专利名称：静电场约束喷射沉积方法
技术领域：
本发明涉及一种喷射沉积方法。
背景技术：
喷射沉积设备上沉积台的尺寸是一定的，在喷射沉积过程中，由于金属液雾化后存在雾化锥，所以总有一些雾化了的金属液滴喷到沉积台以外的地方，这样就造成了原料浪费、喷射效率下降，同时还存在设备清理问题。在有些设备上设置了收粉除尘系统，这就使设备成本增加。
发明内容
针对现有的喷射沉积方法存在浪费原料、效率低的弊端，本发明提供一种可以使雾化金属液滴全部喷射到坯锭上且可以加剧非平衡凝固效果的静电场约束喷射沉积方法。
静电场约束喷射沉积方法，使喷射沉积设备内的金属熔液1与电荷源2连接，在金属熔液喷嘴3与坯锭4之间设置方向与喷嘴3轴线平行的电场。本发明所述方法可以让几乎所有的雾化金属液滴都喷到坯锭上，从而避免了原料浪费，节约了成本，提高了喷射效率，采用本发明所述方法可以直接将喷射沉积设备上的收粉除尘系统去掉，降低了成本，省去了除尘工序，降低了工作强度。本发明在不增大喷射压力情况下，电场力会促使雾化的金属液滴加速，这样就会使雾化金属液滴打在坯锭上的速度增大，从而加剧了非平衡凝固的效果。同时，人们还可以根据需要调整电场的强弱，这样就可以人为调整雾化金属液滴沉积到坯锭上的速度，进而可以根据需要来控制坯锭上的非平衡凝固效果，利于推广应用。
图1是现有喷射沉积设备结构示意图，图2是具体实施方式
一的结构示意图，图3是具体实施方式
二的结构示意图，具体实施方式
具体实施方式
一本实施方式是一种静电场约束喷射沉积方法，该方法是在现有的喷射沉积设备(参照图1)上，使金属熔液1与电荷源2连接，在金属熔液喷嘴3与坯锭4之间设置方向与喷嘴3轴线平行的电场，这样，带电的雾化金属液滴在电场力的作用下，即可全部或大部分喷射到坯锭上，避免了材料的浪费，由于可以取消除尘设备，因此节约了成本；并且带电金属液滴在电场力作用下会以现在几倍的速度喷射，喷射速度的增加可以加剧非平衡凝固效果，又可以使产品质量得到大幅度提高。本实施方式所述电荷源2是起电机，可以选择感应起电机或者摩擦起电机，也可以选择其他能够使金属熔液产生电荷的装置。本实施方式所述电场的设置方法为，参照图2，将直流电压源与电荷源极性一致的一端与喷嘴3相连，将直流电压源与电荷源极性相反的一端与坯锭4相连，起电机2产生负电荷，金属熔液1带负电，直流电压源的负极与喷嘴3连接，直流电压源的正极与坯锭4连接，这样，在喷嘴3与坯锭4之间就产生方向指向坯锭4的电场，在电场力的作用下，从喷嘴3喷射出的带负电的金属液滴即会受到带正电的坯锭4的吸引，从而使金属液滴落在坯锭上。
具体实施例方式
二现有的喷射沉积方法不能在喷射过程中对雾化金属液滴尺寸进行选择，也就是说，从喷嘴喷射出的大小不等的雾化金属液滴只能无选择的前进，这就不利于提高沉积质量。本实施方式在喷射沉积设备的金属熔液喷嘴3与坯锭4之间设置方向与喷嘴3轴线垂直的正交电场，由于金属液滴粒径不同，所以带电量就不同，某一金属液滴所受的电场力F＝q×E＝4πR2σE，而金属液质量为m＝4/3πR3ρ，故电场力产生的加速度为a=F/m=3σρ×ER,]]>而偏移位移S＝1/2at2，当电场强度E一定时，所以S＝k×1/R(k为常数)，也即偏移量与半径成反比，半径越小的金属液滴偏的越远，故可以起到将不同尺寸的金属液滴分开的作用。本实施方式就是根据大小液滴在电场力作用下具有不同的偏转角度来实现对大小粒径液滴的区分，调整坯锭的位置即可控制大颗粒范围的液滴或小颗粒范围的液滴沉积到坯锭上，从而可以对坯锭质量进行调整。所述正交电场的设置方法为，参照图3，在金属熔液喷嘴3至坯锭4路途的两侧分别设置一个金属板7，两个金属板7分别与电源的正极和负极连接，在两个金属板7之间即可产生电场。产生电场的电压范围可以选择在1V～100kV，或者更高，电压的选择应能产生足够大的电场力使带电金属液滴发生足够大的偏转，这些根据现有技术或有限次的实验都是可以确定的。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
二不同之处在于，正交电场的一个金属板7与电源的正极连接，另一个金属板7与地连接。正压金属板与地之间也可以产生电场，这种方式具有结构简单、方便操作的优点。
正交电场并不限于与喷嘴3轴线方向垂直，因为在实际操作过程中，即使电场发生一些偏转，仍可以实现所述目的，因此都应在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种静电场约束喷射沉积方法，其特征在于使喷射沉积设备内的金属熔液(1)与电荷源(2)连接，在金属熔液喷嘴(3)与坯锭(4)之间设置方向与喷嘴(3)轴线平行的电场。
2.根据权利要求1所述的静电场约束喷射沉积方法，其特征在于所述电荷源(2)是起电机。
3.根据权利要求1所述的静电场约束喷射沉积方法，其特征在于电场的设置方法为，将直流电压源与电荷源极性一致的一端与喷嘴(3)相连，将直流电压源与电荷源极性相反的一端与坯锭(4)相连。
4.根据权利要求1、2或3所述的静电场约束喷射沉积方法，其特征在于在喷嘴(3)与坯锭(4)之间设置方向与喷嘴(3)轴线垂直的正交电场。
5.根据权利要求4所述的静电场约束喷射沉积方法，其特征在于所述正交电场的设置方法为，在喷嘴(3)至坯锭(4)路途的两侧分别设置一个金属板(7)，两个金属板(7)分别与电源的正极和负极连接。
6.根据权利要求4所述的静电场约束喷射沉积方法，其特征在于所述正交电场的设置方法为，在喷嘴(3)至坯锭(4)路途的两侧分别设置一个金属板(7)，一个金属板(7)与电源的正极连接，另一个金属板(7)与地连接。
全文摘要
静电场约束喷射沉积方法，涉及一种喷射沉积方法。现有的喷射沉积方法存在浪费原料、效率低的弊端。本发明提供一种可以使雾化金属液滴全部喷射到坯锭上且可以加剧非平衡凝固的效果的静电场约束喷射沉积方法，使喷射沉积设备内的金属熔液(1)与电荷源(2)连接，在金属熔液喷嘴(3)与坯锭(4)之间设置方向与喷嘴(3)轴线平行的电场。本发明所述方法可以让几乎所有的雾化金属液滴都喷到坯锭上，从而避免了原料浪费，节约了成本，提高了喷射效率，省去了除尘工序，降低了工作强度，本发明所述方法还可以加剧非平衡凝固的效果，利于推广应用。
文档编号C23C4/06GK1851034SQ20061001008
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月26日 优先权日2006年5月26日
发明者罗世敏, 陈玉勇 申请人:哈尔滨工业大学