CN107896414A - 一种层流等离子球化方法 - Google Patents

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李向阳
李露
陈千智
李林
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    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
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Abstract

本发明公开了一种层流等离子球化方法，本发明的等离子炬采用层流等离子炬，并将待处理的粉末和保护气体直接送入到等离子炬的中心，利用层流等离子炬中心的高温对待处理粉末进行加热处理，同时利用层流等离子炬温度阶梯大、降温迅速的特点对处理后的粉末进行快速降温；采用本发明能够大大提高粉末的球化质量和球化效率，在等离子喷涂等领域具有较大的应用前景。

Description

一种层流等离子球化方法
技术领域
本发明涉及层流等离子球化技术领域，具体涉及一种层流等离子球化方法。
背景技术
等离子球化技术是指靠直流电源来产生等离子体，进而产生高温等离子炬，以惰性气体为载体，将粉体送入等离子炬，使大颗粒表面熔融，使小颗粒整体熔融，形成熔滴；熔滴因表面张力而收缩形成球状，在极高的温度梯度下，快速冷却，将冷却球形固定下来从而获得球形颗粒；经过球化处理后的粉末具有以下优点：1、粉末表面积最小、表面光洁，因此粉末具有充填性和流动性好，不易桥接等优点；2、堆积密实，填充量可达到最高，孔隙率低，且充填均匀一致，制备出的零件具有极好的尺寸重复性，产品质量稳定；3、各向同性好、应力应变均匀、颗粒强度大，因此制品应力集中度小，强度高；4、粉末摩擦系数小，成模流动性好，对模具的磨损也小；5、粉末在固相烧结中接触点多，烧结收缩小，强度等性能优于角型粉；但是现有技术中的粉末球化技术由于采用的等离子炬稳定性较差，造成粉体球化效果不稳定。
公开号为CN203678372U的中国实用新型专利于2014年7月2日公开了一种利用交流等离子体球化粉体的设备及系统，包括放电室、电感线圈和与所述放电室的底部连通的热交换室；所述放电室包括顶盖、伸入所述放电室内的粉体进料管以及绕有所述电感线圈的圆柱形放电室侧壁；所述热交换室包括热交换室侧壁和位于所述热交换室底部的球形粉出口；在所述放电室内设有工作气体进气管，在所述放电室侧壁上设有保护气体进气管，所述顶盖、放电室侧壁以及热交换室侧壁内均设有冷却腔。
发明内容
针对现有技术中存在的粉末等离子球化效果差的缺陷，本发明公开了一种层流等离子球化方法，本发明具有球化效果好、处理效率高等优点。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
一种层流等离子球化方法，其特征在于：包括以下步骤
A、将保护气和待球化粉末在真空环境中均匀混合，形成混合气体。
B、打开层流等离子炬发射装置，并将步骤A形成的混合气体送入到层流等离子炬中心，并使混合气体从层流等离子炬中穿过层流等离子火焰喷出。
C、将经步骤B处理后的混合气体送入到真空环境中进行冷却处理。
D、将经步骤C处理后的混合气体送入到分离系统中，将保护气和球化粉末相互分离，从而得到纯净的球化粉末。
所述步骤A中的保护气为氩气、氮气或氩气和氮气的混合气体。
所述步骤B中层流等离子炬的中心温度不低于18000K。
所述步骤C中混合气体在惰性气体环境中进行冷却。
所述步骤C中混合气体冷却后的温度为25℃-35℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明将待球化的粉末直接通入到层流等离子发射装置的中心，使待球化粉末穿过层流等离子火焰的中心射出，从而通过层流等离子火焰使粉末的表面快速熔融，形成熔滴，再利用层流等离子火焰温度逐步降低的特性对球化粉末形成的熔滴进行快速的逐步冷却，避免了熔融状态下的粉末表面出现大面积的氧化，既提高了粉末的球化质量，同时还提高了对粉末材料的球化效率。
2、本发明采用氩气、氮气或氮气和氩气的混合气体为保护气体，排出粉末焚烧环境中的氧气，避免高温状态下的粉末发生氧化反应，从而提高球化粉末的质量。
3、本发明的层流等离子炬的中心温度不低于18000K，保证在较短的接触时间内粉末能够快速熔融，提高球化效率。
