专利名称：材料等离子处理的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于等离子体应用的领域，较具体地涉及材料等离子处理的方法和装置。
本发明可用于化学、电子、机械制造、仪表制造、治金等工业，农业，医学，用来对分散成微粒的材料、气悬体、各种化合物的蒸汽或气体混合物进行等离子热处理或等离子化学处理，例如在材料合成或改变其性质的场合。此外，本发明还可用作制品表面的等离子处理，例如用粉末喷涂、或用各种化合物薄膜的蒸汽沉积、或对零件表面进行等离子化学侵蚀。
已知的用等离子处理材料的方法(日本专利JP，A，59-3838号)是选好受处理材料的输送方向，把对称轴线定在这个方向上，建立一个具有多个以此对称轴线为中心、对称排列、进行会合的等离子流束并形成混合区的系统，使受处理材料沿着等离子流束的对称轴线进入到等离子流束的混合区内。
已知的用等离子处理材料的装置(日本专利JP，A，59-3838号)具有进料管和环绕进料管轴线对称排列的电弧式等离子流发生器，还有上面设有等离子流束发生器的混合室，这一发生器的排出部分指向混合室内。进料管的出口端位在混合室内，同时进料管的轴线与混合室的轴线重合。电弧式等离子流发生器与电源连接。受处理材料通过进料管被输送到混合室内并在电弧式发生器内混合起来的等离子流中被处理。
这种已知的用等离子处理材料的方法和装置由于在混合室壳体上存在着冷壁，因此具有材料处理不够均匀的缺点。当炽热的材料与混合室的冷壁接触时，因为受到冷却的作用，它的状态便变得和在混合室中心的那些材料不一样，甚至会粘附在壁上。此外，这种装置还不能用化学性质活泼的气体来产生等离子体，例如氟、氯，因为采用这些气体会使混合室的壁材遭受化学腐蚀。结果，等离子体及受处理材料受到腐蚀产物的污染，产品质量会变坏。
本发明的基本目的就是要创造一种用等离子处理材料的方法和装置，既可得到在入口处呈漏斗形的封闭式的等离子流道，使弥散材料能完全地和简单地引入到等离子流中，又可处理得均匀。
本发明的实质在于，用等离子处理材料的方法是选好受处理材料的输送方向，把对称轴线定在这个方向上，建立一个具有多个以此对称轴线为中心、对称排列、进行会合的等离子流束并形成混合区的系统，使被处理材料沿着等离子流束的对称轴线进入到等离子流束的混合区内，按照本发明，进行会合的等离子流束系统是由两个以上的等离子流束组成的，使直流电流在等离子流束到达其混合区前的区段内通过，在每一等离子流束的导电区段内施加一个磁场，其强度矢量系在与对称轴线垂直的平面内，其方向垂直于对称轴线和相应的等离子流束轴线两者的连线，其时通过选定每一等离子流束区段内的电流量和相应磁场的强度值，可使各等离子流束的轴线在其混合区内与所定的对称轴线保持平行。
也有可能使从等离子流到达其混合区前的区段内所通过的直流电流的方向从一条等离子流束到另一条等离子流束轮替更换。
本发明的实质在于，用等离子处理材料的装置具有进料管和环绕进料管轴线对称排列的电弧式等离子流发生器，按照本发明，设有磁系统，电弧式等离子流发生器有两个，各由两个电极组件构成，其轴线与进料管轴线成为锐角，电极组件的排出部分指向进料管轴线，电极组件对称于一与电弧式等离子流发生器的对称平面垂直的平面，这时磁系统是由设有线圈的断开的磁导体组成的，断开磁导体磁极端头的中心位在两电极组件的对称平面上，并对称于进料管轴线，其时电极组件与电源的连接须保证两个等离子流发生器中对置的电极组件具有同一的极性，这时磁极端头的中心位在两个与进料管轴线相垂直的平面之间，其一穿过电极组件轴线与进料管轴线的交点，另一平面穿过电极组件排出部分的中心点。
本发明的实质在于，用等离子处理材料的装置具有进料管和环绕进料管轴线、对称排列的电弧式等离子流发生器，按照本发明，电弧式等离子流发生器的数量应为二的整数倍并且不少于四个，其时每一电弧式发生器具有电极组件，其轴线与进料管轴线成为锐角，还有位于等离子流束混合的水平面上的电极参与构成，其时电极组件和电极有可能在垂直于进料管轴线的方向上移动并加以固定，使对置电极之间的距离调整到可使等离子流束在其端头之间通过，每一后来的电弧式等离子流发生器都和前面的一样与直流电源连接，但极性却和前面的相反。
