RU2393268C1

RU2393268C1 - Facility for application of coating by electric explosion of foil

Info

Publication number: RU2393268C1
Application number: RU2009116044/02A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Леонидович Суркаев (RU); Анатолий Леонидович Суркаев; Михаил Маркович Кумыш (RU); Михаил Маркович Кумыш; Василий Иванович Усачев (RU); Василий Иванович Усачев
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-06-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: nozzle in facility corresponds to Laval nozzle with external face. An intermediate high-voltage electrode is made as a ring, on end surface of which there are secured metal poles in form of segments of a hollow cylinder symmetrically along generatrix. A mechanically sturdy di-electric cylinder has through apertures for installation of the central and intermediate high-voltage electrodes with profile and dimensions of the end similar to profile and dimensions of explosive foil. Foil corresponds to a trapezoid cup, a bottom part of which has through apertures with profile matching profile of the central electrode and poles of the intermediate electrode; the cup is installed on the end of the mechanically sturdy di-electric cylinder. The central high-voltage electrode is made as a rod with a through coaxial channel; the electrode is installed in the central through aperture of the mechanically sturdy di-electric cylinder. The external high-voltage electrode is made as a hollow cylinder with an internal face on the end, in the wall of the cylinder there are made through channels lengthwise and symmetrically to axis. The ring of the intermediate electrode is located on a periphery part of bottom and side surfaces of the trapezoid cup of exploding foil. The di-electric cylinder, explosive foil and electrodes are arranged on the end of the Laval nozzle. Surface of the external face of the Laval nozzle, the periphery part of side surface of the trapezoid cup of explosive foil and surface of the internal face of the external high-voltage electrode are conjugated. The through channels corresponding to channels of the external high-voltage electrode are made on the end of the Laval nozzle at angle to side surface. The through channels of the high-voltage electrodes are designed for gas supply into a cavity of the Laval nozzle.

EFFECT: upgraded quality of applied coating and increased efficiency of process.

3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию в области нанотехнологий для создания мелкодисперсных и наноразмерных металлических порошков, а также к нанесению металлических покрытий и может найти применение в машиностроительной, приборостроительной, радио- и электронной промышленности. На сегодняшний день известны различные устройства для нанесения покрытия электрическим взрывом фольги, в частности №1482246, кл. С23С 14/32, опубл. 1995.02.09.The invention relates to equipment in the field of nanotechnology for the creation of finely dispersed and nanoscale metal powders, as well as to the deposition of metal coatings and can find application in machine-building, instrument-making, radio and electronic industries. To date, various devices are known for coating with an electric explosion of foil, in particular No. 1482246, class. C23C 14/32, publ. 1995.02.09.

Сущность изобретения состоит в том, что центральный электрод и межэлектродный изолятор расположены относительно кольцевого электрода на расстоянии h, выбираемом из выражения 0,1R<h<(R-r), где R и r - соответственно внутренний радиус кольцевого электрода и радиус центрального электрода. Благодаря этому снижается неравномерность распределения плотности тока и выделения энергии по радиусу фольги. Это, в свою очередь, способствует более равномерному разрушению фольги и однородности образующихся продуктов взрыва. Наличие сопла Лаваля способствует дальнейшему диспергированию и доиспарению жидкой фазы в пароплазменном потоке. На срезе сопла Лаваля установлен цилиндрический насадок, стенки которого перфорированы. Наличие перфорации способствует выравниванию профиля скоростей потока продуктов взрыва, улучшению равномерности их осаждения на подложке и увеличению площади равномерного по толщине покрытия.The essence of the invention lies in the fact that the central electrode and the interelectrode insulator are located relative to the ring electrode at a distance h selected from the expression 0.1R <h <(R-r), where R and r are the inner radius of the ring electrode and the radius of the central electrode, respectively. Due to this, the uneven distribution of current density and energy release along the radius of the foil is reduced. This, in turn, contributes to a more uniform destruction of the foil and the uniformity of the resulting explosion products. The presence of a Laval nozzle contributes to further dispersion and further evaporation of the liquid phase in the vapor-plasma flow. A cylindrical nozzle, the walls of which are perforated, is installed on a section of the Laval nozzle. The presence of perforation helps to equalize the velocity profile of the flow of explosion products, improve the uniformity of their deposition on the substrate and increase the area of uniform coating thickness.

