RU2344902C1

RU2344902C1 - Device used for applying coatings to powders

Info

Publication number: RU2344902C1
Application number: RU2007111570/02A
Authority: RU
Inventors: зкало Алексей Мануилович Бр (RU); Алексей Мануилович Брязкало; Рудольф Ефимович Гольденберг (RU); Рудольф Ефимович Гольденберг; Сергей Александрович Григорьев (RU); Сергей Александрович Григорьев; Юрий Николаевич Приставко (RU); Юрий Николаевич Приставко; Владимир Николаевич Фатеев (RU); Владимир Николаевич Фатеев
Original assignee: Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт"
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2009-01-27
Also published as: RU2007111570A

Abstract

FIELD: metallurgy industry.

SUBSTANCE: device consists of a vacuum chamber equipped with a scavenge system, with generator of stream of particles of the coating being applied and directed downwards; generator is located in scavenge system, and vibration mixer-holder of powder is installed under generator, which is kinematically connected with a vibratory drive ensuring back-and-forth displacements of vibration mixer-holder of powder along vertical axis. The second drive which is kinematically connected with vibration mixer-holder of powder provides for its constant or pulse rotation about vertical axis. Vibration mixer-holder of powder is made in the form of a cylindrical cup with a flat bottom parallel to which there installed are spiral springs intercrossing in their centre, the ends of which are attached to the frame installed on a rigid holder. Springs are made with alternate opposite spiralling and attached to the frame at an equal distance from each other. Frame can be installed on the holder so that it can move in a vertical plane.

EFFECT: providing the possibility of applying uniform coatings owing to elimination of powder particles aggregation.

5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к установкам для нанесения вакуумных покрытий (напыления) на мелкодисперсные и нанопорошки, которые используются в настоящее время во многих областях машиностроения, приборостроения, в энергетике, в том числе атомной и водородной и т.д.The invention relates to powder metallurgy, in particular to installations for applying vacuum coatings (sputtering) on fine and nanopowders, which are currently used in many fields of mechanical engineering, instrumentation, energy, including atomic and hydrogen, etc.

Известны устройства для нанесения вакуумных покрытий на порошки, состоящие из следующих основных элементов: вакуумной камеры, средств откачки, генератора потока частиц напыляемого материала, направленного сверху вниз, перемешивателя-держателя порошка. Перемешиватель порошка может быть центробежного или барабанного типа, вибрационного и др. Существуют различные конструкции виброперемешивателей - виброплатформы, виброконвейеры, виброперемешиватели, в которых под действием вибраций создается псевдокипящий слой порошка. (Оборудование и технология для получения покрытий методом вакуумной металлизации на порошках и гранулах. Авторы: Клебанов Ю.Д., Васильчикова Н.М. М., НИИиформтяжмаш, 1977, №30, с.8, 9, 16-20, 22, 36. Патент РФ №2082554, опубл. 27.06.1997.)Known devices for applying vacuum coatings to powders, consisting of the following basic elements: a vacuum chamber, pumping means, a particle flow generator of sprayed material directed from top to bottom, a powder holder-holder. The powder mixer can be of a centrifugal or drum type, vibration type, etc. There are various designs of vibration mixers - vibration platforms, vibration conveyors, vibration mixers in which a pseudo-boiling powder layer is created under the influence of vibrations. (Equipment and technology for producing coatings by vacuum metallization on powders and granules. Authors: Klebanov Yu.D., Vasilchikova NM M., NIIiformtyazhmash, 1977, No. 30, p. 8, 9, 16-20, 22, 36. RF patent No. 2082554, publ. 06/27/1997.)