也可能把每一电极制成盘形并可使它转动，盘的转动轴线位在一个具有电极组件轴线的平面内，同时对置着的两个电弧式等离子流发生器的两对对置着的盘的两个中间截面间要相互错开一个距离，至少不小于盘的厚度。
本发明的实质在于，用等离子处理材料的装置具有进料管和至少为两个的环绕进料管轴线对称排列的电弧式等离子流发生器，按照本发明，每一等离子流发生器是由两个电极组件组成，其轴线与进料管轴线成为锐角，并对称于设有进料管轴线的平面，同时电极组件以轮流更替的电压极性与电源连接。
合适的做法是在材料等离子处理装置上设一个磁系统，该系统由断开的磁导体组成，在每一断开磁导体的磁极上设有线圈，断开的磁导体的数目等于电弧式等离子流发生器的个数，其时每一断开磁导体的一个磁极和进料管连接，每一断开磁导体的另一个磁极则设置在相应的电弧式等离子流发生器两个电极的中间，这时第二磁极的中心位在一个垂直于进料管轴线的平面上，并位于电极组件轴线的交点和电极组件排出部分两端头三者之间。同时进料管是由铁磁材料做成的。
也有可能在材料等离子处理装置上设置一个磁系统，该系统由断开的磁导体构成，在每一磁极上设有线圈，其时断开的磁导体的数目等于电极组件的数目，断开磁导体的一个磁极是所有这些磁导体共有的，而第一断开磁导体的第二个磁极则位在两个相邻电极组件之间，并且所有这些磁极是环绕进料管对称排列的，磁极的中心位在一个垂直于进料管轴线的平面上，并且位在两电极组件轴线的交点和电极组件排出部分端头之间。
更好的做法是使材料等离子处理装置中的电极组件有可能改变其轴线与进料管轴线之间的倾角，而进料管有可能沿其自身的轴线移动并加以固定。
本方法和实现该方法的装置在处理材料时是靠下列各点得以提高生产率的在将材料引入到等离子流内时减少材料的损失，将材料强烈地并均匀地热透，预防受等离子体作用后在等离子流周围区域中因冷却而生成的产物。在等离子体中应用化学性活泼的添加剂时，如能使等离子流避免与装置的构筑物接触，那么就可避免其化学腐蚀生成的产品对等离子的污染，这样便可改善处理出来产品的质量。
下面本发明将用具体实施例和附图来加以阐明，其中
图1为按照本发明概略示出双磁极磁系统的材料等离子处理装置的结构;
图2为按照本发明，沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的剖面图;
图3为按照本发明，沿图1中Ⅲ-Ⅲ线的断面图，其上指出了图1所示装置中磁场强度矢量的方向;
图4为按照本发明，用单流束电弧式等离子流发生器进行材料等离子处理的装置的结构简图;
图5为接照本发明，用具有盘形电极的单流束电弧式等离子流发生器进行材料等离子处理的装置的结构简图;
图6为按照本发明，用双流束电弧式等离子流发生器进行材料等离子处理的装置的结构简图;
图7为按照本发明，在图6中沿矢向D的视图;
图8为按照本发明概略示出三磁极磁系统的材料等离子处理的装置的结构简图;
图9为按照本发明，在图8中沿Ⅸ-Ⅸ线的剖面图;
图10为按照本发明，沿图8中Ⅹ-Ⅹ线的断面图，其上指出了图8所示装置中磁场强度矢量的方向;
图11为按照本发明，说明图8所示装置中等离子流在磁场的作用下偏离原始方向的简图;
图12为按照本发明，四磁极磁系统的材料等离子处理装置的结构简图;
图13为按照本发明，沿图12中ⅩⅢ-ⅩⅢ线的剖面图;
图14为按照本发明，沿图12中ⅩⅣ-ⅩⅣ线的断面图，说明图12所示装置中磁场强度方向矢量的简图;
图15为按照本发明，说明图12所示装置中等离子流在磁场作用下偏离原始方向的简图;
图16为按照本发明，说明图13所示装置中等离子流在磁场作用下偏离原始方向的简图。
沿着工艺上所需的受处理材料的输送方向定出对称轴线。建立环绕这个对称轴线对称排列的进行会合的等离子流束系统并使这些流束的方向与受处理材料输送方向一致。
当等离子流束会合时形成混合区，受处理材料就沿着对称轴线引入到区内。