Рассматриваемое устройство предназначено для улучшения качества покрытия за счет повышения равномерности распределения конденсата по поверхности подложки и увеличения площади наносимого покрытия. Но отсутствие надежного электрического контакта между центральным электродом и взрывающейся фольгой не обеспечивает должной стабильности возникновения и протекания электрического взрыва фольги, что, в свою очередь, сказывается на однородности дисперсности металлического порошка и качестве покрытия. Также успешная работоспособность данного устройства возможна при малых геометрических размерах взрывающейся фольги.The device in question is intended to improve the quality of the coating by increasing the uniformity of the distribution of condensate on the surface of the substrate and increasing the area of the applied coating. But the lack of reliable electrical contact between the central electrode and the exploding foil does not provide adequate stability for the occurrence and occurrence of an electric explosion of the foil, which, in turn, affects the uniformity of the dispersion of the metal powder and the quality of the coating. Also, the successful operation of this device is possible with small geometric dimensions of the exploding foil.

Наиболее близким из известных технических решений является устройство для нанесения покрытий электрическим взрывом фольги, содержащее центральный и наружный высоковольтные электроды, установленные коаксиально в изоляции, и дополнительный цилиндрический высоковольтный электрод, установленный между основными электродами коаксиально им и изолированный от основных электродов (№2026415 (13), кл. 6 С23С 14/32, опубл. 1995.01.09).The closest known technical solutions is a device for coating with an electric explosion of foil, containing a central and external high-voltage electrodes installed coaxially in isolation, and an additional cylindrical high-voltage electrode installed between the main electrodes coaxially with it and isolated from the main electrodes (No. 2026415 (13) , Cl. 6 C23C 14/32, publ. 1995.01.09).

Недостатком данного устройства является невысокая дисперсность получаемых металлических порошков, недостаточная однородность наносимого покрытия в силу того, что заведомо отсутствует надежный электрический контакт между взрывающейся фольгой и дополнительным высоковольтным электродом, образование микродуг носит локальный характер, ток разряда радиально несимметричен, взрыв фольги неоднороден.The disadvantage of this device is the low dispersion of the obtained metal powders, insufficient uniformity of the coating due to the fact that there is obviously no reliable electrical contact between the exploding foil and the additional high-voltage electrode, the formation of microarcs is local in nature, the discharge current is radially asymmetric, and the foil explosion is inhomogeneous.

Техническим результатом изобретения является увеличение дисперсности металлического порошка, повышение однородности и улучшение качества наносимого покрытия, увеличение производительности процесса за счет создания квазиоднородного взрыва фольги и формирования высокоскоростного однородного потока мелкодисперсного металлического порошка.The technical result of the invention is to increase the dispersion of the metal powder, increase the uniformity and improve the quality of the applied coating, increase the productivity of the process by creating a quasihomogeneous explosion of the foil and forming a high-speed uniform flow of finely divided metal powder.