Если требуется нанесение покрытия на мелкодисперсные порошки, крупностью от десятков до долей микрона (в том числе, на нанопорошки), возникает проблема их агрегации (коагуляции, слипания, комкования) в процессе напыления с использованием перемешивания (см. патент РФ №2250764, опубл. 27.04.2005). Агрегация происходит из-за большого коэффициента трения, а также повышения адгезионной способности порошков и свежих покрытий в вакууме, что при чрезвычайно малой массе и большой поверхности мелкодисперсных частиц приводит к затруднению перемещения их относительно друг друга, а также и по поверхности сосуда, в котором они находятся. Скольжение частиц переходит в качение, они коагулируют друг с другом, образуя шарики, диаметр которых может доходить до нескольких миллиметров и более. Особенно интенсивно этот процесс развивается в устройствах перемешивания, где частицы порошка перемещаются вдоль поверхностей содержащего их сосуда: различного типа вибрирующих чаш с наклонными стенками, вращающихся барабанов, бункеров или поддонов, по которым должен ссыпаться порошок. Не являются исключением и чисто вибрационные перемешиватели, создающие псевдокипящий слой порошка. Частицы порошка в этих устройствах под воздействием различных случайных факторов - соударений между собой, неровностей дна и стенок сосуда и т.д. приобретают ускорение не только в вертикальном направлении, но и во всех других, и их перемещение происходит по «Броуновскому» типу - во всех направлениях, приводя к их агрегации. При этом частицы порошка, находящиеся внутри агрегированных образований, экранируются их наружными слоями от напыления. Такого типа перемешивающие устройства не подходят для нанесения качественных - всесторонних одинаковой толщины покрытий на мелкодисперсные и нанопорошки, и, кроме того, их использование ухудшает однородность, уменьшает поверхностную площадь этих порошков.If coating is required on finely dispersed powders, with fineness from tens to fractions of a micron (including nanopowders), the problem arises of their aggregation (coagulation, sticking, clumping) during spraying using stirring (see RF patent No. 2250764, publ. 04/27/2005). Aggregation occurs due to a large coefficient of friction, as well as an increase in the adhesion ability of powders and fresh coatings in a vacuum, which, with an extremely small mass and a large surface of fine particles, makes them difficult to move relative to each other, as well as over the surface of the vessel in which they are located. The sliding of particles goes into rolling, they coagulate with each other, forming balls, the diameter of which can reach several millimeters or more. This process develops especially intensively in mixing devices, where powder particles move along the surfaces of the vessel containing them: various types of vibrating bowls with inclined walls, rotating drums, bins or pallets, on which the powder should be poured. Purely vibrational mixers creating a pseudo-boiling powder layer are no exception. Powder particles in these devices under the influence of various random factors - collisions between themselves, unevenness of the bottom and walls of the vessel, etc. gain acceleration not only in the vertical direction, but also in all others, and their movement occurs according to the "Brownian" type - in all directions, leading to their aggregation. In this case, powder particles located inside the aggregated formations are shielded by their outer layers from spraying. This type of mixing device is not suitable for applying high-quality, comprehensive, uniform thickness coatings to fine and nanopowders, and, in addition, their use impairs uniformity and reduces the surface area of these powders.

Наиболее близким к заявляемому выбрано устройство для нанесения покрытия на порошки (Оборудование и технология для получения покрытий методом вакуумной металлизации на порошках и гранулах. Авторы: Клебанов Ю.Д., Васильчикова Н.М. М., НИИинформтяжмаш, 1977, №30, с.36), состоящее из вакуумной камеры, снабженной системой откачки, с расположенным в ней электронно-плазменным испарителем, генерирующим поток частиц напыляемого материала покрытия, направленный сверху вниз, и установленным под ним виброперемешивателем-держателем порошка, кинематически связанным с виброприводом, обеспечивающим возвратно-поступательное перемещение виброперемешивателя вдоль вертикальной оси. Это устройство обладает теми же недостатками - оно не позволяет наносить равномерное покрытие на мелкодисперсные и нанопорошки из-за их агрегации при перемешивании.The closest to the claimed selected device for coating powders (Equipment and technology for producing coatings by vacuum metallization on powders and granules. Authors: Klebanov Yu.D., Vasilchikova NM M., NIIinformtyazhmash, 1977, No. 30, p. .36), consisting of a vacuum chamber equipped with a pumping system, with an electron-plasma evaporator located in it, generating a stream of particles of the sprayed coating material directed from top to bottom, and a kinematic powder-mounted vibration mixer-holder mounted under it and related vibroprivody providing reciprocating movement vibroperemeshivatelya along the vertical axis. This device has the same drawbacks - it does not allow to apply a uniform coating to fine and nanopowders due to their aggregation with stirring.

