Способ получения ультрадисперсных порошков

Получаемые порошки могут применяться для создания новых конструкционных материалов, катализаторов, абразивных паст, применяться в качестве пигментов и наполнителей при изготовлении лакокрасочных материалов, пластмасс и т.п. Известны способ и устройство получения порошков металлов и керамики путем распьшения расплава высокотемпературными струями (1). Способ получения порошков включает дробление струи расплава оксида высокоскоростными газовымигтруями, причем струя расплава вытекает через круглое или щелевое отверстие, а подача газа-диспергатора осуществляется через кольцевое сопло(или несколько сопел) ниже по потоку. Недостатком такого способа являются высокие энергозатраты для распавления оксида, имеющего температуру плавления, намного превышающую температуру плавления металла, а также необходимость высоких расходов таза-диспергатора для эффективного дробления струи расштава оксида, обладающей высокой вязкостью. Кроме того, данный способ не позволяет получать поротшси размером менее 4000 нм.Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и досгигаемому эффекту является способ получения ультрадисперсных порошков металлов или кератит, в котором ванна металла или керамшси в расплавленном состоянии подвергается воздействиюПШЗЗМСННЬШ струй, СОЗДДВЗСМЬЕХ ЗЛСКЦЗОДУГОВЬКМИ ИЛИ ВЫСОКОЧЗСГОТ 3233ными плазмотронами. Процесс проводят в атмосфере, содержащей водород, инертный газ, а также добавки азота или кислорода для получения ультрадисперсного порошка. Недостатком такого способа является низкая скорость образования поротшса заданного химического состава, например оксида, так как он образуется путем конденсации паров оксида металла, возникающих при взаимодействии поверхности ванны расплава и плазменной струи. Скорость образования паров оксидов низка из-за малой площади поверхности расплава, с которой происходит интенсивное испарение. Испарение расплава является стадией, лимитирующей скорость всего процесса получения поротшса. Самое интенсивное испарение происходит с той части поверхности рас плава, над которой наиболее высока температура, газа т.е. области конта кта плазменной струи и расплава. Величина площади этой области при мерно равна площади поперечного сечения плазменной струи.Целью изобретения является повышение производшелтьности технологического процесса. ктаПоставленная цель достигается тем, что в способе получения ультратшсперсньтх порошков, преимущественно с размерами частиц менее 000 нм, вкшочающем диспергирование струи расплава плазменными струями, согласно изобретению струю расплава и плазменные струи подвергают колебаниям и одновременно пропускают через них электрический ток. Диспергирование осуществляют при гидродинами ческом напоре в каждой плазменной струе, равном 0,5 - 2000 величиныгидродинамического напора струи расплава при разности потенциалов межщг струей расштава и плазменными струями равной 5 - 700 В.Сущностъ изобретения заключается в следующем. При наложении колебаний на струю расплава и тшазменныс струи (это могут бьгтъ колебания, вызываемые действием акустического поля, магнитного поля или вызываемые вибрацией отверстия, из которого вытекает струя расплава) и одновременном протекании через струю расплава электрического тока происходит дробление струи расплава на капли. При создании меэтстту плазменными струями и струей расплава определенной разности потенциалов в цепи струя расплава - плазменные струи образуются мшсродуги. Физическая картина процесса показана на фиг. 1. Здесь 1 - сопло для выпуска струи металла, на которое накладываются колебания и к которому подведен пошос источника тока (на фиг. 1 не показан), 2 - струя расшгавленного металла, разрьтвающаяся на жидкие фракции - капли 3 под действием вибрации и перегрева протекающим по струе током, создающим зону 4, где протекает ток между каплями металла, 5 - точка встречи плазменных струй и токовых каналов дуг от электродов плазмотронов б. При протекании тока через капли металла 3 на каищой каште образуются на короткое время до ее разрушения анодное и катодное пятна. Истекающие из этих пятен струи пара ускоряют процесс разрушения кашги. За счет мощности, выделяющейся в пятнах, каштя практически мгновенно перегревается до темпера-туры кипения и увлекается плазменными струями для дальней шего диспергирования и протекания химической реакции паров мате 3233 5риала капли и газовой атмосферы. Далее в цепь тока включается другая каштя и процесс повторяется.Таким образом, процесс испарения расплава интенсифицируется за счет увеличения поверхности тепло-массообмена, над которой испарение наиболее интенсивно.нестационарный характер образования микродуг создает дополнительный источник акустических колебаний, способствующих шюпергированшо хшшсих капель и самой струи расплава.Следует отметить, что именно одновременное наложение колебаний на струю расплава, плазменные струи и протекание электрического тока через струю расплава и плазменные струи обеспечивает возникновение мшсрошг в цепи плазменные струи - струя расплава. В результате выполнения этой операции цель изобретения достигается в решающей степени.При гидродинамическом напоре каэкдой плазменной струи менее 0,5 гидродинамического напора струи расплава эффективность диспергации струи расплава снижается, т.к. кинетическая энергия плазменной струи при таком соотношении напоров недостаточна для вдувания паровой рубацпси с испаряющихся капель и их диспергации. При напоре плазменных струй более чем в 2000 раз превышающим напор струи расплава горение микродуг на кагшях расплава становится неустойчивым, и производительность процесса снижается.При напряжении в системе струи ттазмьк - струя расплава менее 5В горение даже одной микродуги невозможно. Увезшчение напряжения