Поставленный технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве для нанесения покрытий электрическим взрывом фольги, содержащем сопло, центральный и наружный высоковольтные электроды, изолированные друг от друга и установленные коаксиально, и средний цилиндрический высоковольтный электрод, установленный между центральным и наружным электродами, коаксиально им и изолированный от них, оно снабжено механически прочным диэлектрическим цилиндром, сопло выполнено в виде сопла Лаваля с внешней фаской, средний высоковольтный электрод выполнен в виде кольца, на торцевой поверхности которого симметрично по образующей закреплены металлические стойки, выполненные в виде сегментов полого цилиндра, при этом механически прочный диэлектрический цилиндр выполнен со сквозными отверстиями для установки центрального и среднего высоковольтных электродов и с профилем и размерами торца, аналогичными профилю и размерам взрывающейся фольги, которая выполнена в виде трапециевидной чашки с донной частью, имеющей сквозные отверстия с профилем, соответствующим профилю центрального электрода и стойкам среднего электрода, установленной на торце механически прочного диэлектрического цилиндра, центральный высоковольтный электрод выполнен в виде стержня со сквозным соосным каналом и установлен в центральном сквозном отверстии механически прочного диэлектрического цилиндра, наружный высоковольтный электрод выполнен в виде полого цилиндра с внутренней фаской на торце, в стенке которого продольно и симметрично оси выполнены сквозные каналы, внутри каждой стойки среднего высоковольтного электрода параллельно ее боковым поверхностям выполнен сквозной канал с выходным отверстием в виде раструба, кольцо среднего электрода расположено на периферийной части донной и боковой поверхности трапециевидной чашки взрывающейся фольги, наружный высоковольтный электрод расположен на боковой поверхности диэлектрического цилиндра, периферийная часть боковой поверхности трапециевидной чашки взрывающейся фольги расположена на поверхности внутренней фаски наружного высоковольтного электрода, диэлектрический цилиндр, взрывающаяся фольга и электроды установлены на торце сопла Лаваля, причем поверхность внешней фаски сопла Лаваля, периферийная часть боковой поверхности трапециевидной чашки взрывающейся фольги и поверхность внутренней фаски наружного высоковольтного электрода являются сопряженными, в торце сопла Лаваля под углом к боковой поверхности выполнены сквозные каналы, которые соответствуют каналам наружного высоковольтного электрода, а сквозные каналы высоковольтных электродов предназначены для подачи газа в полость сопла Лаваля.The technical result is achieved by the fact that in the proposed device for coating an electric explosion of a foil containing a nozzle, a central and external high-voltage electrodes isolated from each other and mounted coaxially, and a medium cylindrical high-voltage electrode installed between the central and external electrodes, coaxially with them and isolated from them, it is equipped with a mechanically durable dielectric cylinder, the nozzle is made in the form of a Laval nozzle with an external chamfer, medium high This electrode is made in the form of a ring, on the end surface of which metal racks made in the form of segments of a hollow cylinder are fixed symmetrically along the generatrix, while a mechanically strong dielectric cylinder is made with through holes for installing the central and middle high-voltage electrodes and with a profile and end dimensions similar to the profile and dimensions of the exploding foil, which is made in the form of a trapezoidal cup with a bottom, having through holes with a profile corresponding to the profile the central electrode and the racks of the middle electrode mounted on the end face of a mechanically strong dielectric cylinder, the central high-voltage electrode is made in the form of a rod with a through coaxial channel and installed in the central through hole of the mechanically strong dielectric cylinder, the outer high-voltage electrode is made in the form of a hollow cylinder with an internal chamfer at the end , in the wall of which longitudinal channels are made longitudinally and symmetrically to the axis, inside each rack of the medium high-voltage electrode Along its lateral surfaces, a through channel with an outlet in the form of a bell is made, the middle electrode ring is located on the peripheral part of the bottom and side surfaces of the trapezoidal cup of the exploding foil, the outer high-voltage electrode is located on the lateral surface of the dielectric cylinder, the peripheral part of the side surface of the trapezoidal cup of the exploding foil is located on surface of the inner chamfer of the external high-voltage electrode, dielectric cylinder, exploding foil and electric The cathodes are mounted on the end face of the Laval nozzle, the surface of the outer facet of the Laval nozzle, the peripheral part of the side surface of the trapezoidal cup of the exploding foil and the surface of the inner facet of the outer high-voltage electrode are conjugated, through channels corresponding to the channels of the outer high voltage are made at the end of the Laval nozzle at an angle to the side surface electrode, and through channels of high voltage electrodes are designed to supply gas to the cavity of the Laval nozzle.

Применение центрального высоковольтного электрода, выполненного в виде стержня со сквозным соосным каналом, позволяет обеспечить надежный электрический контакт с центральной частью донной поверхности взрывающейся фольги в виде трапециевидной чашки и протекание газа через сквозной канал в полость сопла Лаваля.The use of a central high-voltage electrode made in the form of a rod with a through coaxial channel allows reliable electrical contact with the central part of the bottom surface of the exploding foil in the form of a trapezoid cup and gas flow through the through channel into the cavity of the Laval nozzle.

