устройство для нанесения защитных покрытий на малогабаритные изделия

Формула изобретения

1. Устройство для нанесения защитных покрытий на малогабаритные изделия, включающее двухзонный реактор с холодильником и нагревателем, механизм перемещения деталей, патрубки для подвода реакционной газовой среды и отвода продуктов реакции, приспособления для загрузки и выгрузки деталей, отличающееся тем, что реактор выполнен в виде двух вертикально расположенных параллельных корпусов разного диаметра, соединенных в верхней и нижней частях переходниками, корпус большего диаметра имеет в верхней части нагреватель, а нижней частью соединен с переходником через усеченный конус, обращенный вершиной вниз, и имеет холодильник, корпус меньшего диаметра выполнен в виде цилиндра и расположен вне габаритов нагревателя и холодильника, механизм перемещения деталей выполнен в виде кольцевой цепи с закрепленными на ней горизонтальными тарелочками, расположенной по осям параллельных корпусов, и системы привода цепи, обеспечивающего ее перемещение вверх в корпусе большего диаметра и возвратное перемещение вниз в корпусе меньшего диаметра, патрубки ввода реакционной газовой среды и отвода продуктов реакции расположены в нижнем и верхнем переходниках соответственно, приспособления для загрузки и выгрузки деталей расположены над верхним срезом нагревателя и в нижней части усеченного конуса соответственно.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что тарелочки цепи выполнены коническими, конус направлен вершиной вверх.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что переходники реактора выполнены разъемными.

4. Устройство по п. 1 или 3, отличающееся тем, что корпус большего диаметра выполнен в виде усеченного конуса, обращенного вершиной вниз.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к формированию защитных никелевых покрытий на малогабаритных изделиях различной конфигурации при термическом разложении паров тетракарбонила никеля на защищаемой поверхности и может быть использовано для деталей, полученных как с помощью металлообработки, так и методами порошковой металлургии.

Известно устройство для нанесения металлических покрытий на порошковые материалы (А. с. СССР 494223 / Сыркин В.Г., Уэльский А.А., Прохоров В.Н., Силаев В. А. ), которое может быть использовано для металлизации малогабаритных изделий. Устройство состоит из полого барабана - реактора со съемной крышкой для загрузки и выгрузки порошка. Внутренняя поверхность барабана выполнена в виде двух усеченных конусов или эллипсов, сопрягаемых основаниями. Внутренняя поверхность крышки представляет собой сегмент. По оси барабана расположена трубка, снабженная охлаждающей рубашкой. На нижней части трубки имеются отверстия для ввода паров карбонила или несущего газа с парами карбонила. Кроме того, трубка по длине разделена перегородкой на две части и снабжена вертикальным патрубком для отвода продуктов реакции, а также карманом для термопары. Барабан укреплен на трубке с помощью подшипников качения. Концы трубки укреплены на неподвижных стойках. Корпус барабана смонтирован внутри разъемной электрической печи, имеющей отдельную стойку. Вращение барабана осуществляется с помощью электродвигателя и редуктора.

Вследствие интенсивного перемешивания металлизируемых частиц при вращении барабана образуется равномерное покрытие на всех доступных газу поверхностях. Однако наличие встречных диффузионных потоков: паров карбонила к подложке и продуктов реакции от подложки определяет низкую плотность получаемых покрытий. Адгезия получаемых покрытий к подложке не превышает 2 МПа.

Известно устройство для нанесения защитных покрытий на малогабаритные изделия, содержащее реактор с крышкой, патрубки подвода газа и отвода продуктов реакции, нагреватель и жидкостный холодильник.

Реактор выполнен в виде цилиндра с расположенной на его дне, вдоль образующей, рифленой линейкой. Нагреватель и жидкостный холодильник, выполненный в виде термостатирующего кожуха, и патрубки расположены на противоположных концах цилиндра. Цилиндр имеет возможность качания в вертикальной плоскости. (Патент РФ 2072180 / Ермилов А.Г., Рупасов С.И., Нестеров Н.В.)

Данное устройство по совокупности сходных признаков: двухзонный реактор; наличие устройства для направленного перемещения деталей; расположение патрубков подвода газа и отвода продуктов реакции, принято за прототип.

Особенностью данного устройства является направленное перемещение металлизируемых изделий из холодной зоны реактора, где на металлизируемой поверхности сорбируется карбонил, в горячую зону, где предварительно сорбированный карбонил разлагается только на подложке с образованием плотного покрытия. Недостатком данного устройства является возможность прорыва паров карбонила вдоль верхней образующей реактора при пересыпании слоя изделий в процессе качания реактора. Результатом этого является не только пониженный выход металла в покрытие, но и опасность металлизации внутренней поверхности горячей зоны реактора.

