CN101011744A

CN101011744A - 金属粉末制备装置

Info

Publication number: CN101011744A
Application number: CN 200710063779
Authority: CN
Inventors: 史启媛
Original assignee: BEIJING LANJING INNOVATE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Suzhou Gaiyiya Biological Pharmaceutical Co., Ltd.
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: CN100488671C

Abstract

本发明提供一种金属粉末制备装置，包括离心雾化主机和一个或一个以上的融化炉，其特征在于：所述离心雾化主机和一个或一个以上的融化炉被集成设置在一个壳体内，所述融化炉通过高温输送泵与离心雾化主机管路连接。采用该装置便于利用离心雾化技术制备超细球型金属粉末的操作管理，并且金属粉末的球型颗粒粒径可调范围在0.05至100μm之间，或是更大的颗粒的粒径，能够对粉末冶金、精密制造、汽车工业、涂料等相关行业起到积极的作用。

Description

金属粉末制备装置

技术领域

本发明涉及金属粉末的制备技术，例如，金属超细球型粉末材料等，特别是一种金属粉末制备装置，采用该装置制备的超细球型金属粉末材料对电子、机电、油漆等行业起到引导性的作用。

背景技术

超细粉末材料通常指粒径处于微米或者小于微米的粉末材料，超细材料产业是材料产业的重要分支。由于超细材料具有很大的表面积和表面性能，理化性质与普通材料有很大差异。当添加少量超精细粉末材料，即可使橡胶、树脂、金属、陶瓷等物质的整体结构强度大为改善，因而在粉末冶金、航天航空材料、吸波材料、微电子等高科技领域得到广泛应用。美国已将材料产业列为下一世纪人类社会发展的第二大产业。我国在《当前国家重点鼓励发展产业、产品技术目录》中，也把超细粉末材料作为重点鼓励发展的产品之一。随着科学技术的发展，超细粉末材料将在社会工业生产和人民生活中间发挥越来越重要的作用，其市场前景极为可观。

考虑到粉末的加工和填充性能，颗粒形貌为球形的超细金属粉末，具有良好的松装比和流动性，是粉末注射成型(MIM)、精密制造中不可或缺的原材料。一个国家的汽车工业发达与否，可以从一辆汽车中所有的粉末制造的配件多少来衡量，至2000年，欧洲平均每辆汽车使用粉末制造的配件为7.8kg，美国平均每辆汽车使用粉末制造的配件为14kg；我国平均每辆汽车不到4kg。例如，超细球形铝粉，能够用于制备高档金属漆、军工使用的各种助燃剂、燃烧剂、火箭固体推进剂和炸药、燃烧弹等。球形金属粉末的加工技术，直接关系到粉末冶金、精密制造、汽车工业、涂料和军工等相关行业的发展。

世界范围内的产业调整和发展带来了材料领域里新的一场革命，特别是对超精细金属粉末产业提供了广阔的发展空间。其应用领域从传统的机械、冶金产业到电子、航天、航空、生物工程领域，几乎遍及所有的工业生产领域。如SiC、Si₃N₄陶瓷虽然强度很高，也具有良好的耐磨性和耐高温性能，但由于其脆性大、不适于进行机械加工而限制了应用，科学家们在SiC、Si₃N₄陶瓷粉末中加入小量的超精细金属钴粉末，烧结形成金属SiC、Si₃N₄陶瓷，使之增强了韧性和机械加工性能，成为制作高速轴承的首选材料。粉末注射成型(MIM)，大大提高形状复杂的金属件的加工效率；金属超细粉末Ni、Al等还广泛应用于陶瓷、塑料以及金属表面的喷涂等，可以制作用于光热转换、磁记录的超薄致密的金属涂膜。

现有技术中的金属粉末的制备，特别是采用离心雾化技术来制备超细球型金属粉术，都是通过分立设备进行，不便于操作管理。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种金属粉末制备装置，采用该装置便于利用离心雾化技术制备超细球型金属粉末的操作管理，并且金属粉末的球型颗粒粒径可调范围在0.05至100μm之间，或是更大的颗粒的粒径，能够对粉末冶金、精密制造、汽车工业、涂料等相关行业起到积极的作用。

本发明的技术构思为，利用中频熔融炉、离心雾化主机、分子筛、包装机联合组成的自动超细球型金属粉末生产系统。将金属块投入中频熔融炉内经过熔融、杂质分离经高温泵控制流量进入离心雾化主机在高速度旋转的离心作用力下形成匀称的超细球型颗粒，球型颗粒粒径可调范围在0.05至100μm之间，或是更大的颗粒的粒径。经过离心雾化主机制备的超细球型粉末在重力作用下进入自动筛分系统，按粒径分布大小被送入自动包装系统。本发明人利用离心雾化技术来制备超细金属球型材料的创新发明为现代工业化材料需求提供解决方案。