Выполнение наружного высоковольтного электрода в виде полого цилиндра с внутренней фаской на торце обеспечивает надежный электрический контакт с периферийной частью большего диаметра боковой поверхности взрывающейся фольги путем создания прижимного усилия сопряженных поверхностей внутренней фаски наружного высоковольтного электрода, периферийной части большего диаметра взрывающейся фольги и внешней фаски торца сопла Лаваля. Наличие в стенке наружного высоковольтного электрода сквозных каналов, выполненных продольно и симметрично относительно оси, обеспечивает протекание газа в полость сопла Лаваля.The execution of the external high-voltage electrode in the form of a hollow cylinder with an internal chamfer at the end provides reliable electrical contact with the peripheral part of the larger diameter of the side surface of the exploding foil by creating a clamping force of the mating surfaces of the internal chamfer of the external high-voltage electrode, the peripheral part of the larger diameter of the exploding foil and the external facet of the end face of the Laval nozzle . The presence of through channels in the wall of the external high-voltage electrode, made longitudinally and symmetrically with respect to the axis, allows gas to flow into the cavity of the Laval nozzle.

Применение среднего высоковольтного электрода в виде кольца, на поверхности которого симметрично закреплены по образующей кольца металлические стойки, позволяет осуществить надежный электрический контакт с периферийной донной и боковой частью взрывающейся фольги со средним высоковольтным электродом путем создания прижимного усилия сопряженных поверхностей кольца электрода, взрывающейся фольги и торца диэлектрического цилиндра. Наличие металлических стоек, выполненных в виде сегментов полого цилиндра, обеспечивает надежную фиксацию электрода в теле диэлектрического цилиндра с использованием резьбового соединения. Наличие сквозного канала внутри каждой стойки, расположенного параллельно ее боковым поверхностям, обеспечивает протекание газа в полость сопла Лаваля. Выполнение выходных отверстий каналов в виде раструбов обеспечивает формирование однородного газового потока.The use of a medium high-voltage electrode in the form of a ring, on the surface of which metal racks are symmetrically mounted along the ring forming ring, allows reliable electrical contact with the peripheral bottom and side of the exploding foil with the medium high-voltage electrode by creating a clamping force of the mating surfaces of the electrode ring, exploding foil and the dielectric end cylinder. The presence of metal racks, made in the form of segments of a hollow cylinder, provides reliable fixation of the electrode in the body of the dielectric cylinder using a threaded connection. The presence of a through channel inside each rack, parallel to its lateral surfaces, allows gas to flow into the cavity of the Laval nozzle. The implementation of the outlet openings of the channels in the form of sockets ensures the formation of a uniform gas stream.

Выполнение взрывающейся фольги в виде трапециевидной чашки повышает технологичность процесса и обеспечивает взрыв фольги как целого, что влечет за собой повышение дисперсности металлического порошка вследствие создания квазиоднородного взрыва фольги и высокоскоростного ударного взаимодействия потоков дисперсного металла, возникающих от соответствующих частей взрывающейся фольги, распространяющихся под углом друг к другу. При непосредственном взаимодействии между собой мелкодисперсных металлических частиц, находящихся в расплавленном, парожидкостном состоянии, происходит дальнейшее дробление и диспергирование последних, уносимых газовым потоком.The implementation of the exploding foil in the form of a trapezoidal cup increases the manufacturability of the process and provides an explosion of the foil as a whole, which entails an increase in the dispersion of the metal powder due to the creation of a quasihomogeneous explosion of the foil and high-speed impact interaction of the dispersed metal flows arising from the corresponding parts of the exploding foil, propagating at an angle to each other to a friend. With direct interaction between each other finely dispersed metal particles in a molten, vapor-liquid state, further crushing and dispersion of the latter carried away by the gas stream occurs.