Задачей изобретения является создание устройства, исключающего прорыв паров карбонила через слой металлизируемых деталей из холодной зоны реактора в горячую, с техническим результатом снижения нерационального использования реагентов, повышения выхода металла в покрытие и исключением нарастания гарниcажа на внутренней поверхности горячей зоны реактора.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для нанесения защитных покрытий на малогабаритные изделия, включающем двухзонный реактор с холодильником и нагревателем, механизм перемещения деталей, патрубки для подвода реакционной газовой среды и отвода продуктов реакции, приспособления для загрузки и выгрузки деталей, согласно изобретению вертикально расположенный реактор выполнен в виде двух параллельных корпусов разного диаметра, соединенных в верхней и нижней частях переходниками, корпус большего диаметра имеет в верхней части нагреватель, а нижней частью соединен с переходником через усеченный конус, обращенный вершиной вниз, и имеет холодильник, корпус меньшего диаметра выполнен в виде цилиндра и расположен вне габаритов нагревательного устройства и холодильника; механизм перемещения деталей выполнен в виде кольцевой цепи с закрепленными на ней горизонтальными тарелочками и расположенной по осям параллельных корпусов, и системы привода цепи, обеспечивающего ее перемещение вверх в корпусе большего диаметра и возвратное перемещение вниз в корпусе меньшего диаметра; патрубки ввода реакционной среды и отвода продуктов реакции расположены в нижнем и верхнем переходниках соответственно; приспособления для загрузки и выгрузки деталей расположены над верхним срезом нагревателя и в нижней части усеченного конуса соответственно.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Корпуса 1 и 2 соединены в верхней и нижней частях переходниками 3 и 4. Корпус 1 снабжен нагревателем 5 в верхней части и конусом 6 с холодильником 7 в нижней. Для загрузки металлизируемых деталей предусмотрено приспособление 8, а для выгрузки - 9. Для подачи реагирующего газа предусмотрен патрубок 10, а для отвода продуктов реакции - патрубок 11. Механизм перемещения деталей состоит из непрерывной цепи 12 с закрепленными на ней тарелочками 13 и системой привода цепи 14, размещенной в переходниках 3 и 4.

Устройство работает следующим образом. В корпус 1 через загрузочное приспособление 8 загружаются металлизируемые детали. Для снижения сопротивления слоя деталей загрузка производится при периодическом или непрерывном движении цепи 12. Количество загружаемых деталей определяется высотой слоя, верхний уровень которого не должен быть ниже верхнего среза нагревателя более чем на одну треть высоты нагревателя 5. После загрузки реактор герметизируется и заполняется газообразным монооксидом углерода. С помощью нагревателя 5 верхней части слоя поддерживается температура выше температуры разложения карбонила, а в нижней части слоя - температура сорбции карбонила, которая определяется температурой жидкости в жидкостном холодильнике 7. Цепь 12 с помощью привода 14 приводится в движение в корпусе большого диаметра вверх, а малого диаметра вниз. Тарелочки 13, закрепленные на цепи подхватывают детали и перемещают их по центру большого корпуса вверх из нижней холодной зоны в верхнюю горячую. Конус 6 служит для подачи покрываемых деталей к тарелочкам 13. Обратное движение деталей из горячей зоны в холодную производится самопроизвольно под действием силы тяжести вдоль стенок большого корпуса. Тем самым обеспечивается термоциклирование деталей от температуры сорбции карбонила на металлизируемой поверхности до температуры его разложения. Через патрубок 10 подается реакционная смесь, состоящая из монооксида углерода и паров карбонила. В холодной зоне пары карбонила сорбируются на поверхности деталей. При движении цепи 12 вверх тарелочки 13 подхватывают детали с сорбированным на их поверхности карбонилом и транспортируют в верхнюю горячую зону реактора, где сорбированный карбонил разлагается под действием температуры с образованием плотного покрытия и продуктов реакции, которые удаляются через патрубок 11. После распада карбонила детали возвращаются в холодную зону реактора вдоль стенок большого корпуса. Цикл повторяется. Возвратное движение цепи осуществляется по корпусу малого диаметра 2. Для предотвращения просыпания деталей в нижний переходник 4 предусмотрен шлюз 15. Для предотвращения выноса в верхний переходник тарелочки выполнены коническими. Толщина слоя покрытия определяется продолжительностью процесса. Возвратное движение деталей вдоль стенок реактора и цепи с тарелочками в корпусе малого диаметра 2, направленное против движения газового потока, препятствует проникновению паров несорбированного карбонила в горячую зону и его разложению на стенках реактора.

Разгрузка металлизированных деталей производится через приспособление 9 при непрерывном движении цепи 13.

Шлюз 15 и верхняя часть корпуса малого диаметра выполнены с заходными конусами. Для предотвращения прорыва газов в окружающую среду реактор выполнен герметичным, а вращение привода 14 осуществляется через сальниковое уплотнение.

Для удобства монтажа и обслуживания привода 14 переходники 3 и 4 выполнены разъемными.

Для снижения сопротивления слоя движению цепи с тарелочками корпус большого диаметра может быть выполнен в виде усеченного конуса, обращенного вершиной вниз.

Предлагаемая конструкция устройства обеспечивает формирование защитного покрытия только на металлизируемых изделиях и исключает образование покрытия на внутренней поверхности горячей зоны реактора и на поверхности цепи.

Технический результат - снижение нерационального расходования реагентов; повышение выхода металла в покрытие и исключение нарастания гарнисажа на внутренней поверхности горячей зоны реактора.