Техническим результатом, на которое направлено изобретение, является возможность нанесения равномерного покрытия на мелкодисперсные и нанопорошки за счет устранения агрегации частиц порошка путем механического разрушения образующихся при виброперемешивании шариков, в которых частицы порошка слабо связаны между собой.The technical result, which the invention is directed to, is the possibility of applying a uniform coating to fine and nanopowders by eliminating the aggregation of powder particles by mechanical destruction of the balls formed during vibration mixing, in which the powder particles are loosely coupled to each other.

Для этого предложено устройство для нанесения покрытия на порошки, состоящее из вакуумной камеры, снабженной системой откачки, с расположенным в ней генератором потока частиц напыляемого материала покрытия, направленного сверху вниз, и установленным под ним виброперемешивателем-держателем порошка, кинематически связанным с виброприводом, обеспечивающим возвратно-поступательные перемещения виброперемешивателя-держателя порошка вдоль вертикальной оси, при этом оно дополнительно снабжено приводом, кинематически связанным с виброперемешивателем-держателем порошка для обеспечения его вращения вокруг вертикальной оси, виброперемешиватель-держатель порошка выполнен в виде цилиндрической чаши с плоским дном, параллельно которому установлены цилиндрические пружины, пересекающиеся в их середине, концы которых закреплены на рамке, установленной на неподвижном держателе.For this purpose, a device for coating powders is proposed, consisting of a vacuum chamber equipped with a pumping system, with a particle flow generator of the sprayed coating material directed from top to bottom located therein and a vibro-mixer of powder holder mounted under it kinematically connected to a vibrating actuator providing return - translational movements of the powder stirrer-holder along the vertical axis, while it is additionally equipped with a drive kinematically connected to the vibroper Powder mixer-holder to ensure its rotation around the vertical axis, the powder mixer-holder is made in the form of a cylindrical bowl with a flat bottom, parallel to which cylindrical springs are installed, intersecting in their middle, the ends of which are mounted on a frame mounted on a fixed holder.

При этом привод, кинематически связанный с виброперемешивателем-держателем порошка, обеспечивает его импульсное вращательное движение.In this case, the drive kinematically connected with the vibro-mixer-holder of the powder, provides its pulsed rotational movement.

Кроме того, пружины выполнены с попеременно противоположной навивкой и закреплены на рамке на равном расстоянии друг от друга.In addition, the springs are made alternately opposite winding and mounted on the frame at an equal distance from each other.

На рамке могут быть закреплены две пружины под углом 90°.Two springs can be fixed to the frame at an angle of 90 °.

Рамка может быть установлена на держателе с возможностью перемещения по вертикали.The frame can be mounted on the holder with the ability to move vertically.

На фиг.1 показана общая схема устройства, на фиг.2 - вариант выполнения виброперемешивателя-держателя порошка.Figure 1 shows the General diagram of the device, figure 2 is an embodiment of a vibro-agitator-powder holder.

Устройство состоит из вакуумной камеры 1 (фиг.1), снабженной системой откачки 2, а также системой подачи рабочего газа 3, например аргона. В камере смонтирован генератор потока частиц напыляемого материала покрытия 5, направленного сверху вниз, выполненный, например, в виде магнетрона 4. Под магнетроном 4 расположены: виброперемешиватель-держатель порошка, выполненный в виде чаши 6 с плоским дном и вертикальными стенками, в которой размещен покрываемый порошок 7; рамка 8, укрепленная на неподвижном держателе 9; закрепленные на рамке пружины 10, навитые в противоположных направлениях и погруженные в порошок параллельно дну чаши 6. Чаша 6 установлена на оси 11, предназначенной для передачи на чашу возвратно-поступательного движения - вибрации вдоль оси от вибропривода 13, а также вращения вокруг этой оси от привода 12, которое может быть либо непрерывным, либо импульсным. Вибропривод 13 соединен тягой 14 с осью чаши через сильфон 15.The device consists of a vacuum chamber 1 (figure 1), equipped with a pumping system 2, as well as a system for supplying a working gas 3, for example argon. In the chamber, there is mounted a particle flow generator of the sprayed coating material 5, directed from top to bottom, made, for example, in the form of a magnetron 4. Under the magnetron 4 are located: a powder agitator-holder, made in the form of a bowl 6 with a flat bottom and vertical walls, in which the covered powder 7; frame 8 mounted on a fixed holder 9; springs 10 mounted on the frame, wound in opposite directions and immersed in powder parallel to the bottom of the bowl 6. The bowl 6 is mounted on an axis 11, designed to transmit reciprocating motion to the bowl - vibration along the axis from the vibrator 13, as well as rotation around this axis from drive 12, which can be either continuous or pulsed. The vibrator 13 is connected by a rod 14 to the axis of the bowl through a bellows 15.

