CN102689015B - 一种金属粉末制备装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属粉末制备装置及方法，该装置包括雾化炉、加热器、冷却器、雾化室、雾化器、气动分级器、中间仓、筛分漏斗、筛机、除尘器、平衡罐、列管换热器、真空获得设备、控制系统、输液管、导管、管道、气体管道、气动蝶阀和电磁阀等。该方法包括气氛准备、金属熔炼、输液、离心雾化、气动分级、机械筛分、气体净化与冷却等环节，金属熔化并处理后浇到雾化器上进行离心雾化形成粉末，粉末被气动分级器分级，经分级后的粗粉经过机械筛分得到成品粉，细粉被气流送入除尘器除尘净化，净化后的气体经高压离心风机驱动获得加速，通过列管换热器换热后重新参与雾化与分级。本发明可连续生产-320目以下的球形粉体，氧含量≤80ppm。

Description

一种金属粉末制备装置及方法

技术领域

本发明涉及一种金属粉末制备装置及方法，将金属熔化、粉末雾化、粉末分级过程一体化的技术应用于粉体行业的粉末制备，属于金属粉末制备技术领域。

背景技术

高性能功能粉体材料是利用材料本身固有的物理和化学特征而直接使用的一种粉体材料，它具有流动性好、比表面积大、成分均匀等优异的物理特性，以及优异的化学性能，可有效提高材料的使用性能、降低生产成本，因而对制备技术有很高的要求。特别在全球资源、能源日益紧张的情况下，各类高新技术产品向轻量化、小型化和多功能一体化方向发展，使高性能功能粉体材料的需求得到迅速增长，在电子信息、机械制造、汽车制造、生物医用、国防军事等领域得到广泛的应用。高性能有色金属粉末的主要特征是细小、球形、低氧、窄粒度等，需要采用先进的雾化技术才能获得，但是，国内雾化制粉技术水平与国外差距较大，很多国外大公司以此设置技术壁垒、提高产品附加值，获取高额垄断利润。致使大量高性能金属粉末及制品需要进口，严重制约了汽车、电子、航空航天领域等高新技术行业的发展。因此，发展高性能有色金属粉末、提高有色金属粉末的制备加工技术水平具有重要的现实意义。

高性能功能粉体材料的制备技术来源于传统粉末制造技术，但是传统技术，如气体雾化、水雾化、雾化等，这些技术存在连续制备时间短、粉末质量不够高等问题，不能满足高性能功能粉体材料的要求。

伴随着高新技术的发展，利用金属粉末自身具有的流动性好、比表面积大、成分均匀等物理特性，使金属粉末发展成为一种功能或结构功能一体化材料。而这种在材料使用形态上的变化不仅会给最终产品在性能、成本方面带来革命性的变化而且满足众多高新技术领域发展的需要。例如，电子电器、通讯产品的小型化和多功能化促使集成电路的封装和互连从传统的焊接发展到表面贴装技术，而高品级粉末状焊接材料成为表面贴装技术最关键的材料。因此，金属粉末已经作为一种高性能新材料正在广泛应用到电子信息、机电、汽车、冶金、航天、航空、交通运输、生物医学等各部门。

目前，国际上已开发出一系列的雾化制粉技术，以适应不同材料雾化制粉的需要。美国专利US4207040提出了制备粉末的方法，但属于间断式的粉末制备技术，而非一体化技术，难以长时间连续制备粉末，同时不利于保证粉末的质量；中国专利200410079654.4、中国专利200410021160.0存在同样的问题，而且不利于获得较好的粉末形貌，同时难以保证对超细粉含量的控制；US483892提供了一种雾化气体循环使用的方法，将雾化后的气体净化后加压液化，再转化成高压气体投入使用，其不足是加工成本较高，不利于降低产品价格并提高产品竞争力。通过将诸多核心技术与配套技术集成来开发先进雾化技术，并且雾化装备在不断向大型化、一体化方向发展，以进一步降低生产成本、提高生产效率、增加产品的竞争能力，是制粉技术发展的一个趋势。