4、本发明在惰性气体的环境中对球化后的粉末进行冷却，避免球化粉末与氧气在高温条件下发生氧化反应，提高球化粉末的质量。
具体实施例
下面将通过具体实施例对本发明做进一步说明：
实施例1
本实施例作为本发明的最佳实施例，其公开了一种层流等离子球化方法，包括以下步骤：
A、将保护气和待球化粉末分别通入到混合室混合均匀，形成混合气体。
B、打开层流等离子炬发射装置，并将步骤A形成的混合气体送入到层流等离子炬中心，并使混合气体从层流等离子炬中穿过层流等离子火焰喷出。
C、经步骤B处理后的球化粉末随同保护气一同进入到冷却室冷却降温。
D、经步骤C处理后的球化粉末和保护气被排出，并通过滤网等设备将保护气和球化粉末相互分离，从而得到纯净的球化粉末。
实施例2
本实施例作为本发明的最佳实施例，其公开了一种层流等离子球化方法，包括以下步骤：
A、将保护气和待球化粉末分别通入到混合室混合均匀，形成混合气体。
B、打开层流等离子炬发射装置，并将步骤A形成的混合气体送入到层流等离子炬中心，并使混合气体从层流等离子炬中穿过层流等离子火焰喷出。
C、经步骤B处理后的球化粉末随同保护气一同进入到冷却室冷却降温。
D、经步骤C处理后的球化粉末和保护气被排出，并通过滤网等设备将保护气和球化粉末相互分离，从而得到纯净的球化粉末。
所述步骤A中的保护气为氩气、氮气或氩气和氮气的混合气体。
实施例3
本实施例作为本发明的最佳实施例，其公开了一种层流等离子球化方法，包括以下步骤：
A、将保护气和待球化粉末分别通入到混合室混合均匀，形成混合气体。
B、打开层流等离子炬发射装置，并将步骤A形成的混合气体送入到层流等离子炬中心，并使混合气体从层流等离子炬中穿过层流等离子火焰喷出。
C、经步骤B处理后的球化粉末随同保护气一同进入到冷却室冷却降温。
D、经步骤C处理后的球化粉末和保护气被排出，并通过滤网等设备将保护气和球化粉末相互分离，从而得到纯净的球化粉末。
所述步骤A中的保护气为氩气、氮气或氩气和氮气的混合气体。
所述步骤B中层流等离子炬的中心温度不低于18000K。
所述步骤C中混合气体冷却后的温度为25℃。
实施例4
本实施例作为本发明的最佳实施例，其公开了一种层流等离子球化方法，包括以下步骤：
A、将保护气和待球化粉末分别通入到混合室混合均匀，形成混合气体。
B、打开层流等离子炬发射装置，并将步骤A形成的混合气体送入到层流等离子炬中心，并使混合气体从层流等离子炬中穿过层流等离子火焰喷出。
C、经步骤B处理后的球化粉末随同保护气一同进入到冷却室冷却降温。
D、经步骤C处理后的球化粉末和保护气被排出，并通过滤网等设备将保护气和球化粉末相互分离，从而得到纯净的球化粉末。
所述步骤A中的保护气为氩气、氮气或氩气和氮气的混合气体。
所述步骤B中层流等离子炬的中心温度不低于18000K。
所述步骤C中混合气体冷却后的温度为35℃。
本发明的原理：通过将待球化粉末从层流等离子火炬的中心喷出，提高待球化粉末与层流等离子火炬的接触面积，同时利用层流等离子炬中心火焰温度高的特点使待球化粉末快速熔融；由于层流等离子还具有温度梯度大的特点，因此从层流等离子火炬中喷射出的球化粉末能够快速冷却，有利于球化粉末表面的快速凝固、避免粉末表面的氧化，从而提高球化粉末的质量和球化效率。

Claims (5)

1.一种层流等离子球化方法，其特征在于：包括以下步骤：
将保护气和待球化粉末分别通入到混合室混合均匀，形成混合气体；
将步骤A形成的混合气体通过送料器送入到层流等离子火焰发生器的中心位置，并打开层流等离子火焰发生器；
经步骤B处理后的球化粉末随同保护气一同进入到冷却室冷却降温；
经步骤C处理后的球化粉末和保护气被排出，并通过滤网等设备将保护气和球化粉末相互分离，从而得到纯净的球化粉末。
2.根据权利要求1所示的一种层流等离子球化方法，其特征在于：所述步骤A中的保护气为氩气、氮气或氩气和氮气的混合气体。
3.根据权利要求1所述的一种层流等离子球化方法，其特征在于：所述步骤B中层流等离子炬的中心温度不低于18000K。
4.根据权利要求1所述的一种层流等离子球化方法，其特征在于：所述步骤C中混合气体在惰性气体环境中进行冷却。
5.根据权利要求1所述的一种层流等离子球化方法，其特征在于：所述步骤C中混合气体冷却后的温度为25℃-35℃。
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