在到达混合区之前，每一等离子流束区段都通有直流电流。
在每一等离子流束通电的区段上都施加有磁场，其磁场强度矢量是在一个垂直于等离子流束对称轴线的平面上，其方向是与等离子流束对称轴线和相应的等离子流束轴线两者的连线垂直。
这时通电的等离子流束和磁场发生电磁相互作用。生成的力使第一等离子流束弯曲，结果使等离子流束偏离其原始方向到达某一平衡位置，在该位置上电磁力与被弯曲气流即等离子流束的似弹性力所抵偿。
直流电的电流值及磁场强度的确定要根据能保证等离子流束的轴线在其混合区内与原设定的对称轴相平行。
这时在等离子流束中间、在它们趋向会合的地方形成低压区。而引入的材料开始是在低压区内，然后被拉入等离子流束的混合区内并落入由许多轴线与对称轴线平行的等离子流束所形成的等离子流中。
由于过了混合区以后在等离子流束中不能再通电流，所以等离子流束不再被磁场偏离方向，它们在混合区中获得的方向可在空间中继续保持，即与对称轴线平行的方向。
进入等离子流中的受处理材料四周都为等离子流束所包围，但在边上比在等离子流的中心部分受到较高的动压力。
结果受处理材料被保持在等离子流靠近轴线的中心部分，它在跟着等离子流运动时，同时被加速，并被强烈而均匀地加热。
这样，受处理材料所跟随运动的、环绕对称轴线对称排的、互相搭接而平行的等离子流，就好象是封闭的等离子流道，而它们在到达混合区之前弯曲的能通电流的部分好象是等离子的漏斗，受处理材料就是向漏斗内灌入的。
为了环绕对称轴线形成封闭的等离子流道，必须有多于两个等离子流束参与作用才行。
等离子流道的密实性，以及相应的使受处理材料保持在等离子流中心部分的有效程度，都是要在开成这个等离子流道的互相搭接的等离子流束的数目增大的前提下才能得到。
每一通有电流的等离子流束都有它自己的磁场。因此由于电磁相互作用的关系，各等离子流束中，如通过的是同一方向的电流，则会互相牵引;反之，如通过的是方向相反的电流，则会互相推斥。
为了提高相互间具有电磁作用的、通以电流的等离子流束在空间内的稳定性，可以使环绕对称轴线而分布的等离子流束中所通过的直流电流方向轮替更换。显然，为了这样做，必须有二的整倍数的等离子流束参与作用。这时在每一等离子流束都受到一个同等的、该等离子流束与其它所有等离子流束相互进行电磁作用的作用力。这个同等作用的力使等离子流束离开并偏离对称轴线。结果每个通有电流的等离子流束被从其他通有电流的等离子流束推开，但就整体言，通有电流的等离子流束系统却是处在稳定的平衡状态。在这种情况下，在实现用等离子处理材料的本方法时，施加在每一等离子流束通电区段上的磁场，可以与所有其他等离子流束通电区段上自身的磁场叠加起来。
用上述方法实现材料等离子处理的装置具有一个轴线为2的进料管1(图1)和4个电极组件6。该进料管1用紧固件4装在固定在底座5上的导管3中。在图1上只能看到两个电极组件6。每一电极组件6都构成一个封闭的壳体7，其上设有排出部分即排出口8(图4)，并有固定在绝缘盖10上的中心电极9。排出口8和中心电极9位在壳体7的轴线，亦即电极组件6的轴线11上。绝缘盖10上设有小管12以便将气体沿矢向A引入到壳体7内。
电极组件6成对地用小轴14和紧固件15(图7)安装在搁板13上，其位置有可能转动一角度进行调整。小轴14能在搁板13(图1)的槽16(图2)内移动。搁板13用配有紧固件20的小轴19装在框架18的槽17内，有可能在槽17内移动和转动。
电极组件6以及位在其上的排出口8的轴线11与进料管1的轴线成一锐角γ。每一对位在搁板13上的电极组件6与一直流电源21连接，构成等离子流22的发生器，该等离子流22是由电极组件6的通有电流的等离子流束23在其混合区24内形成的。这样，等离子流的发生器就有两个。
两个等离子流发生器对称地排列在一个穿过进料管1轴线2的平面的两侧，在每一个等离子流发生器中有两个电极组件6，对称地排列在一个穿过进料管1轴线2并与等离子流发生器对称平面垂直的平面的两侧。
材料等离子处理装置具有一个磁系统，包括两个突部25、两个磁极26和至少一个线圈27(在本实施例中每一个凸部25上各有一个线圈27)。每一磁极26都是装在相应突部25的导孔28内以便纵向移动并用紧固件29定位。线圈27与直流电源30连接。