发明内容

本发明的目的在于，针对已有技术的不足，顺应粉体技术的发展趋势，提出一种高效、节能、环保、适宜于制备高品质金属粉末的制备装置及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种金属粉末制备装置，该装置包括熔炼装置、加热器、冷却器、雾化室、雾化器、气动分级器、中间仓、筛分漏斗、筛机、除尘器、平衡罐、列管换热器、真空获得设备、控制系统、输液管、导管、管道、气体管道、气动蝶阀和电磁阀等，雾化室内安装雾化器，熔炼装置通过输液管与安装于雾化器上的导管相连，输液管上装有加热器和冷却器，用于供液或停止供液；雾化室通过管道与气动分级器相连，气动分级器的分级器斜管通过气动蝶阀与中间仓相接，中间仓通过气动蝶阀与筛分漏斗对接，筛分漏斗与筛机相连；气动分级器通过气体管道与除尘器连接，除尘器通过气体管道与平衡罐连接，平衡罐内装有高压离心风机，平衡罐通过气体管道与列管换热器连接，列管换热器出气口连接回风管道，再分成两个回风支路，一路回到雾化室顶部，另一路回到气动分级器的二次回风口，在回风管道上接有真空获得设备。

上述装置形成了粉末生产装置，包括气氛准备、金属熔炼、输液、雾化、漂浮粉沉降、气动分级、机械筛分、气体净化与冷却等环节。

所述的熔炼装置为熔炼炉和/或雾化炉，熔炼炉可通过输液管与雾化炉相连。

所述的雾化器为离心雾化器、超声雾化器和气体雾化器中的一种。

所述的雾化室、列管换热器等均安装冷却装置，冷却方式通常为水冷或气冷，优选水冷。

所述的气动分级器为鼠笼式离心分级器，鼠笼转速在200～3000rpm范围。所述的筛机为机械筛。

所述的除尘器为气动原理模式，典型结构为旋风除尘器，或为过滤原理模式，典型结构为布袋除尘器和滤芯过滤器。

所述的除尘器可为气动原理模式和过滤原理模式二者的结合，即为两个或多个除尘器的组合，两个或多个除尘器通过气体管道串联连接，其中包括至少一个气动原理模式除尘器和至少一个过滤原理模式除尘器。

一种金属粉末制备方法，该方法包括气氛准备、金属熔化、熔体输送、雾化、漂浮粉沉降、气动分级、机械筛分、气体净化、气体驱动、气体冷却等工艺步骤；将雾化室抽真空、充气，进行气氛准备；金属（包括单质金属和合金）在熔炼装置中熔化后形成金属熔体，金属熔体通过输液管、导管浇到雾化室内的雾化器上，通过雾化器进行雾化，形成雾状，雾状熔滴在雾化室中飞行、冷却、凝固形成粉末，粉末被送进气动分级器分级；气动分级后的粗粉通过中间仓进入筛分漏斗中，通过筛机进行机械筛分，得到成品粉；气动分级后的细粉被气流送入除尘器中除尘净化，净化后的气体进入平衡罐中，经高压离心风机驱动获得加速，通过列管换热器换热后分成两路，一路回到雾化室，一路进入气动分级器。

本发明将金属粉末制备中的气氛准备、金属熔化、熔体输送、粉末雾化、漂浮粉沉降、粉末分级、气体冷却、净化与循环过程一体化，金属粉末制备过程（制粉过程）在密闭环境中进行，系统中的气体循环使用，形成的粉末通过中间仓从密闭系统中转出到筛分漏斗中。本发明使金属粉末制备过程的连续性达到最大化。

所述的金属为Sn、Pb、Bi、Sb、Ag、Cu、In、Zn、Al、Si、Ga、Ge、B、C、P、Ni、Ti、Cr、Mn、稀土等元素或其合金。所述的熔炼装置为熔炼炉和/或雾化炉，熔炼炉可通过输液管与雾化炉相连。