Вибропривод 13 работает от электромагнита, питаемого от импульсного источника, позволяющего регулировать частоту и амплитуду вибраций, а привод вращения чаши 12 - от электродвигателя с редуктором. Валик привода вращения 16, перпендикулярный оси чаши, вводится в камеру через вакуумное уплотнение 17. В случае непрерывного вращения чаши используется подпружиненная пара колес, одно из которых 18, на оси чаши, имеет накатку по наружной цилиндрической поверхности, а второе 19, на оси приводного валика - радиальную накатку по торцевой плоскости. Такая схема обеспечивает зацепление при вертикальной вибрации оси чаши.The vibrodrive 13 is powered by an electromagnet powered by a pulsed source, which allows you to adjust the frequency and amplitude of the vibrations, and the rotation drive of the bowl 12 is powered by an electric motor with a gearbox. The roller of the rotation drive 16, perpendicular to the axis of the bowl, is introduced into the chamber through a vacuum seal 17. In the case of continuous rotation of the bowl, a spring-loaded pair of wheels is used, one of which 18, on the axis of the bowl, has knurled on the outer cylindrical surface, and the second 19, on the axis of the drive roller - radial knurling along the end plane. Such a scheme provides engagement with vertical vibration of the axis of the bowl.

Для реализации импульсного вращения чаши можно использовать конструкцию (фиг.2), позволяющую легко переходить от варианта с непрерывным вращением к импульсному вращению. К колесу 18 на оси чаши, соосно с ним, крепится круглая пластина 20, по наружной части которой сделаны "L"-образные прорези и ограниченные ими части пластин отогнуты на 90°, образуя равноудаленные друг от друга радиальные зацепы 21. Вместо колеса с радиальной накаткой на конец приводного валика 16 крепится водило 22 со штырями 23, которые при вращении водила поочередно сцепляются с зацепами и поворачивают чашу на соответствующий количеству зацепов угол. При этом вибрация чаши по вертикали не оказывает влияния на зацепление.To implement the pulse rotation of the bowl, you can use the design (figure 2), which allows you to easily switch from the option with continuous rotation to pulse rotation. A round plate 20 is attached to the wheel 18 on the axis of the bowl, coaxially with it, along the outer part of which are made “L” -shaped slots and the parts of the plates bounded by them are bent 90 °, forming radial hooks 21 equally spaced from each other. Instead of a wheel with a radial knurled onto the end of the drive roller 16 is attached carrier 22 with pins 23, which during rotation of the carrier alternately engage with the hooks and rotate the bowl to the angle corresponding to the number of hooks. In this case, the vertical vibration of the bowl does not affect the engagement.

Для совместной передачи на чашу вибрации вдоль ее оси и вращения вокруг этой оси служит узел, состоящий из латунного наконечника 24 тяги привода вибрации с кольцевой проточкой, имеющей в поперечном сечении форму половины тора, стальной втулки 25 на оси чаши с двумя сверлениями, дополняющими в поперечном сечении этот тор, и "U"-образной вставки 26 из стального прутка с диаметром, равным диаметру сечения тора с минусовым допуском, определяющим величину зазора между U-образной вставкой и отверстиями, образованными проточкой в тяге и сверлениями во втулке. Таким образом, чаша вращается, опираясь на вставку, и через нее же передается возвратно-поступательное движение вибрации.For joint transmission of vibration to the bowl along its axis and rotation around this axis, a unit consisting of a brass tip 24 of the vibration drive rod with an annular groove having a cross section in the shape of a half of a torus, a steel sleeve 25 on the axis of the bowl with two drills complementing in the transverse this torus and the “U” -shaped insert 26 are made of steel bar with a diameter equal to the diameter of the torus with a minus tolerance that defines the gap between the U-shaped insert and the holes formed by the groove in the rod and the holes in sleeve. Thus, the bowl rotates, leaning on the insert, and the reciprocating vibration movement is transmitted through it.