Механически прочный диэлектрический цилиндр предназначен для размещения всей электродной системы. В нем имеются центральное сквозное отверстие для центрального электрода и симметрично выполненные относительно главной оси диэлектрического цилиндра сквозные отверстия, профиль которых соответствует профилю стойкам среднего электрода, в которых они устанавливаются. Профиль и размеры торца диэлектрического цилиндра аналогичны профилю и размерам взрывающейся фольги в виде трапециевидной чашки, что влечет за собой формирование самоприжатого электрического взрыва фольги, обеспечивающего повышение дисперсности частиц.A mechanically robust dielectric cylinder is designed to accommodate the entire electrode system. It has a central through hole for the central electrode and through holes symmetrically made relative to the main axis of the dielectric cylinder, the profile of which corresponds to the profile of the racks of the middle electrode in which they are installed. The profile and dimensions of the end face of the dielectric cylinder are similar to the profile and dimensions of the exploding foil in the form of a trapezoidal cup, which entails the formation of a self-pressed electric explosion of the foil, which increases the dispersion of particles.

Поверхность внешней фаски сопла Лаваля, периферийной части боковой поверхности трапециевидной чашки взрывающейся фольги большего диаметра и поверхность внутренней фаски наружного высоковольтного электрода являются сопряженными, что обеспечивает надежный электрический контакт между наружным высоковольтным электродом и взрывающейся фольгой.The surface of the external chamfer of the Laval nozzle, the peripheral part of the side surface of the trapezoidal cup of an exploding foil of a larger diameter and the surface of the internal chamfer of the external high-voltage electrode are conjugated, which ensures reliable electrical contact between the external high-voltage electrode and the exploding foil.

Наличие в торце сопла Лаваля сквозных каналов, выполненных под углом к боковой поверхности, соответствующих отверстиям каналов наружного высоковольтного электрода, позволяют сформировать локальное завихрение газового потока, при попадании в который мелкодисперсных частиц способствует увеличению их траектории и преобразованию в ее спиралевидную форму, тем самым уменьшается количество осаждаемых частиц на стенке сопла Лаваля. Использование инертного газа, протекающего через сквозные каналы электродов, позволяет предотвратить окисление частиц металла и создать гетерогенный газометаллический однородный поток, обладающий высокой скоростью распространения и равенством профиля скорости потока благодаря наличию сопла Лаваля, что обеспечивает повышение дисперсности, однородности и улучшение качества наносимого покрытия, а также увеличение производительности процесса.The presence of through channels at the end of the Laval nozzle, made at an angle to the side surface, corresponding to the openings of the channels of the external high-voltage electrode, make it possible to form a local vortex of the gas flow, when fine particles get into it, it contributes to an increase in their trajectory and its transformation into a spiral shape, thereby reducing the number deposited particles on the wall of the Laval nozzle. The use of an inert gas flowing through the through channels of the electrodes allows preventing the oxidation of metal particles and creating a heterogeneous gas-metal homogeneous stream with a high propagation velocity and a uniform flow velocity profile due to the presence of a Laval nozzle, which ensures increased dispersion, uniformity and improved quality of the applied coating, as well as increase process performance.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция устройства для нанесения покрытия электрическим взрывом фольги, на фиг.2 представлен средний высоковольтный электрод корончатой конфигурации, на фиг.3 представлена технология сборки узла среднего электрода, в котором взрывающаяся фольга выполнена за одно целое в виде трапециевидной чашки.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows the design of a device for coating an electric explosion of foil, Fig. 2 shows a medium high-voltage electrode of a crown configuration, Fig. 3 shows the assembly technology of an assembly of a middle electrode, in which an exploding foil is made in one piece in the form of a trapezoid cup.