所述的金属熔体在进入雾化器之前，还需经过加热器和冷却器，用于对金属熔体加热或冷却，以控制金属熔体的供液或停止供液。

气氛准备时，所述充气采用的气体为氮气、氩气、氦气、氢气、氨气、空气和氧气中的一种或几种。

雾化时，所述雾化室内的系统环境气氛压力为0～50KPa。

雾化时，所述雾化室中雾化区的氧含量一般在10～1000ppm范围。

雾化时，金属熔体雾化温度高于金属熔点20～180°C。

所述的粉末通过重力和气动输送（在气流的作用下）被送进气动分级器。

所述的气动分级器可为鼠笼式离心分级器，鼠笼转速通常在200～3000rpm范围。

通过列管换热器换热后分成两路，一路回到雾化室的顶部，将雾化区的漂浮粉带走，一路进入气动分级器的二次回风口。

本发明的控制系统通过PLC控制，用气压法控制熔体精确供给，提高粉末粒度控制的稳定性；通过雾化罐回风将漂浮的超细粉及时带走，减小雾化区粉尘浓度，从而有利于增加球形粉比率，并有利于粉末形成细密组织；本发明通过气动分级将超细粉除去，然后进行机械筛分，保证了筛分精度，降低了粉末氧含量；在本发明中，将气氛准备、金属熔化、熔体输送、雾化、漂浮粉沉降、气动分级、机械筛分、气体净化、气体驱动、气体冷却等工艺进行科学有效集成，使各个工艺环节有效对接，实现粉末生产一体化，缩短了工艺流程，减少了中转环节，提高了设备自动化程度，提高了生产效率和粉末质量，使粉末生产能够连续进行，而且由于粉末制备是在密闭环境中进行，气体循环使用，因此最大限度地减少了环境污染，极大地改善了生产环境并最大限度地减小排放，实现了粉末生产的环保化。

本发明可以用于雾化Sn、Pb、Bi、Sb、Ag、Cu、In、Zn、Al、Si、Ga、Ge、B、C、P、Ni、Ti、Cr、Mn、稀土等元素及其合金，可连续生产-320目以下的球形粉体，氧含量≤80ppm。

下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明

图1是金属粉末制备装置结构示意图。

图2是SnAg₃Cu_0.5粉末（25～38微米）扫描电镜照片。

图3是SnAg₃Cu_0.5粉末（25～38微米）激光粒度分布。

图4是SnBi58粉末（25～62微米）扫描电镜照片。

图5是SnBi58粉末（25～62微米）激光粒度分布。

主要附图标记说明：

熔炼炉1                            输液管2、4

雾化炉3                            导管5

雾化器6、7                         雾化室8

控制系统9                          管道10

气动蝶阀11、14、19、22、32、36     回风支路12、13

气动分级器15                       回风管道16

气体管道17、29、31、34             分级器斜管18

电磁阀20、23                       中间仓21

筛分漏斗24                         机械筛25

收粉罐26                           收粉罐28

除尘器27、30                       平衡罐33

列管换热器35                       真空获得设备37

加热器38                           冷却器39

具体实施方式

如图1所示，为本发明金属粉末制备装置结构示意图。本发明的金属粉末制备装置，包括熔炼炉1、雾化炉3、输液管2、4和导管5、加热器38、冷却器39、雾化室8、雾化器6、7、气动分级器15、中间仓21、筛分漏斗24、机械筛25、除尘器27、30、平衡罐33、列管换热器35、真空获得设备37、控制系统9、管道10、气体管道17、29、31、34、气动蝶阀11、14、19、22、32、36与电磁阀20、23等设备装置。

雾化室8、列管换热器35等装置均安装有冷却装置，冷却方式通常选用水冷与气冷，优选为水冷。除尘器27、30可为气动原理模式，典型结构为旋风除尘器；除尘器27、30可为过滤原理模式，典型结构为布袋除尘器和滤芯过滤器；除尘器27、30优选为气动原理模式和过滤原理模式的组合。熔炼炉1为可选配置，也可只配雾化炉3。系统配有真空获得设备37，为通用设备，使系统具备真空获得能力。上述装置按图1依次相连构成了密闭系统，筛分漏斗24、机械筛25为与大气环境相连装置，他们通过中间仓21与密闭系统相连接。