Пружины 10 выполняют из тонкой немагнитной проволоки с пружинными свойствами, например в устройстве, разработанном в РНЦ «Курчатовский институт», это проволока из стали марки 40КХ, диаметром от 0,3 до 0,6 мм; диаметр витков пружин от 8 до 12 мм. Количество пружин может быть любое, больше одного, но оптимальным является наименьшее четное число, т.е. две пружины, расположенные под углом 90° относительно друг друга. Для того чтобы пружины находились на одинаковом расстоянии от дна чаши, они должны быть ввернуты друг в друга в середине каждой из них. Пружины крепятся к рамке 8 при помощи скоб 27, прижимающих к стенке рамки трубки 28, в каждую из которых продета проволока от конца соответствующей пружины. Для фиксации концов пружин в трубках выпрямленный конец пружины отгибают в верхней точке крайнего витка на 90° по отношению к оси пружины и вставляют в трубку до упора в виток, а конец проволоки, вышедший из другого конца трубки, отгибают на угол порядка 180°. Выставляют пружины на требуемом расстоянии параллельно рамке и затягивают винты 29, прижимая скобы и трубки к рамке. Размеры пружин выбирают в зависимости от размеров чаши, количества и характеристик загружаемого в нее порошка. Немагнитный материал для пружин, рамки, а также и чаши нужен при работе с порошками, обладающими ферромагнитными свойствами, а также если применение магнитных материалов недопустимо влияет на магнитные поля магнетрона. Пружины устанавливают относительно чаши так, чтобы они при вибрации чаши вдоль вертикальной оси периодически, с частотой вибрации, касались дна чаши. При этом возможны два варианта установки пружин: либо рамку с пружинами жестко закрепляют на держателе при помощи кронштейна 30, либо ее фиксируют только в горизонтальной плоскости, оставляя свободной в вертикальном направлении, тогда рамка с пружинами опирается на дно чаши и, оставаясь неподвижной по горизонтали, совершает совместно с чашей при ее вибрации перемещения в вертикальном направлении, периодически отрываясь от дна чаши за счет динамики вибрации. В этом случае кронштейн 30 жестко скреплен с винтом 31, который ввернут в кронштейн через прорезь в держателе 9 с некоторым зазором между головкой винта и держателем, обеспечивающим свободу перемещения кронштейна по вертикали в пазу прикрепленной к держателю направляющей планки 32.The springs 10 are made of a thin non-magnetic wire with spring properties, for example, in a device developed at the Kurchatov Institute RSC, it is a wire made of steel grade 40KX, with a diameter of 0.3 to 0.6 mm; the diameter of the coil of springs from 8 to 12 mm. The number of springs can be any, more than one, but the smallest even number is optimal, i.e. two springs located at an angle of 90 ° relative to each other. In order for the springs to be at the same distance from the bottom of the bowl, they must be screwed into each other in the middle of each of them. The springs are attached to the frame 8 using brackets 27, pressing against the wall of the frame of the tube 28, in each of which a wire is inserted from the end of the corresponding spring. To fix the ends of the springs in the tubes, the straightened end of the spring is bent at the upper point of the end turn by 90 ° relative to the axis of the spring and inserted into the tube until it stops in the turn, and the end of the wire emerging from the other end of the tube is bent by an angle of about 180 °. Set the springs at the required distance parallel to the frame and tighten the screws 29, pressing the brackets and tubes against the frame. The dimensions of the springs are selected depending on the size of the bowl, the quantity and characteristics of the powder loaded into it. Non-magnetic material for springs, frames, as well as cups is needed when working with powders with ferromagnetic properties, and also if the use of magnetic materials inadmissibly affects the magnetic fields of a magnetron. The springs are installed relative to the bowl so that when the bowl vibrates along the vertical axis, periodically, with a vibration frequency, touch the bottom of the bowl. In this case, two options for installing springs are possible: either the frame with the springs is rigidly fixed to the holder using the bracket 30, or it is fixed only in the horizontal plane, leaving it free in the vertical direction, then the frame with the springs rests on the bottom of the bowl and, while remaining stationary horizontally, makes movements in the vertical direction together with the bowl during its vibration, periodically breaking away from the bottom of the bowl due to the dynamics of vibration. In this case, the bracket 30 is rigidly fastened with a screw 31, which is screwed into the bracket through a slot in the holder 9 with some clearance between the screw head and the holder, providing freedom of vertical movement of the bracket in the groove of the guide bar 32 attached to the holder.