Взрывающаяся фольга, выполненная за одно целое в виде трапециевидной чашки 1, располагается на торце диэлектрического цилиндра 2. Центральный высоковольтный электрод 3 в виде стержня со сквозным соосным каналом 4 устанавливается в центральном сквозном отверстии 5 диэлектрического цилиндра 2, при этом обеспечивается каким-либо известным способом надежный электрический контакт со взрывающейся фольгой в виде трапециевидной чашки 1. Средний высоковольтный электрод 6 корончатой конфигурации, выполненный в виде кольца 7, на поверхности которого симметрично закреплены металлические стойки 8, выполненные в виде сегментов полого цилиндра, внутри каждой стойки имеется сквозной канал 9, расположенный параллельно ее боковым поверхностям, причем выходные отверстия каналов выполнены в виде раструба 10. Металлические стойки 8 устанавливаются в соответствующих, предварительно выполненных отверстиях в трапециевидной чашке 1 взрывающейся фольги в сквозных отверстиях 11, симметрично расположенных относительно главной оси диэлектрического цилиндра 2. Кольцо 7 располагается на донной и боковой поверхностях взрывающейся фольги 1, образуя прижимным усилием к торцу диэлектрического цилиндра 2 надежный электрический контакт. Наружный высоковольтный электрод 12, выполненный в виде полого цилиндра с внутренней фаской 13 на торце и со сквозными каналами 14, устанавливается на боковой поверхности цилиндрического диэлектрика 2 таким образом, что периферийная часть боковой поверхности взрывающейся фольги 1 располагается на поверхности внутренней фаски 13 наружного высоковольтного электрода 12.The exploding foil, made in one piece in the form of a trapezoidal cup 1, is located on the end face of the dielectric cylinder 2. The central high-voltage electrode 3 in the form of a rod with a through coaxial channel 4 is installed in the central through hole 5 of the dielectric cylinder 2, in this case it is provided by any known method reliable electrical contact with the exploding foil in the form of a trapezoidal cup 1. The medium high-voltage electrode 6 of the crown configuration, made in the form of a ring 7, on the surface of which metal racks 8 made in the form of segments of a hollow cylinder are symmetrically fixed, inside each rack there is a through channel 9 located parallel to its lateral surfaces, and the outlet openings of the channels are made in the form of a socket 10. Metal racks 8 are installed in the corresponding pre-made holes in the trapezoid a cup 1 of exploding foil in the through holes 11 symmetrically located relative to the main axis of the dielectric cylinder 2. Ring 7 is located on the bottom and oic surfaces exploding foil 1, forming a pressing force to the end face of the dielectric cylinder 2 reliable electrical contact. The outer high-voltage electrode 12, made in the form of a hollow cylinder with an inner chamfer 13 at the end and with through channels 14, is mounted on the lateral surface of the cylindrical dielectric 2 so that the peripheral part of the lateral surface of the exploding foil 1 is located on the surface of the inner chamfer 13 of the outer high-voltage electrode 12 .

Представленная конструкция устанавливается на торце сопла Лаваля 15, имеющего внешнюю фаску 16, таким образом, что при наличии прижимного усилия обеспечивается надежный электрический контакт периферийной части боковой поверхности взрывающейся фольги в виде трапециевидной чашки 1 с наружным высоковольтным электродом 12 и соплом Лаваля 15. Кроме того, на торце диэлектрического цилиндра 2 имеется кольцевая выточка, в которой запрессовано заподлицо металлическое кольцо 17 для обеспечения надежного электрического контакта. Высоковольтные электроды 3, 6 и 12 включены в электрическую схему, состоящую из двух разрядных контуров, причем средний высоковольтный электрод 6 заземлен, а высоковольтные электроды 3 и 12 имеют положительный потенциал относительно земли.The presented design is installed on the end face of the Laval nozzle 15 having an external chamfer 16, so that in the presence of clamping force, reliable electrical contact is made between the peripheral part of the side surface of the exploding foil in the form of a trapezoid cup 1 with the external high-voltage electrode 12 and the Laval nozzle 15. In addition, at the end of the dielectric cylinder 2 there is an annular recess in which a metal ring 17 is pressed flush-mounted to ensure reliable electrical contact. High voltage electrodes 3, 6 and 12 are included in an electrical circuit consisting of two discharge circuits, the middle high voltage electrode 6 being grounded, and the high voltage electrodes 3 and 12 having a positive potential with respect to earth.

