CN105290411A - 金属熔体雾化过程中降低粉末粒径和改变粉形状的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属熔体雾化过程中降低粉末粒径和改变粉形状的方法，在金属熔体由中间漏包进入雾化室的漏嘴处设有漏嘴头，所述漏嘴头上设有1个或多个孔洞，金属熔体经滤嘴头上的孔洞进入雾化室，被高压气体或高压水打击粉碎制得金属粉末。本发明在不改变原有流体的压力、流量和喷嘴结构，不改变雾化的产能的情况下，仅改变金属液体漏嘴结构，可有效降低金属粉末的粒径，平均粒径可降低至20-40μm，也可以用来制备片状、椭圆形片状等形状的粉末，解决了现有技术中需要进行后续加工才能获得片状粉末的问题。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金领域，具体涉及一种金属熔体雾化过程中降低粉末粒径和改变粉形状的方法，还涉及一种金属熔体雾化过程中降低粉末粒径和改变粉形状的雾化装置。
背景技术
雾化法是一种制备金属制粉的常用方法，该方法采用水或惰性气体击碎金属或合金熔体而制得粉末。以往的技术都是提高雾化流体压力和流量，采用特殊喷嘴(如高压喷嘴，超音速喷嘴，紧耦合喷嘴等)来实现，其技术复杂，能耗高。另外，金属熔体的气雾化过程中一般只能得到球形、类球形和复杂形状粉末，这类粉末大多数只能在粉末冶金制品中使用。雾化过程中很难获得片状粉末，片状粉末通过雾化粉末进行球磨、碾轧来获得，后续工艺复杂，能耗增加。
发明内容
本发明目的是提供一种金属熔体雾化过程，不改变原有流体的压力、流量和喷嘴结构，不改变雾化的产能，仅改变金属液体漏嘴结构，大幅降低金属粉末平均粒径或获取片状粉末的方法。
本发明的第一个方面是提供一种金属熔体雾化过程中降低粉末粒径和改变粉形状的方法，在金属熔体由中间漏包进入雾化室的漏嘴处设有漏嘴头，所述漏嘴头上设有1个或多个孔洞，金属熔体经滤嘴头上的孔洞进入雾化室，被高压气体或高压水打击粉碎制得金属粉末。
其中，所述孔洞可以为任意形状，例如圆形、椭球形、正方形、长方形、十字形、不规则图形等。
优选地，所述孔洞为多个，例如2-10个。
优选地，所述漏嘴头上设有多个圆孔，例如2-10个。
优选地，所述圆孔的直径为≤3mm。
优选地，所述孔洞为长方形，可以为1个或多个。
进一步优选地，所述长方形的长宽比为(1.5-5):1。
优选地，所述长方形的宽为≤4mm。
优选地，所述滤嘴头由Al2O3、ZrO2、BN或石墨制成。
优选地，所述金属粉末可以为Mg、Al、Fe、Ni、Cu、Ag、Cd、Sn、Pb、Co、Cr、Mn、Si、B、V或Nb金属粉末，或者也可以为Mg、Al、Fe、Ni、Cu、Ag、Cd、Sn、Pb、Co、Cr、Mn、Si、B、V和Nb中的两种或两种以上组成的合金粉末。
本发明的第二个方面是提供一种金属熔体雾化过程中降低粉末粒径和改变粉形状的雾化装置，包括容纳金属熔体的中间漏包和雾化室，所述中间漏包与雾化室之间设有容许金属熔体由中间漏包进入雾化室的漏嘴，所述漏嘴设有漏嘴头，所述漏嘴头上设有1个或多个孔洞。
其中，所述孔洞可以为任意形状，例如圆形、椭球形、正方形、长方形、十字形、不规则图形等。
优选地，所述孔洞为多个，例如2-10个。
优选地，所述漏嘴头上设有多个圆孔，例如2-10个。
优选地，所述圆孔的直径为1-10mm，优选为3-8mm。
优选地，所述孔洞为长方形，可以为1个或多个。
进一步优选地，所述长方形的长宽比为(1.5-5):1。
优选地，所述长方形的宽为1-5mm，更优选为2-4mm，更优选为2.5-3.5mm。
优选地，所述滤嘴头由Al2O3、ZrO2、BN或石墨制成。
本发明在不改变原有流体的压力、流量和喷嘴结构，不改变雾化的产能的情况下，仅改变金属液体漏嘴结构，可有效降低金属粉末的粒径，平均粒径可降低至20-40μm，也可以用来制备片状、椭圆形片状等形状的粉末，解决了现有技术中需要进行后续加工才能获得片状粉末的问题。
附图说明
图1为本发明提供的金属熔体雾化过程中降低粉末粒径和改变粉形状的雾化装置的结构示意图；
图2为漏嘴头的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图，结合具体的实施方式对本发明作进一步的描述，以更好地理解本发明。
实施例1
参照图1，一种金属熔体雾化过程中降低粉末粒径和改变粉形状的雾化装置，包括容纳金属熔体10的中间漏包20和雾化室，所述中间漏包20与雾化室之间设有容许金属熔体10由中间漏包20进入雾化室的漏嘴30，所述漏嘴30设有漏嘴头40，所述漏嘴头40上设有1个或多个孔洞。
所述孔洞可以为任意形状，例如圆形(图2a)、长方形(图2b、2c)、十字形(图2d)等。