框架18、突部25和磁极26均由铁磁材料制成并构成一个带有线圈的断开的磁导体。两个磁极26端头的中心位在两个电极组件6所对称的平面上并对称于进料管1的轴线2。也就是说，磁极26端头中心线所在的平面是在两电极组件6的轴线11的交点与该两电极组件6的排出口8这三点所形成的区域内与进料管1的轴线2相交会的。
电极组件6与直流电源21连接，须保证两个等离子流发生器对置的电极组件具有同一的极性。
受处理材料31在进料管1内按矢向C沿轴线2移动。
每一等离子流发生器的两个电极组件6轴线11的所在平面与两个等离子流发生器的对称平面成β角。
矢标A示出将气体通过小管21引入到壳体7内的方向。
图2示出沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的剖面图。每一对电极组件6的轴线11相互间形成α角。
图1所示装置中磁场强度的方向矢量B、电流的方向矢量I和电磁相互作用力的方向矢量F在图3中简略示出。
材料等离子处理装置的结构也可如图4那样，具有轴线为2的进料管1，该进料管1装在导孔3内，可纵向移动并用固定在底座5上的紧固件4固紧。并有至少4个电极组件6。每一组件6都构成一个设有排出部分的封闭壳体7，其上设有排出口8和固定在绝缘盖10上的中心电极9。排出口8和中心电极9位在壳体7的轴线即电极组件6的轴线11上。绝缘盖10上设有小管12以便沿矢标A的方向将气体引入壳体7内。
每一电极组件6都用设有紧固元件34的铰接头33固定在板条32上。板条32有可能在导孔35内移动，并用紧固元件36固定在底座5上。
每一电极组件都是这样安排，使排出口8指向进料管1的轴线2，同时排出口8的轴线11与进料管1的轴线2斜交成γ角。
材料等离子处理装置至少应具有4个电极37，该电极固定在导孔38内并有可能在导孔38内移动然后用固元件39固定。导孔38固定在基座5上。
每一电极组件6和相应的电极37与直流电源21连接并构成电弧式等离子流发生器22。电弧式等离子流发生器环绕进料管1轴线2对称排列。电极37位在通有电流的等离子流束23的混合区24的水平面上，须保证这些流束能在对置的电极37的中间通过。
每一后来的电弧式离子流发生器都和前面的一样，与直流电源连接，但极性却和前面的相反。
电极可以制成盘状40(图5)，固定在旋转传动机构42的轴线41上。传动机构42固定在板条43上，板条43可在固定在底座5上的导孔44内固紧。板条43可在导孔内移动并用紧固件45固定位置。盘40通过在轴线41上滑动的馈电线46与直流电源21连接。
旋转盘40的轴线47位在一个含有相应电极组件6的轴线11的平面内。对置着的电弧式等离子流发生器在其成对对置着的盘40的两中间截面各自所在的平面间的距离至少应不小于一个盘40的厚度。
材料等离子处理装置的结构也可如图6那样，具有二的整数倍、不小于四个的电极组件6和进料管1。电极组件6成对地固定在搁板48上并与直流电源21连接。搁板48通过铰接头49固定在板条50上并有可能在角度方向转动然后用元件51固紧。板条50位在导孔52内，有可能在纵向移动然后用元件53固紧。导孔52固定在支座55的突部54上，支座55装在底座5上。进料管1位在支座55的导孔56内，有可能沿进料管1的轴线2移动并用元件57固紧。
板条50纵向移动的方向与进料管的轴线2垂直。
每一对电极组件6都可通过轴线14在板条48槽58(图7)内的移动改变它们之间的距离。
电极组件6的轴线11与进料管1的轴线2斜交成γ角，电极组件6上的排出口指向进料管1的轴线2。
在板条48上的两个电极组件6构成一个电弧式等离子流发生器。
每一电弧式等离子流发生器电级组件6都是安装得对称于进料管1轴线2所在的平面。
电极组件6与馈电电源21连接时，环绕轴线2的中心电极9电压的极性轮替更换。