熔炼装置可以采用电阻加热炉，也可以采用感应加热炉，一般由所熔炼的金属特性和产品要求决定是否为真空炉。对于高端产品，一般选用真空熔炼，熔炼装置可选用1台，即只配雾化炉3，为了实现长时间连续生产，优选为2台，也就是同时设有雾化炉3和熔炼炉1。熔炼炉1通过输液管2与雾化炉3相连，雾化炉3通过输液管4与雾化室8的导管5相连，输液管4上装有加热器38和冷却器39，供液时通过加热器38将输液管4加热到高于合金熔点30～200℃，若要停止输液，通过冷却器39将输液管4冷却到低于合金熔点20～150℃即可使熔体凝固在输液管4中，于是起到封闭作用。

雾化室8是本发明的主要装置之一，其内安装有雾化器6，雾化器6为离心雾化器、超声雾化器和气体雾化器中的一种。雾化室8通过管道10与气动分级器15相连，气动分级器15通常选用鼠笼式离心分级器，气动分级器15的分级器斜管18通过气动蝶阀19与中间仓21相接，中间仓21通过气动蝶阀22与与筛分漏斗24对接，筛分漏斗24与机械筛25相连。气动分级器15通过管道17与除尘器对接，除尘器为气动原理模式，典型结构为旋风除尘器，或为过滤原理模式，典型结构为布袋除尘器和滤芯过滤器。可单独使用，但一般采用组合使用，优选为两个除尘器通过气体管道串联连接，为气动原理模式和过滤原理模式除尘器的组合。在本实施例中，除尘器选用两个，除尘器27为气动除尘器，如旋风分离器，除尘器30为过滤除尘器，如布袋除尘器或其他滤芯过滤器，气动分级器15接除尘器27（旋风分离器），再接除尘器30（滤芯过滤器或布袋除尘器）。除尘器30之后接平衡罐33，平衡罐33是气压平衡装置，其内部有高压离心风机，用以给气体提供动力，将气体加压提速。平衡罐33之后接列管换热器35，用以冷却气体，列管换热器35也可装在气体管路上的其他部位，但优选的是装在平衡罐33之后。列管换热器35出气口连接回风管道16，再分成两路回风支路，一路回风支路12回到雾化罐顶部，一路回风支路13回到气动分级器15二次回风口。在密闭系统回风管道16上接有真空获得设备37。气动分级器15、除尘器27、30、平衡罐33、列管换热器35之间分别通过气体管道17、29、31、34相连接。

上述装置形成了粉末生产装置，包括气氛准备、金属熔炼、输液、雾化、漂浮粉沉降、气动分级、机械筛分、气体净化和驱动与冷却等环节。

本发明所述金属粉末的制备方法，包括气氛准备、金属熔炼、熔体输送、雾化、漂浮粉沉降、气动分级、机械筛分、气体净化、气体驱动、气体冷却等环节。进入雾化前要完成系统气氛准备和金属熔炼，首先将雾化室抽真空、充气，进行气氛准备；金属在熔炼炉1熔化并处理后通过输液管2与雾化炉3连通，再通过输液管4、导管5将金属熔体浇到雾化器6上，经过雾化器6作用形成雾状，雾状熔滴在雾化室8中飞行、冷却、凝固形成粉末，粉末在重力和气流的作用下被送进气动分级器15分级，经气动分级后的粗粉通过中间仓21转出密闭系统进入筛分漏斗24中供给机械筛25筛分，机械筛分至收粉罐26得到成品粉；气动分级后的细粉被气流送入除尘器27、30中除尘净化，分离净化出来的粉尘被收集到收粉罐28，净化后的气体进入平衡罐33中，经高压离心风机驱动获得加速，通过列管换热器35进一步换热后分成两路，一路回到雾化室8，一路进入气动分级器15，重新参与雾化与分级。

