CN105312587A - 一种制备金属粉末用离心雾化装置 - Google Patents

Abstract

一种制备金属粉末用离心雾化装置，雾化罐接有地线，雾化罐上方有储料仓，金属丝通过储料仓与直流电源相接；雾化罐内上部有滚轮矫直器；矫直器下方有离心装置；离心装置有感应加热的转盘，转盘轴线与金属丝轴线重合，转盘通过支撑轴与转向减速器相接，转向减速器通过磁流体密封装置与罐外高速电机连接，雾化罐设有收粉装置。用该装置制备金属粉末，金属丝在真空雾化罐内熔化，不与空气接触，避免了金属液氧化，金属利用率高；金属液不与耐火材料接触，避免非金属夹杂污染，可生产高纯度金属粉末；金属粉末颗粒形状和尺寸易于控制，可获得形状接近球形、尺寸分布窄的粉体颗粒，特别适合3D打印用。

Description

一种制备金属粉末用离心雾化装置

技术领域

本发明涉及金属粉末的制取，特别是一种制备多种金属或合金粉末用的离心雾化装置。

背景技术

近年来，许多新材料包括非平衡材料的发展，得益于先进的雾化粉末制备技术的发展。雾化技术可以生产大多数金属粉末，除难熔金属粉末以外，一般单质金属粉末和合金粉末都可以用这种技术制备。雾化技术将传统合金熔炼与粉末冶金相结合，为制备普通材料和特殊微观结构和性能要求的材料提供了重要方法。

目前，国内外制备金属粉末用的离心雾化装置包括雾化室，雾化室上方有坩埚，坩埚底部通过输液杆与置于物化室内的出液嘴相接，出液嘴与雾化盘相对应。由坩埚将金属溶化后，通过输液杆和出液嘴流到高速旋转的雾化盘上，在惰性气体保护下，金属溶液从雾化盘边缘甩出，形成金属粉末。

用这种离心雾化装置制备金属粉末存在以下问题：

1、坩埚中的金属溶液因暴露在空气中，表面会被氧化，导致金属利用率降低；

2、金属溶液与构成坩埚的耐火材料接触，产生非金属夹杂物污染，导致制备的金属粉末纯度降低。

3、金属粉末颗粒的形状和尺寸较难控制，通常获得的颗粒形状不够规则，粉体尺寸分布较宽。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种金属不易氧化、利用率高、金属粉末纯度高、所制得的粉体颗粒接近球形的制备金属粉末用离心雾化装置。

为实现上述目的，本发明提供的制备金属粉末用离心雾化装置，包括雾化罐，雾化罐接有地线；在雾化罐上方有储存金属丝的储料仓，金属丝通过储料仓与直流电源相接；雾化罐内上部有用于矫直和驱动金属丝的滚轮矫直器；在矫直器下方有离心装置；雾化罐设有收粉装置。

所述储料仓包括壳体，壳体的下端通过陶瓷绝缘密封垫片与底座相接，底座与罐体顶部密封连接，壳体内有金属丝盘，金属丝缠绕在该金属丝盘上，金属丝通过壳体与直流电源相接。

所述离心装置包括转盘，转盘的轴线与金属丝轴线重合，转盘通过转盘支撑轴与转向减速箱内的转向转速器相接，转向转速器通过磁流体密封装置与雾化罐外部的高速电机连接，转盘设有感应加热装置。

所述感应加热装置由高温绝缘电缆绕制的电磁感应加热线圈组成，电磁感应加热线圈与转盘支撑轴间有15mm间隙，电磁感应加热线圈通过与罐体密封连接的进线管和出线管与外部供电电源相接。

所述转向减速箱采用水冷，外部冷却水从与罐体密封连接的进水管通入包围转向减速箱轴承室的环形通道，从与罐体密封连接的出水管流出。

所述滚轮矫直器采用陶瓷绝缘滚轮。

所述收粉装置包括安装在雾化罐下端的收粉罐和安装在雾化罐侧部的旋风收粉器中的一种或两种；其中旋风收粉器的进气口通过冷凝器和循环风机与雾化罐的上端相接，旋风收粉器的排气口与雾化罐的下端相接。

用本发明离心雾化装置制备金属粉末，利用真空系统将雾化罐抽真空，储料仓中的金属丝由滚轮矫直器驱动在带电状态下自动进给，由高速电机驱动被感应加热的带电转盘高速转动，靠转盘与金属丝间产生的电弧将金属丝料熔化成金属液，并滴落在转盘上，在离心作用下形成球形金属(或合金)粉末颗粒，最后由收粉罐或旋风收粉器进行收集。

与现有技术相比较，本发明的优点是：

1、金属丝在真空雾化罐内熔化，不与空气接触，避免了金属液的氧化，使金属的利用率提高。

2、金属熔液不与耐火材料接触，避免了非金属夹杂物污染，可生产高纯度金属粉末。

3、金属粉末颗粒的形状和尺寸易于控制，可获得形状接近球形的粉体颗粒，且粉体颗粒尺寸分布窄，特别适合做3D打印用金属粉体。

4、装置结构简单，使用操作简便，性能安全可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2是图1中离心装置的结构示意图；