在将受处理材料镀覆在制件表面上时，为了扩大功能上的可能性，要能在一个平面上进行扫描，为了实现这个，材料等离子处理装置具有一个进料管1(图8)和二的整数倍至少不小于四个的电极组件6和一个由断开的磁导体构成的磁系统。与直流电源21连接的成对的电极组件6设在搁板13上，构成电弧式等离子流发生器。搁板13用小轴14固定在挂板60的长槽59内，并有可能向进料管1轴线2的方向移动，然后用元件20固紧(图9)。每一挂板60都固定在支座61上，支座61装在底座5上。挂板60是用非磁导体的材料制成的。
每一支座61的一端与导孔62(图9)连接，进料管1就放在里面，可以沿其轴线2纵向移动并用元件63固紧。
电弧式等离子流发生器环绕进料管1的轴线2对称排列，在每一电弧式等离子流发生器中的电极组件6也是对称安装在设有进料管1轴线2的平面的两侧。
电极组件6的轴线11(图8)与进料管1的轴线2斜交成锐角γ，电极组件6的排出口8也指向进料管1的轴线2。
每一支座61的另一端为磁系统中断开磁导体的磁极64，在每一支座61上设有与直流电源30连接的线圈27。
进料管1和支座61由铁磁材料制成，并组成断开的磁导体，它的一个磁极为进料管1的出口端，而另一磁极64为支座61的另一端。
这样，在所述的具体例子中磁系统有三个磁极，那就是在两个支座61上有两个磁极64即支座61的另一端，此外还有第三个磁极即进料管1的出口端。
每一支座61的另一端都是安排在相应的电弧式等离子流发生器的电极组件6之间，这个另一端64的中心线位在一个与进料管1的轴线2相垂直的平面上，同时又位在两个电极组件6轴线11的交点和排出口8数点之间的一个平面上。
图8所示装置的磁场强度方向矢量B，电流的方向矢量I以及电磁相互作用力的方向矢量F简略地在图10中示出。
图11所示略图为说明等离子流22带着被引入的待处理材料是如何在图8所示装置中磁场的作用下，从原来与进料管1轴线2相重合的方向偏离φ角的。
为了在制件表面上用携带着被引入的受处理材料的等离子流实现二维扫描，材料等离子处理装置可具有由非磁导体材料制成的进料管和二的整数倍至少不小于四个的电极组件6，电极组件系成对地设置在搁板13上，而搁板13则固紧在框架18的槽17内。
电极组件6的轴线11与进料管1轴线2斜交成γ锐角，电极组件6的排出口指方进料管1的轴线2。
在搁板13上的成对电极组件6与直流电源21连接，构成电弧式等离子流发生器。电弧式等离子流发生器环绕进料管1的轴线2对称排列。在本具体例子中只有两个电弧式等离子流发生器参与作用。
每一电弧式等离子流发生器中的电极组件6对称地排列在一个含有进料管1轴线2的平面的两侧。
框架18上设有突部65，在每一个突部上设有与直流电源连接的线圈27。框架18和突部65是由铁磁材料制成的。
四个设有线圈27的突部65就是四个断开的磁导体，相应于电极组件的数目，其中有一个磁极是所有断开的磁导体公用的，与框架18连接，而每一断开磁导体的另一磁极，即位在两个相邻的电极组件6之间的第一突部65的另一端66。这样在本具体结构中就有一个四磁极的磁系统参与作用。
所有端头66环绕进料管1的轴线2对称排列，这些端头66的中心位在一个垂直于进料管1轴线2平面上同时位于两电极组件6轴线11的交点和排出口8两者之间的平面上。
图13所示为图12中沿ⅩⅢ-ⅩⅢ线的剖面图。
图12所示装置的磁场强度方向矢量B、电流方向矢量I和电磁相互作用力的方向矢量F在图14中简略示出。
图15所示简图，说明带着被引入的待处理材料31的等离子流22如何在图12所示装置中磁场的作用下，从原始的与进料管1轴线2重合的方向，偏转角度θ的。
图16所示简图，说明携带着被引入的待处理材料31的等离子流22是如何在图13所示装置中磁场的作用下，从原始的与进料管1轴线2重合的方向，偏转ψ角度的。
两磁极磁系统材料等离子处理装置的工作情况如下。
在每一个电极组件6上(图1)，通过小管12沿矢向A送入形成等离子体的气体。在固紧在搁板13上的每一对电极组件6的中心电极9之间，由直流电源放电加以激发。每一对电极组件之间的距离以及其轴线之间的角度α(图2)须调整到使在具体应用的直流电源电压下能保证进行稳定的放电。
