошковый стержень с установленной в его верхней части стальной пластиной-ограничителем, находящейся в контакте с токоподводом детали, подключен ко второй клемме источника питания, выход которого соединен с входом блока измерения, а вход - с выходом задатчика режима. 1 з.п.ф., 1 илл.
Полезная модель относится к области нанесения покрытий и порошковой металлургии и используется для формирования оксидных покрытий на порошках вентильных металлов и их сплавов для получения композиционных порошков, применяемых при производстве дисперсно-упрочненных материалов в различных отраслях промышленности.
Известны устройства для получения композиционных плакированных порошков, в которых используются методы химического никелирования и кобальтирования, а также вакуумное испарение и конденсация (Кулик А.Я. и др. Газотермическое напыление композиционных порошков. - М.: Машиностроение, 1985, с.10).
Недостатками известных устройств являются: невозможность получения оксидных керамических покрытий на частицах порошка; существующее оборудование для вакуумной конденсации покрытий на порошки малопроизводительно, сложно по устройству и в эксплуатации.
Ближайшим техническим решением является устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов, позволяющее получать качественные оксидные покрытия на компактных вентильных металлах и их сплавах, содержащее источник питания, две ванны для электролита, включенные в противофазе, два токоподвода для деталей и согласующее электронное устройство (Авторское свидетельство СССР 
1504292, кл. C25D 11/02, 1989).
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает стабильности технологических параметров при оксидировании порошкового стержня на растворимой связке вследствие постепенного увеличения плотности тока по мере осыпания готового порошка. Кроме того, связка, растворяясь в электролите, изменяет состав электролита. Все это приводит к тому, что частицы порошка, осыпавшиеся позже, имеют большую среднюю толщину оксидного слоя и соответственно большее содержание оксида в порошке, а изменение состава электролита приводит к неоднородности состава покрытия на различных частицах порошка.
Полезная модель направлена на стабилизацию технологических параметров процесса и на повышение качества получаемого композиционного порошка за счет увеличения равномерности толщины и однородности состава оксидных пленок на частицах порошка.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для получения композиционных порошков вентильных металлов и их сплавов, содержащее источник питания, ванну для электролита, корпус которой соединен с первой клеммой источника питания, и токоподвод детали, снабжено резервуаром для приготовления электролита, мешалками, блоком дозаторов-питателей компонентов электролита, дозатором электролита, сборником порошка, блоком измерения, задатчиком режима, регулятором подачи, цифро-аналоговыми преобразователями, ЭВМ, блоком эталонных сигналов и анализатором формовочных кривых, входы которого соединены с выходами блока измерения и блока эталонных сигналов, а его выход с входом ЭВМ, к выходам которой подсоединены через цифро-аналоговые преобразователи соответственно входы задатчика режима, блока эталонных сигналов и регулятора подачи, выходы которого соединены с входами блока дозаторов-питателей компонентов электролита и дозатора электролита соответственно, а токоподвод детали, в качестве которой служит предварительно сформованный на растворимой связке порошковый стержень с установленной в его верхней части стальной пластиной-ограничителем, находящейся в контакте с токоподводом детали, подключен ко второй клемме источника питания, выход которого соединен с входом блока измерения, а вход - с выходом задатчика режима. На чертеже изображена схема устройства для получения композиционных порошков вентильных металлов и их сплавов.
Устройство состоит из ванны 1 для электролита 2, резервуара 6 для приготовления электролита, мешалок 3 и 21, блока дозаторов-питателей 8 компонентов электролита, дозатора 7 электролита, детали в виде порошкового стержня 5 с заделанной в него стальной пластиной-ограничителем 17, токоподвода 18 детали, сборника порошка 4, источника питания 9 с клеммами 19 и 20, блока измерения 10, задатчика режима 11, регулятора подачи 14, цифро-аналоговых преобразователей 15, 22, 23, ЭВМ 16, блока эталонных сигналов 13 и анализатора формовочных кривых 12.
Устройство работает следующим образом.
Для получения композиционных порошков с оксидным покрытием предварительно формуют порошковый стержень 5 на растворимой связке, который служит в качестве детали. В процессе формовки в верхнюю часть стержня заделывают стальную пластину-ограничитель 17 с токоподводом 18 детали. В качестве связки берут один или несколько компонентов электролита 2, неэлектропроводных в твердом состоянии, например, жидкое стекло.