采用图2a所示的漏嘴头40，在不改变金属液流柱面积的情况下，将原漏嘴的一个孔变成2—10个小孔，单孔的金属熔体柱直径变小，在雾化前预先被漏嘴头细化，雾化时熔体柱被流体柱充分破碎，使得粉末平均粒径大幅降低。采用图2b所示的漏嘴头40，金属熔体柱变成一个长方体，其长宽比为(1.5-5):1，金属液体柱被击碎后，变成薄片状液体，凝固后变成片状粉末和椭圆性片状粉末。当采用图2c所示的漏嘴头40，粉末变成微小的片状粉末。采用图2d所示的漏嘴头40，粉末变成特殊形状的粉末。
实施例2制备Sn粉末
采用现有技术制备Sn粉末，采用压力1.2Mpa、流量8m3/min氮气，通过环缝喷嘴制备Sn粉末，漏嘴孔径为5mm，金属液流量为15Kg/min，雾化粉末平均粒径为80μm。
同样采用相同压力和流量氮气，通过环缝喷嘴制备Sn粉，金属液流量相同，漏嘴头孔由现有技术中的一孔变6孔(图2a)，每个小孔的直径为2.1mm，雾化后粉末平均粒径为44μm。该工艺大幅度降低了Sn粉末平均粒径。
实施例3制备不锈钢粉末
采用现有技术制备不锈钢粉末，采用高压水雾化不锈钢粉末，水压为25MPa，流量为310L/min，使用环孔喷嘴，金属液流量为20kg/min，漏嘴孔为5.5mm，雾化粉末平均粒度为30μm。
采用相同流量，相同压力的高压水，使用环孔喷嘴，金属液流量为20kg/min，将漏嘴头孔由现有技术中的一孔变5孔，每个小孔的直径为2.5mm，雾化粉末平均粒度为20μm。
实施例4制备Fe-Si-Al粉末
采用现有技术制备Fe-Si-Al粉末，采用压力为3MPa，流量为10m3/min的氮气，通过环孔喷嘴制备Fe-Si-Al粉末，喷嘴孔径5mm，金属液流量为20kg/min，获得粉末的平均粒度为40μm，粉末形状为球形和类球形。粉末制成粉芯的磁性能为：抗直流跌落性能，在100奥斯特磁场强度下，保留电感量45％。
采用相同压力和相同流量的氮气，金属液体流量为20kg/min，金属漏嘴头的孔洞改为8mm×3.2mm长方形孔(图2b)，雾化得到扁平状和片状粉末，其中大部分粉末长宽比为7:4，厚度为10μm，粉末制成磁粉芯后其性能为：抗直流跌落性能，在100奥斯特磁场强度下，保留电感量58％以上，粉末的扁平化拓宽了气雾化的应用范围。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种金属熔体雾化过程中降低粉末粒径和改变粉形状的方法，其特征在于，在金属熔体由中间漏包进入雾化室的漏嘴处设有漏嘴头，所述漏嘴头上设有1个或多个孔洞，金属熔体经滤嘴头上的孔洞进入雾化室，被高压气体或高压水打击粉碎制得金属粉末。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述漏嘴头上设有多个圆孔，所述圆孔的直径为≤3mm。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述漏嘴头上设有2-10个圆孔。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔洞为长方形。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述长方形的长宽比为(1.5-5):1，所述长方形的宽为≤4mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔洞为任意形状。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤嘴头由Al2O3、ZrO2、BN或石墨制成。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属粉末为Mg、Al、Fe、Ni、Cu、Ag、Cd、Sn、Pb、Co、Cr、Mn、Si、B、V或Nb金属粉末，或者为Mg、Al、Fe、Ni、Cu、Ag、Cd、Sn、Pb、Co、Cr、Mn、Si、B、V和Nb中的两种或两种以上组成的合金粉末。
9.一种金属熔体雾化过程中降低粉末粒径和改变粉形状的雾化装置，其特征在于，包括容纳金属熔体的中间漏包和雾化室，所述中间漏包与雾化室之间设有容许金属熔体由中间漏包进入雾化室的漏嘴，所述漏嘴设有漏嘴头，所述漏嘴头上设有1个或多个孔洞。
10.根据权利要求9所述的雾化装置，其特征在于，所述孔洞为圆孔，所述漏嘴头上设有2-10个圆孔；或者，所述孔洞为长方形，所述长方形的长宽比为(1.5-5):1。
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