本发明的技术方案如下：

金属粉末制备装置，包括离心雾化主机和一个或一个以上的融化炉，其特征在于：所述离心雾化主机和一个或一个以上的融化炉被集成设置在一个壳体内，所述融化炉通过高温输送泵与离心雾化主机管路连接。

所述离心雾化主机是由高速电机、保护固定外壳、加长轴、电磁感应加热器、电磁感应恒温器、雾化圆盘、雾化喷嘴和粉末收集盘集约一体的结构，所述高速电机位于保护固定外壳内，通过加长轴驱动雾化圆盘，雾化圆盘上方的雾化喷嘴通过柔性连接件连接主机进料斗，所述电磁感应加热器环设于雾化喷嘴，所述电磁感应恒温器环设于雾化圆盘，所述粉末收集盘位于雾化圆盘的下方。

所述融化炉是中频融化炉，并且具有两个中频融化炉呈并列设置，中频融化炉的底部敷设了循环冷却系统以保证熔化炉外部的温度控制在60℃以下，从而使电器控制系统避免高温的影响；中频融化炉熔融的金属材料在液体状态下由高温输送泵抽入离心雾化主机。

所述粉末收集盘连通金属粉末分级系统，该金属粉末分级系统由标准的分子筛和风选系统组成。

所述金属粉末分级系统通过密封下料斗连接自动包装机。

所述融化炉的上方设置有二级密封进料仓，物料提升机连接该二级密封进料仓的进料门，该二级密封进料仓通过二级下料斗连接融化炉。

所述二级下料斗为金属焊接结构，且外侧包覆了保温层；料斗分上下两层，由抽槽板隔开；抽槽板开、关由电动装置执行；电动装置受系统程序控制。

所述二级密封进料仓的内部具有轨道传送器，所述轨道传送器由电机作为动力将敷设双向轨道上的运料车按设计程序的指令，将物料送入指定的密封下料斗内；双向轨道底层设有循环冷却系统。

所述自动包装机通过自动输送机连接二级密封出料仓。

所述壳体内具有五层构造，自上而下依次为：包括二级密封进料仓的进料系统，包括融化炉的熔融系统，包括离心雾化主机的离心雾化系统，包括分子筛的筛分系统，包括自动包装机的包装出料系统；所述五层构造的各层均设置有视频监视器。

本发明的技术效果如下：

由于本发明的金属粉末制备装置采取了模块拼装的集成技术，将离心雾化主机和一个或一个以上的融化炉被集成设置在一个壳体内，并通过高温输送泵直接进行管路连接，这就便于采用离心雾化技术制备超细球型金属粉末的操作管理。

本发明能够使整个的系统处于真空密封下工作，尤其是使用了先进水平的雾化不流涎技术；领先的高温熔融物料恒流速加料工艺；先进的雾化喷头技术和动态加热与雾化盘的温度场分布以及超过美国NFPA651安全规范的导电混凝土防静电设施所制备的球型粉末的球型率超过95％，产品粒度分布范围窄，氧化物含量小于0.1％；根据进料称重和雾化盘转速可将粒径控制在0.05至100μm范围内。

由于使用了本系统装置制备的超细球型粉末的生产成本降低、粒径可控、氧化物含量降低从而带动粉末冶金、精密制造、汽车工业、涂料等相关行业的发展。

附图说明

图1为本发明的金属粉末制备装置结构示意图。

图2为本发明的离心雾化主机结构示意图。

图3为利用本发明装置制备的金属粉末电镜图之一。

图4为利用本发明装置制备的金属粉末电镜图之二。

图5为利用本发明装置制备的金属粉末电镜图之三。

附图标记列示如下：

1-物料提升机，2-自动送料口，3-自动包装机，4-密封下料斗，5-分子筛，6-粉末收集盘，7-离心雾化主机，8-堆型送料管，9-高温输送泵，10-中频融化炉，11-二级下料斗，12-轨道传送器，13-二级密封进料仓，14-壳体，15-安全检修门，16-隔离层，17-牵引电机，18-视频监视器，19-冷却系统，20-粉末刮板，21-炉底冷却系统，22-分级系统，23-自动封装机，24-自动输送机，25-二级密封出料仓，26-主机进料斗，27-柔性连接，28-电磁感应加热器，29-雾化喷嘴，30-雾化圆盘，31-电磁感应恒温器，32-循环水冷系统，33-辅助支撑系统，34-加长轴，35-调频高速电机，36-保护固定外壳，37-主机外罩，38-电机固定基础。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本创新发明的技术构思为，利用中频熔融炉、离心雾化主机、分子筛、包装机联合组成的自动超细球型金属粉末生产系统。将金属块投入中频熔融炉内经过熔融、杂质分离经高温泵控制流速进入离心雾化主机在高速度旋转的离心作用力下形成匀称的超细球型颗粒。球型颗粒粒径可调范围在0.05至100μm之间或是更大的颗粒的粒径(见电镜图所示)。经过离心雾化主机制备的超细球型粉末在重力作用下进入自动筛分系统，按粒径分布大小被送入自动包装系统。