通过放电和每一电极组件6排出口8的形成等离子体的气体，成为一股通有电流的等离子流束23。所有的流束在混合区24混合，形成等离子流22。
当线圈27(图1)由电源馈电时，在两磁极26之间产生一个强度为B的磁场(图3)。在磁场强度B对每一等离子流束23通电区段的作用下产生F力，使等离子流束23偏离进料管1。
当等离子流束内的电流I增大和磁场的强度B增大时，力F增大，因此等离子流束23离开原始方向的偏离度也增大。此外等离子流束23的偏离度还会随着形成等离子的气体通过电极组件6消耗的减少而增大。
改变线圈27内的电流量，由此改变磁场强度B，可使等离子流束23的轴线在混合区24内与进料管1的轴线2平行。
等离子流束23的轴线可认为是一条线，在该线上排列着该流束23整个横断面中亮度(如能用视力观察时)最大部分的中心。
被处理的材料31通过进料管1沿其轴线2输送到混合区24内，进料管1出口端与混合区24之间的距离须定得尽可能地小，这可提高将被处理的材料31引入到等离子流中去的效率。
材料31的处理工艺所要求的在等离子流22的混合区24内等离子体的温度可以通过改变等离子流束23的复盖程序来调整，使电极组件6靠近进料管1的轴线2可以提高温度，离开则可降低温度。
靠近进料管1轴线2的磁极26端头之间的距离须调整得使等离子流22能在其间通过而磁极26的端头在等离子体中的损坏又可防止。
在带有电弧式通电等离子流发生器的材料等离子处理装置中，施加在每一通电等离子流束23(图4)上的磁场将叠加在其余通电等离子流束23本身的磁场上。
通过直流电源21，在电极组件6的中心电极9和相应的电极37之间激发放电。
形成等离子体的气体通过电极组件6的排出口8和放电造成通有电流的等离子流束23。所有通有电流的等离子流束23在混合区24内混合并形成等离子流22。电极组件6和电极37的每一对都形成一个电弧式等离子流发生器。
由于每一通电等离子流束23和其余通电等离子流束整体之间的电磁相互推斥作用，在每一通电等离子流束23上都受到力的作用使它离开进料管1的轴线2。因此每一通电等离子流束，偏离其原始与电极组件的轴线11重合的方向，结果便以比进料管1轴线2与这个通电等离子流束之间的交角γ更小的角度进入混合区24。
改变通电等离子流束23中的电流量并改变γ角的大小，可以调整到使通电等离子流束23进入混合区24的轴线与进料管1轴线2平行，沿着这条轴线受处理材料31进入混合区24内。
等离子流在中心近轴线处等离子体的温度可通过改变电弧式等离子流发生器与进料管1轴线2之间距离来加以调整。
为了使电弧式通电等离子流发生器的电极的等离子体内减少受到热损坏的可能性，可将电极制成可旋转的圆盘40的形式，通过滑动的馈电线46与直流电源21连接。
靠近进料管1轴线2的电极37的端头(图4)和圆盘40的边缘(图5)，其位置应使等离子流22中带来的拢动减少到最低限度。
在带有电弧式等离子流发生器的材料等离子处理装置(图6)中，直流电源21来的电流通过装在搁板48(图7)上的每一对电极组件6的中心电极9，形成电弧式等离子流发生器。形成等离子体的气体通过每一电极组件6的壳体7的排出口8，造成等离子流束23。
等离子流束23在混合区24内混合，形成等离子流22。电流在每一等离子流束23内从中心电极9流到混合区。对应于电极组件连接极性的轮替变换，在通有电流的等离子流束区段内电流的方向亦轮替更换。
每一通电等离子流束23与其余通电等离子流束23的整体受到电磁相互推斥作用。改变流经每一电弧式等离子发生器中的电流量，和电极组件6的轴线11与进料管1轴线2之间的角度，可使等离子流束23在混合区24内的轴线与进料管1轴线2平行，受处理材料31就沿着这个方向引入到混合区24内的等离子流22中。
为了实现携带有引入受处理材料31(图8)的等离子流沿制件表面扫描的可能性，例如要在该表面镀覆受处理材料31，材料等离子装置可采用三磁极磁系统。成对的装在搁板13上的电磁组件6(图9)以其中心电极9(图8)与直流电源21连接，形成电弧式等离子流发生器。
