CN105817634A - 非转移弧等离子炬制取纳米、微米粒径金属粉体的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非转移弧等离子炬制取纳米、微米粒径金属粉体的设备，气化、雾化造粒室中设置等离子炬，送料装置的金属棒输出端伸入气化、雾化造粒室中，等离子炬与等离子炬的控制器连接；气化、雾化造粒室通过管道与过渡室连接，过渡室通过管道与设有粉体收集装置的粉体收集室连接，粉体收集室通过管道与粉体钝化室连接，粉体钝化室与粉体收集包装室连接；在粉体收集室中和/或粉体收集室与粉体钝化室之间的管道上，设置气体泵；在气化、雾化造粒室和/或过渡室上设置隔水层，隔水层与冷却泵连接；气化、雾化造粒室、过渡室为惰性气氛。本发明结构合理，能耗低，效率高。

Description

非转移弧等离子炬制取纳米、微米粒径金属粉体的设备
技术领域
本发明涉及一种非转移弧等离子炬制取纳米、微米粒径金属粉体的设备。
背景技术
现在能量产制备金属粉末（主要是微米级的，纳米级的还不具备）的方法，主要是机械法和物理化学法：
物理化学法是目前主要制备微米级的金属粉末的方法，这些方法存在一些严重缺点：金属粉末的粒径范围大，无法制备50μm以下包括纳米级的金属粉末材料；
雾化法属于机械制粉，一般是利用高压气体，高压液体或高效旋转的叶片，将用坩埚加电弧等方法获取的高温、高压熔融的金属或合金破碎成细小的液滴，然后收集冷凝而得到的金属粉末。这种方法存在无法做到纳米级的金属或合金粉末，且效率低，100μm以下的粉末收得率不高，成本相对较大等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构合理，能耗低，效率高的非转移弧等离子炬制取纳米、微米粒径金属粉体的设备。
本发明的技术解决方案是：
一种非转移弧等离子炬制取纳米、微米粒径金属粉体的设备，其特征是：包括气化、雾化造粒室，气化、雾化造粒室中设置等离子炬，送料装置的金属棒输出端伸入气化、雾化造粒室中，等离子炬与等离子炬的控制器连接；气化、雾化造粒室通过管道与过渡室连接，过渡室通过管道与设有粉体收集装置的粉体收集室连接，粉体收集室通过管道与粉体钝化室连接，粉体钝化室与粉体收集包装室连接；在粉体收集室中和/或粉体收集室与粉体钝化室之间的管道上，设置气体泵；在气化、雾化造粒室和/或过渡室上设置隔水层，隔水层与冷却泵连接；气化、雾化造粒室、过渡室为惰性气氛。
所述粉体收集装置为布袋式或电离式粉体收集装置。
粉体收集室为惰性气氛。
粉体收集包装室为惰性气氛。
本发明采用稳定可靠能产生2000℃~7000℃高温的非转移弧等离子炬和电源系统；采用可控的惰性气氛的造粒室（可以是微增压或微负压的）；通过控制金属气化（雾化）后的降温过程，获取所需纳米、微米粒径的金属粉体。
具有能耗低，效率高，至少可达到5kg/100KV/h以上的效率；粒径范围窄；流动性好，氧含量低（因全程在惰性气体保护下工作），金属粉体纯度高，提供什么样纯度的金属材料就能生产出同级别的纳米、微米粒径的金属粉体；全套设备可根据需要安装有氧传感器、压力传感器、温度传感器、流量传感器、气体传感器等，各部分的工作根据不同的工况，电传控制风机、阀门等执行机构，可以连续批量生产，设备维护费用低。
本发明可以将所需金属或合金直接气化（雾化）后收集，粒径可控，氧含量低。而原有的雾化法是将熔融后的金属经过气压、水压冲击形成破碎的细小液滴再收集，这样形成的金属粉体粒径大小差异大，还需经过再次分级筛分才能使用，制备效率低下。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是图1中等离子炬与送料装置机构关系示意图。
具体实施方式
一种非转移弧等离子炬制取纳米或微米粒径金属粉体的设备，包括气化、雾化造粒室10，气化、雾化造粒室中设置等离子炬7，送料装置12的金属棒输出端伸入气化、雾化造粒室中，等离子炬与等离子炬的控制器9连接；气化、雾化造粒室通过管道6与过渡室5连接，过渡室通过管道与设有粉体收集装置的粉体收集室4连接，粉体收集室通过管道与粉体钝化室1连接，粉体钝化室与粉体收集包装室3（可采用市售粉体包装机等形式）连接；在粉体收集室中和/或粉体收集室与粉体钝化室之间的管道上，设置气体泵2；在气化、雾化造粒室和/或过渡室上设置隔水层13，隔水层与冷却泵8连接；气化、雾化造粒室、过渡室为惰性气氛。
所述粉体收集装置为布袋式或电离式粉体收集装置。粉体收集室为惰性气氛。粉体收集包装室为惰性气氛。图中还有金属棒11。
工作过程：
一、向气化、雾化造粒室、过渡室（实现粒径控制）、粉体收集室充入惰性气体，置换出空气；
二、打开等离子炬的控制器，接通电源，点火等离子炬，待等离子炬高温区稳定到所需温度和范围；
三、选取所需制备纳米、微米粒径粉体的金属棒料或合金棒（L:300~2000mm），放置于送料装置内，由送料装置送料逐步接近高温区，熔融和气化（雾化）金属棒或合金棒，用旋转的离心速度甩出金属分子结构到气化（雾化）造粒室内；
四、打开风机抽取气化（雾化）后含金属粉体的气体进入过渡室，通过控制降温的速率，制取所需粒径的金属粉体到粉体收集装置、粉体钝化室、粉体收集包装室。

Claims (4)

1.一种非转移弧等离子炬制取纳米、微米粒径金属粉体的设备，其特征是：包括气化、雾化造粒室，气化、雾化造粒室中设置等离子炬，送料装置的金属棒输出端伸入气化、雾化造粒室中，等离子炬与等离子炬的控制器连接；气化、雾化造粒室通过管道与过渡室连接，过渡室通过管道与设有粉体收集装置的粉体收集室连接，粉体收集室通过管道与粉体钝化室连接，粉体钝化室与粉体收集包装室连接；在粉体收集室中和/或粉体收集室与粉体钝化室之间的管道上，设置气体泵；在气化、雾化造粒室和/或过渡室上设置隔水层，隔水层与冷却泵连接；气化、雾化造粒室、过渡室为惰性气氛。
2.根据权利要求1所述的非转移弧等离子炬制取纳米、微米粒径金属粉体的设备，其特征是：所述粉体收集装置为布袋式或电离式粉体收集装置。
3.根据权利要求1或2所述的非转移弧等离子炬制取纳米、微米粒径金属粉体的设备，其特征是：粉体收集室为惰性气氛。
4.根据权利要求1或2所述的非转移弧等离子炬制取纳米、微米粒径金属粉体的设备，其特征是：粉体收集包装室为惰性气氛。
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