金属粉末制备装置，包括一个直径不大于6米、高度不大于15米的圆形混凝土结构或钢结构浇注或焊接而成的支撑体。支撑体中分为五个部分。顶部为进料系统、上部为熔融系统、中部为离心雾化系统、中下部为筛分系统、底部为包装出料系统。进料系统包括了输送原材料的自动翻斗提升机、二级密封的进料仓。进料分为两级输送，原料先送入一个过道后关闭进料门进行冲氮，待气压和料仓气压平衡后再开启过道后门，原料被送入特定设置的轨道传输器按要求分别进入料斗进入中频熔融炉。进料系统设置了至少是三个以上的视频探测头来监督控制原料的进出状况。进料斗分为上下两层，上层和料仓相通，下层和熔融炉连接。

熔融系统内设置了两台容量分别为200kg/h的中频熔融炉。熔融炉的底部敷设了循环冷却系统以保证熔融炉外部的温度控制在60℃以下而对电器控制系统不受高温的影响。经过高温熔融的材料在液体状态下由高温泵抽入进入下级离心雾化主机系统。熔融系统内同时设置了四个视频探测头来监控熔融系统的工作状况。熔融的金属或合金或非金属液体由高温泵送入离心雾化系统。

离心雾化系统是本发明技术的关键部分，离心雾化系统由圆型的雾化盘、雾化喷嘴、防爆高速电机、连接轴、加热感应圈、微颗粒收集器、循环冷却水装置等组成。制备的球型颗粒粒径可控在0.05至100μm之间，球型率在90％以上。制备的球型粉末进入分级筛分系统后，按粒径大小分布进入自动包装系统。

所述超细金属粉末制备方法及其装置为一个直径6米的主体框架，材料至少是钢焊接或混凝土浇注。在主体内均匀分为5层，层与层之间间隔为钢板或混凝土。每层之间都会有特定的密闭通道连接。

所述的进料系统为两级密闭真空仓门，配有推杆和抓臂将原材料输送到指定的料斗内。所述的两级密闭真空门为进料仓和物料输入口密封门以及物料进入预备区后由传送带送入预定区域的第二道密封门。第一道门至第二道门的距离为3米、宽为2米、高为1米。设置两级密闭真空门主要的目的是保持整个系统的真空度，而不影响最终成品材料的质量。

所述进料斗为不锈钢焊接而成。进料斗分上下两级分别由安置的抽槽隔开。进料斗的上部和进料仓相连，下部和熔融炉相连。

所述的轨道传送器为安装在轨道上的传动装置按设定的数据将物料送入进料斗进入中频熔融炉。

所述的熔融炉为标准的实验室用的中频融化炉。融化炉的液态物料由高温泵抽送至离心雾化主机内。

所述的离心雾化主机为高速防爆电机、特制的加长传动轴、磁感应加热圈、循环冷却水装置、雾化喷头、雾化圆型盘、圆型雾化外壳、连接密封、可控调速器、事故超越装置、圆型物料收集盘组成。