Устройство работает следующим образом: поток частиц 5 напыляемого материала от магнетрона 4 поступает к порошку 7 в чаше 6. За счет вибрации чаши порошок перемешивается. Частота вибраций может быть от долей до десятков герц, амплитуда - от долей до нескольких миллиметров. Плоское дно и вертикальные стенки чаши сводят к минимуму «катящиеся» перемещения частиц порошка. Вращательное движение чаши вокруг ее вертикальной оси приводит к перемещению чаши с порошком относительно помещенных в порошок пружин 10, закрепленных на рамке 8, зафиксированной на неподвижном держателе 9. При этом весь находящийся в чаше порошок, подвергаемый динамическому воздействию вибрации, периодически проходит через проволочные витки пружин, при столкновении с которыми разрушаются образовавшиеся в промежутках между этими столкновениями агломераты частиц порошка. Скорость вращения чаши может быть порядка 5-20 об/мин. Разрушение агломератов происходит также за счет вертикальных перемещений пружин относительно чаши при ее вибрации. Кроме того, вращение чаши с порошком относительно пружин приводит к дополнительному перемешиванию порошка как в вертикальном направлении, так и в горизонтальном, перемещая порошок за счет винтовой формы витков пружин либо от периферии к центру, либо в противоположных направлениях, в зависимости от направления навивки каждой пружины. При этом за счет противоположных направлений навивки горизонтальные перемещения порошка взаимно компенсируются. Динамика импульсного вращения повышает эффективность разрушения агломератов порошка.The device operates as follows: the particle flow 5 of the sprayed material from the magnetron 4 enters the powder 7 in the bowl 6. Due to the vibration of the bowl, the powder is mixed. The vibration frequency can be from fractions to tens of hertz, the amplitude - from fractions to several millimeters. The flat bottom and vertical walls of the bowl minimize the “rolling" movements of the powder particles. The rotational movement of the bowl around its vertical axis leads to the movement of the bowl with the powder relative to the springs 10 placed in the powder, fixed on the frame 8, fixed on the stationary holder 9. Moreover, all the powder in the bowl, subjected to dynamic vibration, periodically passes through the wire coils of the springs , in a collision with which the agglomerates of powder particles formed between these collisions are destroyed. The speed of rotation of the bowl can be on the order of 5-20 rpm. The destruction of agglomerates also occurs due to vertical movements of the springs relative to the bowl during its vibration. In addition, the rotation of the bowl with the powder relative to the springs leads to additional mixing of the powder both in the vertical and horizontal directions, moving the powder due to the helical shape of the coil of springs either from the periphery to the center or in opposite directions, depending on the direction of winding of each spring . Moreover, due to the opposite directions of winding, the horizontal movements of the powder are mutually compensated. The dynamics of pulsed rotation increases the efficiency of the destruction of powder agglomerates.