在由直流电源30(图8)向线圈27馈电时，在支座61的磁极64与进料管出口端之间产生磁场B1和B2(图10)。
因为在等离子流束23内的电流方向轮替更换，所以每一通电等离子流束23与其余通电等离子流束23整体受到电磁相互推斥作用，在其上受到一个要离开进料管1轴线2的力。
磁场强度B1和B2的方向矢量可如此选择使作用在每一通电等离子流束上的力的方向，当它与相应的等离子场相互作用时也是离开进料管1轴线2的方向。
改变在线圈27(图8)内的电流量，由此改变磁场强度B1和B2的值，可以用来对电弧式等离子流发生器内的任何大小电流和电极组件6的任何几何上的装置都能使等离子流束23在混合区24内的轴线与进料管1内轴线2平行，就在这个方向引入受处理材料31。
此外，若改变磁场强度B1和B2的比例，可使携带引入受处理材料31的等离子流22，在垂直于电弧式等离子流发生器的对称平面的方向上，由原来与进料管1轴线2重合的中心位置向一边偏转一个φ(图11)。
为了使携有引入受处理材料31的等离子流能同时在两个互相垂直的方向内偏转，可以采用四磁极磁系统的材料等离子处理装置。
成对的装在搁板13(图13)上的电极组件6与直流电源21接通，形成电弧式等离子流发生器。
在由直流电源30向线圈27馈电时，在突部65(图13)的第二端头66(图14)之间生成磁场B(图14)。相邻的突部65(图13)的第二端头之间的磁场强度方向矢量B可如此选择，使该磁场与相应的通电等离子流束23之间的电磁相互作用力离开进料管1轴线2的方向。
改变线圈27内的电流量，由此改变磁场强度B，可使通电等离子流束23在混合区24内的轴线与进料管1的轴线2平行，就在这个方向输入受处理材料31。
此外选择突部65各对第二端头65之间磁场强度B的比例，可使携有被引入的受处理材料31的等离子流22在两个互相垂直的方向上偏转θ角(图15)和ψ角(图16)，此时等离子流以通道的形式维持原结构。这样选择磁场强度之间的比例到足够次数后便可使受处理材料31沿复杂路线镀覆在制件表面上，而不必对装置和制件本身作机械的相对移动，只须通过磁场改变等离子流22的角度方向就可以了。
这样由于形成封闭的等离子流道，在入口处又有等离子的漏斗，将分散成微粒的材料引入等离子流中可以做到完全而又简单，同时还可得到处理的均匀性。由于减少了将材料引入等离子流中的损耗，材料处理的生产率也就提高了。
权利要求
1.材料等离子处理的方法，包括选择受处理材料31的输送方向，在该方向上定出对称轴线，建立环绕该轴线对称排列、进行会合的等离子流束23并形成混合区24的磁系统，使受处理材料31沿等离子流束23的对称轴线进入混合区24，其特征在于，进行会合的等离子流束23系统是由不小于两个的流束组成，使直流电流在等离子流束23到达混合区24之前的区段内通过，在每一通电等离子流束23上施加一个磁场，其强度矢量是在一个垂直于对称轴线的平面内，方向是与对称轴线和相应的等离子流束轴线两者的连线垂直，其时如选择每一等离子流束23的电流量和磁场强度量，可使各等离子流束23在混合区24内的轴线与所定的对称轴线平行。
2.按照权利要求1的材料等离子处理的方法，其特征为，通过等离子束23到达混合区24之前的区段内的直流电从一条流束到另一条流束的方向是轮替更换的。
3.材料等离子处理的装置，具有进料管1和环绕进料管1轴线2、对称排列的电弧式等离子流发生器，其特征在于，其上设有磁系统，电弧式等离子流发生器有两个，每一个发生器有两个形成等离子流束的电极组件6，其轴线11与进料管1轴线2成γ角，电极组件6的排出部分8指向进料管1的轴线2，两个电极组件对称于一个与电弧式等离子流发生器对称平面垂直的平面，这时磁系统是由设有线圈27的断开的磁导体构成，断开磁导体磁极26端头的中心位在电极组件的对称平面上，并对称于进料管1轴线2，其时电极组件6与直流电源21连接，须保证两个等离子流发生器的对置的电极组件6具有同一的极性，这时磁极26端头的中心位在与进料管1轴线2垂直的两个平面之间，其中一个平面通过电极组件6轴线11和进料管1轴线2的交点，而另一个平面通过电极组件6排出部分的中心点。