Устройство работает следующим образом. Через сквозной канал 4 в центральном высоковольтном электроде 3 и сквозные каналы 9 в металлических стойках 8 среднего высоковольтного электрода 6 в полость сопла Лаваля 15 подается от внешнего источника газ (на фиг.1 показаны стрелками) и формируется стационарный газовый поток. При подаче высокого напряжения на электроды 3 и 6 от первого емкостного накопителя энергии возникает разрядный ток, проходящий радиально через донную часть взрывающейся фольги в виде трапециевидной чашки 1. При подаче высокого напряжения на электроды 12 и 6 от второго емкостного накопителя энергии возникает разрядный ток, проходящий радиально через боковую поверхность взрывающейся фольги в виде трапециевидной чашки 1. Одновременная подача высокого напряжения вызывает одновременное возникновение и протекание разрядных токов. Физические процессы, происходящие в донной и боковой частях взрывающейся фольги 1, будут происходить параллельно и одновременно при соответствующих параметрах электрических контуров и геометрических размерах взрывающейся фольги 1, и, следовательно, протекание электрического взрыва донной и боковой частей взрывающейся фольги 1 также будет проходить одновременно. Взаимодействие распространяющихся под углом друг к другу продуктов взрыва фольги 1 в виде мелкодисперсных металлических частиц способствует их дальнейшему диспергированию и созданию однородного металлического потока. Мелкодисперсные частицы металлического порошка вовлекаются в предварительно созданный стационарный газовый поток в полости сопла Лаваля 15, где происходит выравнивание профиля скоростей потока и увеличение скорости истечения, что способствует повышению качества напыления.The device operates as follows. Through the through channel 4 in the central high-voltage electrode 3 and the through channels 9 in the metal posts 8 of the middle high-voltage electrode 6, gas is supplied to the cavity of the Laval nozzle 15 from an external source (shown in Fig. 1 by arrows) and a stationary gas flow is formed. When a high voltage is applied to the electrodes 3 and 6 from the first capacitive energy storage device, a discharge current arises radially passing through the bottom of the exploding foil in the form of a trapezoid cup 1. When a high voltage is applied to the electrodes 12 and 6 from the second capacitive energy storage, a discharge current occurs radially through the lateral surface of the exploding foil in the form of a trapezoid cup 1. Simultaneous supply of high voltage causes the simultaneous occurrence and flow of discharge currents. The physical processes occurring in the bottom and side parts of the exploding foil 1 will occur simultaneously and simultaneously with the corresponding parameters of the electrical circuits and the geometric dimensions of the exploding foil 1, and, therefore, the electric explosion of the bottom and side parts of the exploding foil 1 will also take place simultaneously. The interaction of the products of the explosion of the foil 1 propagating at an angle to each other in the form of finely dispersed metal particles contributes to their further dispersion and the creation of a uniform metal stream. Fine particles of the metal powder are drawn into a previously created stationary gas stream in the cavity of the Laval nozzle 15, where the profile of the flow velocity is aligned and the flow rate increases, which improves the quality of the deposition.

Таким образом, применение данного устройства обеспечивает увеличение дисперсности металлического порошка, повышение однородности и улучшение качества наносимого покрытия, увеличение производительности процесса за счет создания квазиоднородного взрыва фольги и формирования высокоскоростного однородного потока мелкодисперсного металлического порошка.Thus, the use of this device provides an increase in the dispersion of the metal powder, an increase in uniformity and an improvement in the quality of the applied coating, an increase in the productivity of the process due to the creation of a quasihomogeneous explosion of the foil and the formation of a high-speed uniform flow of finely divided metal powder.