在雾化之前要进行气氛准备，也就是通过真空获得设备37将整个系统抽真空。真空度由金属（或合金）的特性及粉末的特性而定，比如金属（或合金）的活泼程度、粉末粒度分布及粉末氧含量等方面决定了气氛准备所要达到的真空度的高低，一般不高于2000Pa。当真空度达到要求后充入需要的气体，一般采用氮气、氩气、氦气、氢气、氨气、空气、氧气中的一种或几种，通常采用以氮气为主，同时加入不超过10%的其他气体，具体采用何种气体需根据合金特性和粉末要求而定。雾化过程中系统内压力一般充到0～50KPa，这一方面是熔体雾化过程的需要，另一方也可以避免系统增氧。系统压力的保持是通过控制系统9按设定自动控制的，有自动放气和充气装置为终端执行器。采用已知工艺将金属按设计成分配比在熔炼炉中熔炼并净化，然后利用已知输液工艺使熔体由熔炼炉1经过输液管2供给到雾化炉3，再通过输液管4由雾化炉3流入雾化室8中的导管5中，并继续向下流动供给到雾化器6上进行雾化。雾化器6为离心雾化器、超声雾化器和气体雾化器中的一种。

炼炉熔1在本发明中为可选配置，因此不是必须的。熔体输送采用已知技术进行，可利用重力驱使熔体流动，也可采用气压方式驱动，其控制技术为业内人士所共知。雾化室8中安装1台雾化器6，将浇在其上表面的熔体加速、离散，形成雾状熔滴，雾状熔滴在雾化室8中飞行、冷却、凝固成粉末。雾化区的温度场对雾化将产生重要影响，较高或较低都会影响粉末形貌和粒度分布，因此要通过控制获得并维持理想的温度场。本发明雾化区温度场的控制是通过雾化室8冷却、罐顶回风温度、熔体温度和流量等方面的控制来实现的。雾化室8的冷却是可控的，通过雾化区的温度监测来调节冷却强度，同样道理调节列管换热器35冷却强度，使气体得到适当的冷却，控制列管换热器35出风温度，从而帮助获得雾化区的理想温度场；熔体温度和流量对雾化区温度场的影响也是明显的，但其可调范围较小，对雾化区温度场的控制可起到辅助作用。氧含量对粉末的形貌和粒度分布会产生极其重要的影响，较低的氧含量会使金属雾滴缺乏足够的球化驱动力，导致粉末成多面体形状或相互粘连形成粘连粉甚至形成雪花粉，而较高的雾化区氧含量会导致金属雾滴表面形成较多的氧化物，反而影响了雾滴的球化，导致异形粉增多，只有当雾化区的氧含量维持在合适范围时，氧的存在才能成为熔滴球化理想驱动力，有利于形成球形度较好、表面较为光滑的粉末。雾化区的氧含量一般在10～1000ppm范围，需根据金属特性和粉末粒度与氧含量要求等因素决定。为了保持雾化过程氧含量的稳定，控制系统9具有氧分析仪和自动补氧装置。粉末在重力和罐顶回风的作用下下落，在雾化室出粉口处汇集，在气流作用下通过管道被输送到气动分级器15中进行分级。在雾化区总会有一定浓度的漂浮粉，漂浮粉的存在导致粘连粉数量增加，因此需要尽可能减少雾化区漂浮粉的浓度，为此本发明通过在雾化室顶部引入回风将漂浮粉强行带走，从而达到改善粉末形貌的目的，并细化粉末的微观组织。气动分级器15通常选用鼠笼式离心分级器（离心式鼠笼分级器），鼠笼转速通常在200～3000rpm范围，优选为500～1500rpm，具体工艺要根据粉末合金性质和粉末粒度分布来优化。经气动分级后的粗粉通过中间仓21转出密闭系统进入筛分漏斗24中等待机械筛分，机械筛分得到成品粉。机械筛分一般多采用市售旋振筛，其配有超声振动以加强筛分效果。中间仓21的进口和出口均有气动蝶阀19、22，中间仓21还配有进气和放气电磁阀20，通过控制系统9控制，两个蝶阀19、22轮流开启和关闭，并配合气压与气氛调节就可实现粉末的转出。气动分级后的超细粉被气流送入除尘器27、30中除尘净化，通过除尘器27、30作用将气体中的粉尘除去，使气体变得纯净，净化后的气体进入平衡罐33中，经高压离心风机驱动获得升压加速，通过列管换热器35进一步换热后分成两路，一路回到雾化室8的顶部，一路进入气动分级器15的二次回风口，重新参与雾化与分级。这两路气的分配均由蝶阀11、14控制，以调整其流量。如此构成了气体循环密闭通道，可实现气氛准备、粉末雾化、气动分级、气体净化、冷却与循环，粉末转出循环系统后通过筛机筛分产生成品粉，整个过程可以连续进行。

