CN106363188A - 一种形成稳定的金属液流的装置 - Google Patents

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Abstract

一种形成稳定的金属液流的装置，包括冷坩埚、第一感应器、第二感应器；冷坩埚的顶部开口，底部中央开设有一个底孔；第一感应器环绕地安装在冷坩埚的外面；第二感应器安装在冷坩埚的底部的下方，第二感应器环绕在底孔外呈“Y”形或“T”形设置。本发明形成稳定的金属液流的装置，可以生产出满足3D打印用的金属粉末。

Description

一种形成稳定的金属液流的装置
技术领域
本发明涉及一种在金属粉末的生产工艺中应用到的可以形成稳定的金属液流的装置。
背景技术
现有技术中，金属粉末的生产方法包括金属熔化、形成稳定的金属液流、气雾化制粉三个步骤。
现有技术中，形成金属液流有以下两种方式：方式1、直接加热金属棒材，使其熔化形成金属液流；方式2、感应加热后浇到坩埚的中间包里，类似漏斗方式，形成金属液流。
上述方式1没有过热度，液流不易控制，方式2不适合活泼金属，造成材料本身的污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：克服现有的金属粉末的生产方法中形成稳定的金属液流时的缺陷，提供一种形成稳定的金属液流的装置，可以生产出满足3D打印用的金属粉末。
为了解决上述技术问题，本发明提出下列技术方案：一种形成稳定的金属液流的装置包括冷坩埚、第一感应器、第二感应器；冷坩埚的顶部开口、底部被封闭；冷坩埚的底部中央开设有一个底孔；第一感应器环绕地安装在冷坩埚的外面；第二感应器安装在冷坩埚的底部的下方，第二感应器环绕在底孔外呈“Y”形或“T”形设置。
上述技术方案的进一步限定在于，第一感应器的电源采用并联震荡的方式，其电源频率为10~12KHz；第二感应器的电源采用串联震荡的方式，其电源频率为200~300KHz。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明中，用第二感应器（磁控开关）控制金属液流，没有直接接触金属熔液，不会有污染，并且可以进一步加热金属熔液，提高金属熔液的过热度，有利于生产粒度更细小的粉末。
附图说明
图1是本发明金属熔液未从底孔流出时的示意图。
图2是本发明金属熔液从底孔流出时的示意图。
图3是本发明第二实施例的示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图2，一种形成稳定的金属液流的装置，包括冷坩埚1、第一感应器2、第二感应器3。
冷坩埚1的顶部开口、底部被封闭。
冷坩埚1的底部中央开设有一个底孔12。
第一感应器2环绕地安装在冷坩埚1的外面。
第二感应器3安装在冷坩埚1的底部的下方。
第二感应器3环绕在底孔12外呈“Y”形设置。
上述装置应用在金属粉末的生产方法中，上述生产方法包括以下步骤：
步骤1：金属熔化：应用冷坩埚真空悬浮感应熔炼方法，把金属棒材（图未示）放入冷坩埚1中，第一感应器2提供热源及悬浮力使金属棒材熔化形成金属熔液100，金属溶液100与冷坩埚1不接触或弹性接触，同时有电磁搅拌作用，使不同金属间成分更加均匀；
步骤2：形成稳定的金属液流：在金属熔液100达到一定过热度后，降低第一感应器2和第二感应器3的功率，金属熔液100在重力下从底孔12流出后形成金属液流200，金属液流200受到第二感应器3的磁力，进一步加热金属溶液100并约束金属液流200的直径，使金属液流200按照一定流速和一定直径稳定流出，通过调节第二感应器3的功率，达到控制金属液流100的直径和流速的目的；
在金属熔化过程中，第一感应器2提供热源及悬浮力使金属熔化，同时为避免金属熔液100在重力下从冷坩埚1的底孔12流出，在冷坩埚1的底部设置有第二感应器3（磁控开关），第二感应器3呈“Y”形设置，可以加大冷坩埚1底部金属液流200向上的力。
为了使第一感应器2和第二感应器3互相干扰，第一感应器2的电源采用并联震荡的方式，其电源频率为10~12KHz, 第二感应器3的电源采用串联震荡的方式，其电源频率为200~300KHz。
步骤3：气雾化制粉：用高压气体吹向金属液流200，形成小液滴，冷却后形成金属粉。
本发明采用冷坩埚真空悬浮感应熔炼的方式加热金属，并在坩埚底部加上磁控开关和气雾化制粉方式结合的方法，可以生产出满足3D打印用的金属粉末，此种制粉工艺和方法在国内外没有先例。
本发明金属粉末的生产方法的优势介绍如下：
以钛和钛合金为例：钛和钛合金是最重要的基本材料之一，但是钛非常活泼，传统坩埚在高温下都与钛发生反应。所以熔炼钛必须使用水冷铜坩埚。传统技术用真空自耗电弧炉制备钛锭，它必须事先将钛原料和合金料混合压制成电极。将悬浮熔炼技术用于钛和钛合金的熔炼，就可以使用任何形态的原料，而且容易熔炼成分均匀的合金 。
高端金属粉如3D打印用的金属粉末对粉末的含氧量、球形度、粒度有要求，适合3D打印用的钛粉基本靠国外进口。
现有技术中，金属熔化还有以下三种方式：方式1、电弧熔炼，将金属或合金料混合压制成电极，靠电弧产生高温，使金属逐步熔化；方式2、感应熔炼，冷坩埚感应加热，金属溶液与坩埚接触产生一个凝壳，其余部分熔化；方式3、不用坩埚，直接用感应器加热事先做好的金属棒材靠电磁感应加热。
上述方式1、方式3需要先将金属材料制成棒材，增加了一个工艺，造成成本增加，材料污染的概率增加，方式2会形成一个金属凝壳，浪费原材料，方式1、2、3做合金没有搅拌作用，合金成分不均匀。用本发明的方法可以解决上面问题，对原材料形状没有特殊要求，有电磁搅拌作用，使得合金成分化，最重要的一点是，可以提高金属熔液100的过热度。在制粉过程中，金属熔液100的过热度的提高，可以使金属熔液粘度降低，使金属粉末更细。
现有技术中，形成稳定的金属液流还有以下两种方式：方式1、直接加热金属棒材，使其熔化形成金属液流；方式2、感应加热后浇到坩埚的中间包里，类似漏斗方式，形成金属液流。
上述方式1没有过热度，液流不易控制，方式2不适合活泼金属，造成材料本身的污染。用本发明的方法，可以避免上述问题。用第二感应器3（磁控开关）控制金属液流200，没有直接接触金属熔液100，不会有污染，并且可以进一步加热金属熔液100，提高金属熔液100的过热度，有利于生产粒度更细小的粉末。
本发明金属粉末的生产方法，把悬浮熔炼技术与液流控制技术和传统制粉技术相结合，生产出满足3D打印等行业对金属粉末的高标准的高要求。
在另一个实施例中，把第二感应器3环绕在底孔12外呈“T”形设置，如图3所示，其它结构都与第一实施例相同。

Claims (2)

1.一种形成稳定的金属液流的装置，其特征在于，其包括冷坩埚、第一感应器、第二感应器；
冷坩埚的顶部开口，底部中央开设有一个底孔；
第一感应器环绕地安装在冷坩埚的外面；
第二感应器安装在冷坩埚的底部的下方，第二感应器环绕在底孔外呈“Y”形或“T”形设置。
2.根据权利要求1所述的形成稳定的金属液流的装置，其特征在于，第一感应器的电源采用并联震荡的方式，其电源频率为10~12KHz；第二感应器的电源采用串联震荡的方式，其电源频率为200~300 KHz。
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