В РНЦ «Курчатовский институт» разработано устройство, с использованием которого успешно наносятся методом магнетронно-ионного распыления вакуумные покрытия на мелкодисперсные и нанопорошки с размерами частиц от десятков микрон до 20 нм. Так, например, наносили медные защитные покрытия на каталитические порошки из LaNi₅ дисперсностью порядка 10-15 мкм. Также наносились покрытия из Cu, Ni, Pt на углеродный нанопорошок марки Vulcan XC-72 с размерами частиц 20-30 нм. При этом получались порошки, содержащие от 15 до 60% наносимого материала по весу от общего веса порошка с покрытием. Агрегация порошков, практически, не происходила. Нанопорошки на углеродной основе с 40%-ным содержанием Pt и Ni в качестве электрокатализаторов получались для исследований их применения в области водородной энергетики. Переход от применяемых в настоящее время в этой области химических методов синтеза электрокатализаторов к физическим методам позволил бы в разы увеличить производительность, снизить потери драгоценных металлов, улучшить экологичность производства этих материалов. Физические методы нанесения покрытий на порошки позволяют намного расширить номенклатуру наносимых материалов, а также гибко влиять на структуру и другие свойства покрытий, что дает возможность создания совершенно новых материалов для порошковой металлургии и других областей, где используются порошковые материалы.A device has been developed at the Kurchatov Institute RRC, using which vacuum coatings are successfully applied by magnetron-ion sputtering on finely dispersed and nanopowders with particle sizes from tens of microns to 20 nm. So, for example, copper protective coatings were applied to LaNi ₅ catalytic powders with a fineness of about 10-15 microns. Coatings of Cu, Ni, Pt were also applied to a carbon nanopowder of the Vulcan XC-72 brand with particle sizes of 20-30 nm. In this case, powders were obtained containing from 15 to 60% of the applied material by weight of the total weight of the coated powder. Aggregation of powders practically did not occur. Carbon-based nanopowders with a 40% content of Pt and Ni as electrocatalysts were obtained for studies of their application in the field of hydrogen energy. The transition from the chemical methods for the synthesis of electrocatalysts that are currently used in this field to physical methods would significantly increase productivity, reduce the loss of precious metals, and improve the environmental friendliness of the production of these materials. Physical methods of coating powders can significantly expand the range of applied materials, as well as flexibly affect the structure and other properties of coatings, which makes it possible to create completely new materials for powder metallurgy and other areas where powder materials are used.

Claims

1. Устройство для нанесения покрытия на порошки, содержащее вакуумную камеру с системой откачки, расположенный в ней генератор потока частиц напыляемого материала покрытия, направленного сверху вниз, и установленный под ним виброперемешиватель-держатель порошка, кинематически связанный с виброприводом, обеспечивающим возвратно-поступательные перемещения виброперемешивателя-держателя порошка вдоль вертикальной оси, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено приводом вращения виброперемешивателя-держателя порошка, неподвижным держателем, рамкой и цилиндрическими пружинами, при этом привод вращения кинематически связан с виброперемешивателем-держателем порошка, который выполнен в виде цилиндрической чаши с плоским дном, параллельно которому установлены пересекающиеся в их середине цилиндрические пружины, концы которых закреплены на рамке, установленной на неподвижном держателе.1. A device for applying a coating to powders, comprising a vacuum chamber with a pumping system, a particle flow generator of the sprayed coating material directed from top to bottom, and a powder stirrer-holder below it kinematically connected to a vibrator providing reciprocating motion of the vibro stirrer powder holder along the vertical axis, characterized in that it is additionally equipped with a rotation drive of the powder stirrer-holder, are stationary with a holder, a frame and coil springs, while the rotation drive is kinematically connected with a powder stirrer-holder, which is made in the form of a cylindrical bowl with a flat bottom, parallel to which cylindrical springs intersecting in their middle are installed, the ends of which are mounted on a frame mounted on a fixed holder .

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод вращения выполнен с возможностью обеспечения импульсного вращательного движения виброперемешивателя-держателя порошка.2. The device according to claim 1, characterized in that the rotation drive is configured to provide pulsed rotational motion of the powder agitator-holder.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пружины выполнены с попеременно противоположной навивкой и закреплены на рамке на равном расстоянии друг от друга.3. The device according to claim 1, characterized in that the springs are alternately opposite wound and mounted on the frame at an equal distance from each other.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что на рамке закреплены две пружины под углом 90°.4. The device according to claim 3, characterized in that two springs are fixed to the frame at an angle of 90 °.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рамка установлена на держателе с возможностью перемещения по вертикали. 5. The device according to claim 1, characterized in that the frame is mounted on a holder with the ability to move vertically.