本发明采用的金属为Sn、Pb、Bi、Sb、Ag、Cu、In、Zn、Al、Si、Ga、Ge、B、C、P、Ni、Ti、Cr、Mn、稀土等元素或其合金。金属熔体在进入雾化器之前，还可经过加热器和冷却器，用于对金属熔体加热或冷却，以控制金属熔体的供液或停止供液。雾化时，金属熔体雾化温度高于金属熔点20～180℃。

本发明将金属粉末制备中的气氛准备、金属熔化、熔体输送、粉末雾化、漂浮粉沉降、粉末分级、气体冷却、净化与循环过程一体化，金属粉末制备过程（制粉过程）在密闭环境中进行，系统中的气体循环使用，形成的粉末通过中间仓从密闭系统中转出到筛分漏斗中。本发明使金属粉末制备过程的连续性达到最大化。

实施例1

雾化SnAg₃Cu_0.5。系统抽真空至50Pa，充入氮气和100ppm氧气至40KPa准备雾化。将Sn、Ag、Cu按设计配比加入真空熔炼炉1中，抽真空充气后在330℃时进行熔炼，净化处理后将熔体打入雾化炉3中，然后通过输液通道供给转盘，马达以50000rpm的转速驱动转盘旋转进行雾化，雾化室8氧含量稳定在100ppm。粉末在重力和气流作用下进入经离心分级器分级，离心分级器鼠笼转速750rpm。离心分级器分离出的粗粉通过中间仓21的中转，由密闭系统转出至筛分漏斗24，之后经过旋振筛筛分获得成品粉（粉末形貌照片见图2，粒度分布见图3）。超细粉随气流进入除尘器27、30，除尘器27、30为旋风分离器27与布袋除尘器30组合，超细粉在旋风分离器27中大部分被沉降下来，有少量进入布袋除尘器30中被过滤收集，气体被净化后通过列管换热器35换热，然后分成两路，一路回到雾化室8顶端参与雾化，一路回到离心分级器15中参与分级。雾化室8和列管换热器35由水冷却，雾化室8和离心分级器风量分配由蝶阀控制11和14。

实施例2

雾化SnBi58。系统抽真空至50Pa，充入氮气和80ppm氧气至30KPa准备雾化。将Sn、Bi按设计配比加入真空熔炼炉1中，抽真空充气后在200℃时进行熔炼，净化处理后将熔体打入雾化炉3中，然后通过输液通道供给雾化器，雾化器采用超声雾化器，其振动频率为60KHz，使熔体进行雾化，雾化室8氧含量稳定在80ppm。粉末在重力和气流作用下进入经离心分级器15中进行分级，离心分级器鼠笼转速500rpm。离心分级器分离出的粗粉通过中间仓21的中转，由密闭系统转出至筛分漏斗24，之后经过旋振筛25筛分获得成品粉（粉末形貌照片见图4，粒度分布见图5）。超细粉随气流进入除尘器27、30，除尘器27、30为旋风除尘器27与滤芯过滤器30组合。超细粉在旋风除尘器27中大部分被沉降下来，有少量进入滤芯过滤器30中被过滤收集，气体被净化后通过列管换热器35换热，然后分成两路，一路回到雾化室8顶端参与雾化，一路回到离心分级器15中参与分级。雾化室8和列管换热器35由水冷却，雾化室8和离心分级器15风量分配由蝶阀11和14控制。