Claims

Устройство для нанесения покрытий электрическим взрывом фольги, содержащее сопло, центральный и наружный высоковольтные электроды, изолированные друг от друга и установленные коаксиально, и средний цилиндрический высоковольтный электрод, установленный между центральным и наружным электродами коаксиально им и изолированный от них, отличающееся тем, что оно снабжено механически прочным диэлектрическим цилиндром, сопло выполнено в виде сопла Лаваля с внешней фаской, средний высоковольтный электрод выполнен в виде кольца, на торцевой поверхности которого симметрично по образующей закреплены металлические стойки, выполненные в виде сегментов полого цилиндра, при этом механически прочный диэлектрический цилиндр выполнен со сквозными отверстиями для установки центрального и среднего высоковольтных электродов и с профилем и размерами торца, аналогичными профилю и размерам взрывающейся фольги, которая выполнена в виде трапециевидной чашки с донной частью, имеющей сквозные отверстия с профилем, соответствующим профилю центрального электрода и стойкам среднего электрода, установленной на торце механически прочного диэлектрического цилиндра, центральный высоковольтный электрод выполнен в виде стержня со сквозным соосным каналом и установлен в центральном сквозном отверстии механически прочного диэлектрического цилиндра, наружный высоковольтный электрод выполнен в виде полого цилиндра с внутренней фаской на торце, в стенке которого продольно и симметрично оси выполнены сквозные каналы, внутри каждой стойки среднего высоковольтного электрода параллельно ее боковым поверхностям выполнен сквозной канал с выходным отверстием в виде раструба, кольцо среднего электрода расположено на периферийной части донной и боковой поверхностей трапециевидной чашки взрывающейся фольги, наружный высоковольтный электрод расположен на боковой поверхности диэлектрического цилиндра, периферийная часть боковой поверхности трапециевидной чашки взрывающейся фольги расположена на поверхности внутренней фаски наружного высоковольтного электрода, диэлектрический цилиндр, взрывающаяся фольга и электроды установлены на торце сопла Лаваля, причем поверхность внешней фаски сопла Лаваля, периферийная часть боковой поверхности трапециевидной чашки взрывающейся фольги и поверхность внутренней фаски наружного высоковольтного электрода являются сопряженными, в торце сопла Лаваля под углом к боковой поверхности выполнены сквозные каналы, которые соответствуют каналам наружного высоковольтного электрода, а сквозные каналы высоковольтных электродов предназначены для подачи газа в полость сопла Лаваля. A device for coating an electric foil explosion comprising a nozzle, a central and external high voltage electrodes isolated from each other and mounted coaxially, and a middle cylindrical high voltage electrode mounted between the central and external electrodes coaxially and isolated from them, characterized in that it is provided mechanically strong dielectric cylinder, the nozzle is made in the form of a Laval nozzle with an external chamfer, the middle high-voltage electrode is made in the form of a ring, on the end face the surfaces of which are symmetrically formed by metal racks made in the form of segments of a hollow cylinder, while a mechanically strong dielectric cylinder is made with through holes for installing the central and medium high-voltage electrodes and with a profile and end dimensions similar to the profile and dimensions of the exploding foil, which is made in in the form of a trapezoidal cup with a bottom having through holes with a profile corresponding to the profile of the central electrode and the racks of the middle elec yes, mounted on the end face of a mechanically strong dielectric cylinder, the central high-voltage electrode is made in the form of a rod with a through coaxial channel and installed in the central through hole of a mechanically strong dielectric cylinder, the external high-voltage electrode is made in the form of a hollow cylinder with an internal chamfer at the end, in the wall of which is longitudinal and through the channels symmetrically to the axis, through channels are made, inside each rack of the middle high-voltage electrode parallel to its side surfaces is made through a channel with an outlet in the form of a bell, the middle electrode ring is located on the peripheral part of the bottom and lateral surfaces of the trapezoidal cup of the exploding foil, the outer high-voltage electrode is located on the lateral surface of the trapezoidal cup of the exploding foil, is located on the surface of the inner chamfer of the outer high-voltage electrode , a dielectric cylinder, an exploding foil and electrodes mounted on the end of the Laval nozzle, and the surface of the external facet of the Laval nozzle, the peripheral part of the side surface of the trapezoidal cup of the exploding foil and the surface of the internal facet of the external high-voltage electrode are conjugated, through channels at the end of the Laval nozzle are made at an angle to the side surface, which correspond to the channels of the external high-voltage electrode, and the through channels of the high-voltage electrodes are designed for supplying gas to the cavity of the Laval nozzle.