4.材料等离子处理的装置，具有进料管1和环绕进料管1轴线2对称排列的电弧式等离子流发生器，其特征在于，电弧式发生器数目为二的整数倍并且至少为四个，其时每一电弧式发生器具有电极组件6，其轴线11与进料管1轴线2成γ锐角，还有位在等离子流束23混合的水平面上的电极37参与构成，这时电极组件6和电极37有可能在垂直于进料管1轴线2的方向上移动并加以固定，使对置的电极37之间的距离调整到可使等离子流束23在其端头之间通过，每一后来的电弧式发生器都和前面的一样与直流电源21连接，但极性却和前面的相反。
5.按照权利要求4的材料等离子处理装置，其特征为，每一电极37都制成圆盘40形状，具有转动机构42，其时圆盘40的旋转轴线41位在含有电极组件6轴线11的平面内，同时，两个对置着的电弧式发生器的两副成对圆盘40的各自中间断面彼此之间的距离须不小于圆盘40的厚度。
6.材料等离子处理的装置，具有进料管1和至少不小于两个的电弧式等离子流发生器，该发生器环绕进料管1轴线2对称排列，其特征在于，每一等离子流发生器具有两个电极组件6，其轴线11与进料管1轴线2成γ锐角，并对称地装在含有进料管1轴线2的平面的两侧，这时电极组件6与直流电源21连接的电压极性轮替变换。
7.按照权利要求6的材料等离子处理的装置，其特征为，其磁系统是由每一磁极64上带有线圈的断开的磁导体构成，其时断开磁导体的数目等于电弧式等离子流发生器的数目，而每一断开磁导体的一个磁极与进料管1连接，每一断开磁导体的另一个磁极则设在相应的电弧式等离子流发生器的磁极组件6之间，这时另一个磁极位在一个平面上，该平面垂直于进料管1的轴线2并位在两电极组件6轴线11的交点和两电磁组件6的排出部分的两个端头8三者之间，这时进料管系由铁磁材料制成。
8.按照权利要求6的材料等离子处理的装置，其特征为，其磁系统是由每一磁极上带有线圈27的断开的磁导体构成，这时断开磁导体的数目等于电极组件6的数目，其时断开磁导体的一个磁极是所有断开磁导体所共有的，每一断开磁导体的另一个磁极则设在相邻的两个电极组件6之间，所有这些磁极66环绕进料管1轴线2对称排列，这时磁极66的中心位在一个平面上，该平面垂直于进料管1轴线2并位于两电极组件6轴线11的交点和两电极组件6的排出部分的两个端头三者之间。
9.按照权利要求3的材料等离子处理的装置，其特征为，电极组件6有可能改变其轴线11对进料管1轴线2的倾角γ，而进料管1有可能沿其轴线2移动并加以固定。
10.按照权利要求4的材料等离子处理的装置，其特征为，电极组件6有可能改变其轴线11对进料管1轴线2的倾角γ，而进料管1有可能沿其轴线2移动并加以固定。
11.按照权利要求6的材料等离子处理的装置，其特征为，电极组件6有可能改变其轴线11对进料管1轴线2的倾角γ，而进料管1有可能沿其轴线2移动并加以固定。
12.按照权利要求5，7，8的材料等离子处理的装置，其特征为，电极组件6有可能改变其轴线11对进料管1轴线2的倾角γ，而进料管1有可能沿其轴线2移动并加以固定。
全文摘要
材料等离子处理的方法是将两个以上的等离子流束23会合起来并形成混合区24的磁系统，将受处理材料31引入混合区24内，在流束23到达混合区24以前的区段上通以电流，并在每一流束23的通电区段上施加一个磁场。材料等离子处理装置具有进料管1和电弧式等离子流发生器，每一发生器又由能形成等离子流束23的电极组件6组成，其轴线11与进料管1的轴线2成γ锐角，电极组件6与直流电源21连接，还有由设有位在流束23的混合区24内的磁极26的断开磁导体所构成的磁系统。
文档编号H05H1/34GK1069617SQ9110544
公开日1993年3月3日 申请日期1991年8月9日 优先权日1991年8月9日
发明者维亚切斯拉夫·根纳杰维奇·沙姆舒林, 帕维尔·帕夫洛维奇·库利克, 奥列格·维亚切斯拉伏维奇·辛亚金, 伊斯坎德尔·马利科伏维奇·托克缪林, 弗拉基米尔·瓦连金诺维奇·扎哈洛夫, 尼古拉·瓦西里耶维奇·叶尔莫克欣 申请人:转子科研生产联合公司