实施例3

雾化SnAg0.₃Cu_0.7。系统抽真空至80Pa，充入氮气和60ppm氧气和1%氢气至50KPa准备雾化。将Sn、Ag、Cu按设计配比加入真空熔炼炉1中，抽真空充气后在310℃时进行熔炼，净化处理后将熔体打入雾化炉3中，然后通过输液通道供给气体雾化器，雾化器以2Mpa压力进行雾化，雾化室8氧含量稳定在60ppm。粉末在重力和气流作用下进入经离心分级器分级，离心分级器鼠笼转速550rpm。离心分级器分离出的粗粉通过中间仓21的中转，由密闭系统转出至筛分漏斗24，之后经过旋振筛筛分获得成品粉（粉末粒度小于45微米，20～36微米粉末比例达60%，氧含量60ppm）。超细粉随气流进入除尘器27、30，除尘器27、30为旋风分离器27与布袋除尘器30组合，超细粉在旋风分离器27中大部分被沉降下来，有少量进入布袋除尘器30中被过滤收集，气体被净化后通过列管换热器35换热，然后分成两路，一路回到雾化室8顶端参与雾化，一路回到离心分级器15中参与分级。雾化室8和列管换热器35由水冷却，雾化室8和离心分级器风量分配由蝶阀控制11和14。

实施例4

雾化SnAg₁.₀Cu₀.₅。系统抽真空至100Pa，充入氮气和200ppm氧气至20KPa准备雾化。将Sn、Ag、Cu按设计配比加入真空熔炼炉1中，抽真空充气后在300℃时进行熔炼，净化处理后将熔体打入雾化炉3中，然后通过输液通道供给转盘，马达以60000rpm的转速驱动转盘旋转进行雾化，雾化室8氧含量稳定在200ppm。粉末在重力和气流作用下进入经离心分级器分级，离心分级器鼠笼转速950rpm。离心分级器分离出的粗粉通过中间仓21的中转，由密闭系统转出至筛分漏斗24，之后经过旋振筛筛分获得成品粉（粉末粒度小于45微米，20～36微米粉末比例达65%，氧含量70ppm）。超细粉随气流进入除尘器27、30，除尘器27、30为旋风分离器27与布袋除尘器30组合，超细粉在旋风分离器27中大部分被沉降下来，有少量进入布袋除尘器30中被过滤收集，气体被净化后通过列管换热器35换热，然后分成两路，一路回到雾化室8顶端参与雾化，一路回到离心分级器15中参与分级。雾化室8和列管换热器35由水冷却，雾化室8和离心分级器风量分配由蝶阀控制11和14。

实施例5

雾化SnBi₃₀Cu₀.₅。系统抽真空至120Pa，充入氮气和300ppm氧气至25KPa准备雾化。将Sn、Bi、Cu按设计配比加入真空熔炼炉1中，抽真空充气后在236℃时进行熔炼，净化处理后将熔体打入雾化炉3中，然后通过输液通道供给雾化器-转盘，马达以50000rpm的转速驱动转盘旋转进行雾化，使熔体进行雾化，雾化室8氧含量稳定在300ppm。粉末在重力和气流作用下进入经离心分级器15中进行分级，离心分级器鼠笼转速450rpm。离心分级器分离出的粗粉通过中间仓21的中转，由密闭系统转出至筛分漏斗24，之后经过旋振筛25筛分获得成品粉（20～45微米粉末比例达95%，氧含量35ppm）。超细粉随气流进入除尘器27，除尘器27为旋风除尘器。超细粉在旋风除尘器27中被沉降下来，气体被净化后通过列管换热器35换热，然后分成两路，一路回到雾化室8顶端参与雾化，一路回到离心分级器15中参与分级。雾化室8和列管换热器35由水冷却，雾化室8和离心分级器15风量分配由蝶阀11和14控制。