Деталь - порошковый стержень 5 с токоподводом 18 устанавливают в ванну 1 и подключают ко второй клемме 20 источника питания 9, к первой клемме 19 подключают ванну 1 для электролита 2. В программатор ЭВМ 16 закладывают данные о составе электролита 2, концентрации и составе связки в порошковом стержне 5, необходимой толщине оксидной пленки на частицах порошка, его зернистости, производительности процесса. ЭВМ 16 через цифро-аналоговые преобразователи 15, 22 и 23 подает команды на регулятор подачи 14, блок эталонных сигналов 13 и задатчик режима 11 соответственно. Регулятор подачи 14 через блок дозаторов-питателей 8 организует приготовление электролита 2 требуемого состава в резервуаре 6 с помощью мешалки 3, а через дозатор 7, исходя из требуемой производительности, - залив электролита 2 в ванну 1 до определенной глубины погружения детали - порошкового стержня 5. Задатчик режима 11 устанавливает определенную величину рабочего тока на источнике питания 9, исходя из зернистости порошка, требуемой производительности и плотности тока, необходимой для получения необходимой толщины покрытия при заданной концентрации связки в порошковом стержне 5.
Блок эталонных сигналов 13 осуществляет выбор и закладку в анализатор формовочных кривых 12 (устройство, осуществляющее сравнение формовочных кривых, поступающих с блока измерения 10 и блока эталонных сигналов 13, и выдачу сигнала в цифровом виде на ЭВМ 16) эталонных формовочных кривых, соответствующих материалу порошка, составу электролита и заданной плотности тока.
Принцип автоматической стабилизации плотности тока, отвечающей за постоянство толщины покрытия на частицах порошка, основан на зависимости хода формовочной кривой (временной характеристики параметра процесса) напряжения от плотности тока: при ее повышении формовочная кривая сдвигается на графике зависимости напряжения от времени процесса параллельно вверх и наоборот. По мере осыпания готового порошка с порошкового стержня 5 в сборник порошка 4 плотность тока растет соответственно уменьшению площади обрабатываемой поверхности, при этом блок измерения 10 регистрирует изменение хода формовочной кривой. Сигнал от него поступает в анализатор формовочных кривых 12, который посылает сигнал, пропорциональный рассогласованию с эталонной формовочной кривой, на ЭВМ 16, которая, в свою очередь, через цифро-аналоговый преобразователь 15 подает команду на регулятор подачи 14, который организует через блок питателей-дозаторов 8 приготовление в резервуаре 6 электролита, скорректированного с учетом растворения связки в ванне 1, и через дозатор 7 долив его в ванну 1 до уровня, обеспечивающего снижение плотности тока до тех пор, пока не исчезнет рассогласование в анализаторе формовочных кривых 12. Смешение новых порций электролита с находящимся в ванне 1 осуществляется с помощью мешалки 21. Таким образом обеспечивается стабильность состава электролита 2 и, соответственно, состава покрытия на порошковых частицах. При израсходовании порошкового стержня 5 в контакт с электролитом 2 вступает стальная пластина-ограничитель 17, заделанная в порошковый стержень 5. Так как сталь не обладает вентильными свойствами, резко падает напряжение на формовочной кривой, блок измерения 10 регистрирует это, сигнал от него поступает на анализатор формовочных кривых 12, оттуда сигнал отрицательного рассогласования передается на ЭВМ 16, а с нее поступает команда через цифро-аналоговый преобразователь 23 на задатчик режима 11, и источник питания 9 отключает устройство.
Предлагаемое устройство для получения композиционных порошков вентильных металлов и их сплавов предусматривает автоматическое поддержание таких технологических параметров процесса, как плотность тока и состав электролита, что обеспечивает значительное повышение качества получаемого композиционного порошка, а именно стабильность по толщине и составу оксидной пленки на частицах порошках. При этом значительно возрастает прочность изделий из полученного с помощью заявляемой полезной модели композиционного порошка. Кроме того, процесс ведется непрерывно и автоматически прекращается при израсходовании порошкового стержня, что облегчает работу обслуживающего персонала.
1. Устройство для получения композиционных порошков вентильных металлов и их сплавов, состоящее из источника питания, ванны для электролита, корпус которой соединен с первой клеммой источника питания, и токоподвода детали, отличающееся тем, что оно снабжено резервуаром для приготовления электролита, мешалками, блоком дозаторов-питателей компонентов электролита, дозатором электролита, сборником порошка, блоком измерения, задатчиком режима, регулятором подачи, цифро-аналоговыми преобразователями, ЭВМ, блоком эталонных сигналов и анализатором формовочных кривых, входы которого соединены с выходами блока измерения и блока эталонных сигналов, а его выход с входом ЭВМ, к выходам которой подсоединены через цифро-аналоговые преобразователи соответственно входы задатчика режима, блока эталонных сигналов и регулятора подачи, выходы которого соединены соответственно с входами блока дозаторов-питателей компонентов электролита и дозатора электролита, а токоподвод детали подключен ко второй клемме источника питания, выход которого соединен с входом блока измерения, а вход - с выходом задатчика режима.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве детали служит предварительно сформованный на растворимой связке порошковый стержень с установленной в его верхней части стальной пластиной-ограничителем, находящейся в контакте с токоподводом детали.