所述的物料输送管由经过特殊处理的耐高温管材以及超声震荡器组成。

所述的筛分分级系统由标准的分子筛和风选系统组成。

所述自动包装系统由标准的包装机、封口机和冲氮系统组成。

所述自动输送系统由标准的螺杆输送机组成。

所述二级出料仓由两道自动启闭密封门组成。

如图1和图2所示，本发明的金属粉末制备装置，包括离心雾化主机7和两个融化炉10，所述离心雾化主机7和两个融化炉10被集成设置在一个壳体14内，所述融化炉通过高温输送泵9与离心雾化主机7管路连接。所述离心雾化主机7是由高速电机35、保护固定外壳36、加长轴、电磁感应加热器、电磁感应恒温器、雾化圆盘、雾化喷嘴和粉末收集盘集约一体的结构34，所述高速电机35位于保护固定外壳36内，通过加长轴34驱动雾化圆盘30，雾化圆盘30上方的雾化喷嘴29通过柔性连接件27连接主机进料斗26，所述电磁感应加热器28环设于雾化喷嘴29，所述电磁感应恒温器31环设于雾化圆盘30，所述粉末收集盘6位于雾化圆盘30的下方。所述融化炉可以是中频融化炉，两个中频融化炉呈并列设置，中频融化炉的底部敷设了循环冷却系统19以保证熔化炉外部的温度控制在60℃以下，从而使电器控制系统避免高温的影响；中频融化炉熔融的金属材料在液体状态下由高温输送泵9抽入离心雾化主机7。所述粉末收集盘6连通金属粉末分级系统22，该金属粉末分级系统22由标准的分子筛5和风选系统组成。所述金属粉末分级系统22通过密封下料斗4连接自动包装机3。所述融化炉10的上方设置有二级密封进料仓13，物料提升机1连接该二级密封进料仓13的进料门，该二级密封进料仓13通过二级下料斗11连接融化炉10。所述二级下料斗11为金属焊接结构，且外侧包覆了保温层；料斗分上下两层，由抽槽板隔开；抽槽板开、关由电动装置执行；电动装置受系统程序控制。所述二级密封进料仓13的内部具有轨道传送器12，所述轨道传送器12由牵引电机17作为动力将敷设双向轨道上的运料车按设计程序的指令，将物料送入指定的密封下料斗内；双向轨道底层设有循环冷却系统。所述自动包装机3通过自动输送机24连接二级密封出料仓25。所述壳体14内具有五层构造，自上而下依次为：包括二级密封进料仓13的进料系统，包括融化炉10的熔融系统，包括离心雾化主机7的离心雾化系统，包括分子筛5的筛分系统，包括自动包装机3的包装出料系统；所述五层构造的各层均设置有视频监视器18。包装出料系统内还设置有自动送料口2和自动封装机23。粉末收集盘6内设置有粉末刮板20。离心雾化系统还设置有辅助支撑系统33、主机外罩37和电机固定基础38，以及循环水冷系统32。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本创新发明，但不以任何方式限制本创新发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本创新发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本创新发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本创新发明专利的保护范围当中。

Claims

1.金属粉末制备装置，包括离心雾化主机和一个或一个以上的融化炉，其特征在于：所述离心雾化主机和一个或一个以上的融化炉被集成设置在一个壳体内，所述融化炉通过高温输送泵与离心雾化主机管路连接。

2.根据权利要求1所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述离心雾化主机是由高速电机、保护固定外壳、加长轴、电磁感应加热器、电磁感应恒温器、雾化圆盘、雾化喷嘴和粉末收集盘集约一体的结构，所述高速电机位于保护固定外壳内，通过加长轴驱动雾化圆盘，雾化圆盘上方的雾化喷嘴通过柔性连接件连接主机进料斗，所述电磁感应加热器环设于雾化喷嘴，所述电磁感应恒温器环设于雾化圆盘，所述粉末收集盘位于雾化圆盘的下方。

3.根据权利要求1所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述融化炉是中频融化炉，并且具有两个中频融化炉呈并列设置，中频融化炉的底部敷设了循环冷却系统以保证熔化炉外部的温度控制在600C以下，从而使电器控制系统避免高温的影响；中频融化炉熔融的金属材料在液体状态下由高温输送泵抽入离心雾化主机。

4.根据权利要求2所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述粉末收集盘连通金属粉末分级系统，该金属粉末分级系统由标准的分子筛和风选系统组成。

5.根据权利要求4所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述金属粉末分级系统通过密封下料斗连接自动包装机。

6.根据权利要求1所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述融化炉的上方设置有二级密封进料仓，物料提升机连接该二级密封进料仓的进料门，该二级密封进料仓通过二级下料斗连接融化炉。

7.根据权利要求6所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述二级下料斗为金属焊接结构，且外侧包覆了保温层；料斗分上下两层，由抽槽板隔开；抽槽板开、关由电动装置执行；电动装置受系统程序控制。

8.根据权利要求6所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述二级密封进料仓的内部具有轨道传送器，所述轨道传送器由电机作为动力将敷设双向轨道上的运料车按设计程序的指令，将物料送入指定的密封下料斗内；双向轨道底层设有循环冷却系统。

9.根据权利要求5所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述自动包装机通过自动输送机连接二级密封出料仓。

10.根据权利要求1所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述壳体内具有五层构造，自上而下依次为：包括二级密封进料仓的进料系统，包括融化炉的熔融系统，包括离心雾化主机的离心雾化系统，包括分子筛的筛分系统，包括自动包装机的包装出料系统；所述五层构造的各层均设置有视频监视器。