本发明的装置和方法可用于雾化Sn、Pb、Bi、Sb、Ag、Cu、In、Zn、Al、Si、Ga、Ge、B、C、P、Ni、Ti、Cr、Mn、稀土等元素及其合金，可连续生产-320目以下的球形粉体，氧含量≤80ppm。

Claims (10)

1.一种金属粉末制备装置，其特征在于：包括熔炼装置、加热器、冷却器、雾化室、雾化器、气动分级器、中间仓、筛分漏斗、筛机、除尘器、平衡罐、列管换热器、真空获得设备、控制系统、输液管、导管、管道、气体管道、气动蝶阀和电磁阀，雾化室内安装雾化器，熔炼装置通过输液管与安装于雾化器上的导管相连，输液管上装有加热器和冷却器，雾化室通过管道与气动分级器相连，气动分级器的分级器斜管通过气动蝶阀与中间仓相接，中间仓通过气动蝶阀与筛分漏斗对接，筛分漏斗与筛机相连；气动分级器通过气体管道与除尘器连接，除尘器通过气体管道与平衡罐连接，平衡罐内装有高压离心风机，平衡罐通过气体管道与列管换热器连接，列管换热器出气口连接回风管道，再分成两个回风支路，一路回到雾化室顶部，另一路回到气动分级器的二次回风口，在回风管道上接有真空获得设备。

2.根据权利要求1所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述的雾化器为离心雾化器、超声雾化器或气体雾化器。

3.根据权利要求1所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述的雾化室、列管换热器均安装冷却装置，冷却方式为水冷或气冷。

4.根据权利要求1所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述的气动分级器为鼠笼式离心分级器，所述的筛机为机械筛。

5.根据权利要求1所述的金属粉末制备装置，其特征在于：所述的除尘器为气动原理模式或过滤原理模式，或为二者的结合。

6.一种金属粉末制备方法，包括如下步骤：将雾化室抽真空、充气，进行气氛准备；金属在熔炼装置中熔化后形成金属熔体，金属熔体通过输液管、导管浇到雾化室内的雾化器上；经过雾化器进行雾化，形成雾状，雾状熔滴在雾化室中飞行、冷却、凝固形成粉末，粉末被送进气动分级器分级；气动分级后的粗粉通过中间仓进入筛分漏斗中，通过筛机进行机械筛分，得到成品粉；气动分级后的细粉被气流送入除尘器中除尘净化，净化后的气体进入平衡罐中，经高压离心风机驱动获得加速，通过列管换热器换热后分成两路，一路回到雾化室，一路进入气动分级器。

7.根据权利要求6所述的金属粉末制备方法，其特征在于：所述的金属为Sn、Pb、Bi、Sb、Ag、Cu、In、Zn、Al、Si、Ga、Ge、B、C、P、Ni、Ti、Cr、Mn、稀土元素或其合金。

8.根据权利要求6所述的金属粉末制备方法，其特征在于：所述的金属熔体在进入雾化器之前，还经过加热器和冷却器。

9.根据权利要求6所述的金属粉末制备方法，其特征在于：气氛准备时，所述充气采用的气体为氮气、氩气、氦气、氢气、氨气、空气和氧气中的一种或几种；雾化过程中，所述雾化室内的系统环境气氛压力为0～50KPa；所述雾化室中雾化区的氧含量为10～1000ppm；金属熔体雾化温度高于金属熔点20～180℃。

10.根据权利要求6所述的金属粉末制备方法，其特征在于：所述的粉末通过重力和气动输送被送进气动分级器；所述的气动分级器为鼠笼式离心分级器，鼠笼转速为200～3000rpm。

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