[發明專利]一種延長等離子球化射頻炬使用壽命的方法及射頻炬

有效

• 申請號: 202210324761.7
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114727464B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 羅天勇;張茂原;廖穎晴
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H05H1/00
• 分類號: H05H1/00;H05H1/24;H05H1/02;B22F9/14;B22F1/065
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 張巨箭

本發明公開了一種延長等離子球化射頻炬使用壽命的方法及射頻炬，屬于等離子技術領域，在射頻炬的真空腔(1)外設置約束管(2)，在所述約束管(2)中設置用于激勵真空腔中工作氣體電離的加熱感應線圈(6)，所述加熱感應線圈(6)的一端通過引進線(61)引進射頻電源并在另一端通過引出線(62)引出；調整所述引進線(61)的進線方式以及所述引出線(62)的走線方向，降低真空腔(1)中沿徑向的感生電場的強度，消除感生電磁場在徑向方向的擾亂，降低了等離子點火過程中離子沿徑向轟擊炬內壁的概率，有效減弱等離子體對約束管管壁的打擊力，提高了射頻等離子球化炬的使用壽命，同時改變約束管的結構和材質，進一步延長裝置的壽命。

技術領域

本發明涉及等離子技術領域，尤其涉及一種延長等離子球化射頻炬使用壽命的方法及射頻炬。

背景技術

等離子體具有高溫、高焓、高活性和溫度梯度大的特性，用等離子體做熱源在微米亞微米以及某些納米粉末材料的球化處理方面，具有較大的技術優勢。射頻等離子體技術和設備由于其不帶入任何雜質、運行持續穩定、材料處理速度快、產能高和設備造價適中，使之較微波和直流弧等離子體熱源更廣泛地應用于粉末材料技術領域。在高性能結構材料或功能材料制備和加工領域具有更高的應用價值。

目前，制備金屬合金較成熟的方法主要有真空熔煉、精密鑄造和粉末冶金法。熔煉法和精密鑄造這些工藝存在缺陷，成分易于偏析和組織不均勻、引進夾雜、生產效率低和生產成本高。傳統粉末冶金法采用簡單的工藝生產較高性能鈦合金，但該方法只能生產簡單形狀零件。注射成形雖然可以實現復雜零件的近凈尺寸制備，但零件尺寸受到限制。而凝膠注模成形方法可以批量生產成分和組織均勻、近凈尺寸的復雜形狀大尺寸零件，原料利用率幾乎達到100％，且零部件的穩定性好，均勻性和機械性能可以完全得到保證，將其應用于合金領域，可以實現合金零部件的低成本連續化生產。但是，在活潑金屬制品的注射成形和凝膠注模成形中需要原料粉末具有較好的球形度，目前主要采用氣霧化合金粉末，成本較高。采用等離子技術對不規則形狀的低成本活潑金屬粉進行球化處理是進一步降低注射和凝膠注模成形鈦制品成本的有效途徑，符合活潑金屬制品產業發展方向，為實現低成本高性能活潑金屬制品在民用工業的大規模應用具有重要的現實意義。

制備球形金屬粉歐洲最早采用金屬熔液液滴流撞擊阻擋板，受阻力作用分裂為小滴后冷卻固化成形，所得到的金屬球，多數為橢球和一些兩端為圓頭的棒狀的粉末。此后美國的Preston等用直流弧等離子體熔融、冷卻成形方法獲得成功，得到無橢球和棒狀顆粒的球化粉，但需將制成品分檢出未球化粒子，進行再加工。進入上世紀90年代后，球形粉末的需求越來越大，等離子噴霧技術得到了充分的發展。國外已將等離子噴霧技術成功應用于制取球形粉末、超細粉末、噴涂、CVD金剛石沉積等眾多領域。如加拿大PyroGenesis有限公司已于1998年底將等離子噴霧用于工業規模生產球形粉，該公司使用的是直流非轉弧等離子噴嘴，等離子噴霧設備由三個與垂直方向成20—40°角的噴嘴組成，由此克服粉末顆粒難于送達等離子體弧芯部高溫區的不足。但這些直流弧等離子體法的主要缺陷是其電極燒損、引入雜質，而且電極必須定時更換，影響設備系統的連續穩定運行。

目前制備細小球形金屬粉末的方法，生產率較低，成本較高。射頻等離子體法是制備出組分均勻、缺陷少、流動性好、球形度好的金屬粉或合金粉，又兼備較低的生產成本，較高的生產率，是一種較好的技述途徑。

氣體放電等離子體是離子源技術的重要基礎，因而離子源技術也成為等離子體應用與發展的一個重要方向。目前用于離子源技術的各種等離子體源有:熱絲電子束輔助、真空電弧、射頻、微波電子回旋共振等，發展形成了適應于各應用領域的離子源，如寬束強流、高能量、微米束、高亮度、負離子、重離子、多電荷態、極化離子源等。它們在離子束輔助沉積、離子團簇沉積、表面改性、離子束制版、刻蝕、注入摻雜及高能物理研究領域發揮了重要作用。它的應用特點是:幾乎所有的離子束均可用來對不同材料進行注入，形成一般方法難以得到的非平衡合金相，通過控制原子種類和能量大小可以影響薄膜的晶型、形貌、致密度、殘存應力、氣相摻雜、化學配比等，改變材料表面的物理、化學特性。離子源技術為新材料鍍膜合成提供了新的途徑。