图3是图1中储料仓结构示意图。

图中：1收粉罐；2雾化罐；3离心装置，3-1转向减速箱，3-2进水管，3-3进线管，3-4磁流体密封装置，3-5转盘，3-6感应加热装置，3-7转盘支撑轴，3-8出线管，3-9出水管，4高速电机，5滚轮矫直器，6储料仓，6-1底座，6-2陶瓷绝缘密封垫片，6-3金属丝，6-4(储料仓)壳体，6-5金属丝盘，7循环风机，8抽气孔，9冷凝器，10旋风收粉器。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本实施例离心雾化装置，其雾化罐2的罐壁采用水冷套的冷却方式，上端有供真空系统抽真空用的抽气孔8。在雾化罐的正上方安装盛放金属丝料6-3的储料仓6，储料仓的壳体6-4下端通过陶瓷绝缘密封垫片6-2与和罐体顶部密封连接的底座6-1相接，壳体内安装有金属丝盘6-5，金属丝材6-3缠绕在该金属丝盘上，壳体与直流电源的相接，通过金属丝盘使金属丝材带电。

在雾化罐内上部通过罐壁安装由陶瓷绝缘滚轮构成的滚轮矫直器5。在矫直器的下方安装离心装置3。离心装置包括转盘3-5。转盘通过转盘支撑轴3-7与转向减速箱3-1内的转向减速器(未图示)相接，转向减速器与雾化罐外部的高速电机4连接，高速电机的输出轴与雾化罐采用磁流体密封装置3-4密封。转向减速箱采用水冷，外部冷却水从与罐体密封连接的进水管3-2通入包围转向减速箱轴承室的环形通道，从与罐体密封连接的出水管3-9流出。转盘设有感应加热装置3-6，感应加热装置由高温绝缘电缆绕制的电磁感应加热线圈构成，与转盘支撑轴保持15mm的安全间隙，确保二者绝缘，电磁感应加热线圈通过与罐体密封连接的进线管3-3和出线管3-8由外部供电；转盘的轴线与由矫直器校直的金属丝轴线高度重合，转盘的上表面与金属丝的下端保持5mm的距离，以确保起弧；

在雾化罐上同时安装收粉罐1和旋风收粉器10两种收粉装置。其中收粉罐安装在雾化罐的下端，带有开关阀门。旋风收粉器安装在雾化罐侧部，其进气口通过冷凝器9和循环风机7与雾化罐的上端相接，旋风收粉器的排气口与雾化罐的下端相接。用旋风收粉器可对金属粉末按颗粒大小进行分级收集。

使用上述离心雾化装置制备金属粉末，包括以下操作步骤：

1、将料仓中绕在金属丝盘上的金属丝引入雾化罐内的滚轮矫直器上，使金属丝下端与转盘上表面保持设定距离，金属丝在滚轮矫直器驱动下能自动进给；

2、利用由ZJP-600罗茨泵、2X-70选片泵和气动挡板阀组成的真空系统将雾化罐抽真空，使其达到一定真空度；

3、启动高速电机，驱动转盘到设定转速；将转盘感应加热；使自动进给的带电金属丝与转盘之间产生电弧，将金属丝熔化成金属液，滴落在转盘上，在转盘离心力作用下形成金属(或合金)粉末颗粒，落到雾化罐底部；

4、在雾化罐观察窗口观测到金属丝耗尽时，停止高速电机；

5、使用雾化罐下端的收粉罐收集金属粉末，或启动循环风机，使用旋风收粉器分级收集金属粉末。

Claims (7)

1.一种制备金属粉末用离心雾化装置，包括雾化罐(2)；其特征在于：所述雾化罐接有地线；在雾化罐上方有储存金属丝(6-3)的储料仓(6)，金属丝通过储料仓与直流电源相接；雾化罐内上部有用于矫直和驱动金属丝的滚轮矫直器(5)；在矫直器下方有离心装置(3)；雾化罐设有收粉装置。

2.根据权利要求1所述的制备金属粉末用离心雾化装置，其特征在于：所述储料仓(6)包括壳体(6-4)，壳体的下端通过陶瓷绝缘密封垫片(6-2)与底座(6-1)相接，底座与罐体顶部密封连接，壳体内有金属丝盘(6-5)，金属丝(6-3)缠绕在该金属丝盘上，金属丝通过壳体与直流电源相接。

3.根据权利要求1所述的制备金属粉末用离心雾化装置，其特征在于：所述离心装置(3)包括转盘(3-5)，转盘的轴线与金属丝轴线重合，转盘通过转盘支撑轴(3-7)与转向减速箱(3-1)内的转向转速器相接，转向转速器通过磁流体密封装置(3-4)与雾化罐外部的高速电机(4)连接，转盘设有感应加热装置(3-6)。

4.根据权利要求3所述的制备金属粉末用离心雾化装置，其特征在于：所述感应加热装置(3-6)由高温绝缘电缆绕制的电磁感应加热线圈组成，电磁感应加热线圈与转盘支撑轴(3-7)间有15mm间隙，电磁感应加热线圈通过与罐体密封连接的进线管(3-3)和出线管(3-8)与外部供电电源相接。

5.根据权利要求3或4所述的制备金属粉末用离心雾化装置，其特征在于：所述转向减速箱(3-1)采用水冷，外部冷却水从与罐体密封连接的进水管(3-2)通入包围转向减速箱轴承室的环形通道，从与罐体密封连接的出水管(3-9)流出。

6.根据权利要求1所述的制备金属粉末用离心雾化装置，其特征在于：所述滚轮矫直器(5)采用陶瓷绝缘滚轮。

7.根据权利要求1所述的制备金属粉末用离心雾化装置，其特征在于：所述收粉装置包括安装在雾化罐下端的收粉罐(1)和安装在雾化罐侧部的旋风收粉器(10)中的一种或两种；其中旋风收粉器的进气口通过冷凝器(9)和循环风机(7)与雾化罐(2)的上端相接，旋风收粉器(10)的排气口与雾化罐(2)的下端相接。