CN108746652A - 一种金属粉末的制备装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属粉末的制备装置，包括反应炉体、过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器、收集器、真空泵、变频气泵和储气罐，在等离子电源的作用下，等离子枪和原料之间产生等离子炬，坩埚中的原料被等离子炬快速气化，并在循环气流的携带下，以金属蒸汽的形式依次进入过渡冷却器和猝冷冷却器中，并在猝冷冷却器中与常温的惰性气体碰撞形成金属粉末，之后继续在循环气流的带动下进入旋风分离器中，其中，金属粉末中粒径大于阈值的粉末留在旋风分离器中，粒径小于阈值的粉末在循环气流的带动下进入所述收集器中。本发明中的目的是提供一种生产产量大、金属粉末粒径可控、操作简单和节能高效的超细金属粉末制备方法及装置。

Description

一种金属粉末的制备装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属粉末的制备，具体涉及一种金属粉末的制备装置及其制备方法。

背景技术

超细金属粉末指的是亚微米、纳米级金属粉末；由于超细金属粉体特有的高表面活性使其具备特有的电、磁、光催化和化学催化等性能，球形超细金属粉末因为流动性好，目前广泛应用于锂电池、MLCC电容、大规模集成电路、隐身吸波材料、高性能磁记录材料、氢能源、3D打印、润滑添加剂以及各种高端金属复合材料等方面。

球形超细金属粉末制备主要有机械球磨法、雾化法、化学气相沉积法和物理气相法，球磨法缺点是粉末纯度低、粒径分布宽、环境污染大，雾化法缺点是只能制备几十微米以上级别的超细金属粉末，并且球形化低。目前，国外采用化学气相沉积法生产超细金属粉末，这种工艺制备方法不可避免带来污染物的排放；相比较而言，物理气相法制备的超细粉体具有纯度高、球形度高、容易分散等特点，并且不会带来环境污染，物理气相法主要采用热等离子法和激光法等，等离子转移弧作为热等离子法的一种，由于具有温度梯度大，金属粒子容易成核和长大等特点，越来越受到普遍关注。近年来，国内已经开始开发等离子转移弧装备来制备超细粉体，并制备出超细金属粉末。但在具体使用中还存在着诸多缺陷，比如国内发明专利CN100457339C提到的纳米金属粉体生产装置只能在真空条件下操作，并且没有粒子控制装置，纳米粉末产量低，粒子粒度分布难以控制，不能满足大规模工业化量产需求。再比如实用新型专利CN2488622Y提到的一种转移弧制备金属粉末的装置，消耗气体大，并提出改变粒子控制器的长度影响粒子的生长，实际操作难度大。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产产量大、金属粉末粒径可控、操作简单和节能高效的超细金属粉末制备方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种金属粉末的制备装置，包括反应炉体、过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器、收集器、真空泵、变频气泵和储气罐，所述反应炉体包括反应炉体载气进口和反应炉体载气出口，且所述反应炉体载气出口连接所述过渡冷却器的一端；所述过渡冷却器的另一端连接所述猝冷冷却器的一端，所述猝冷冷却器的另一端连接所述旋风分离器，所述旋风分离器的另一端连接所述收集器，所述收集器的另一端连接所述真空泵和所述变频气泵，所述变频气泵的另一端通过单向阀连接所述储气罐，所述储气罐另一端分别连接所述反应炉体中的等离子枪、过渡冷却器和猝冷冷却器，并向其中通入惰性气体；

其中，所述反应炉体中包括坩埚，所述坩埚连接加料机，所述加料机用于向所述坩埚中添加原料，所述坩埚的下表面为石墨电极，所述坩埚的正上方安装等离子枪，所述等离子枪和所述石墨电极分别连接等离子电源的正负极，且所述等离子电源、等离子枪、坩埚中的原料以及石墨电极通电之后形成导电回路，所述坩埚上方高于原料的两侧分别为坩埚进气口和坩埚出气口，所述坩埚进气口连接所述反应炉体载气进口，所述坩埚出气口连接所述反应炉体载气出口；

所述过渡冷却器的表面缠绕过渡冷却器输气管，所述过渡冷却器输气管的进气口连接所述储气罐，出气口连接所述反应炉体的载气进气口；

所述猝冷冷却器包括位于所述猝冷冷却器中心的猝冷腔室和围绕所述猝冷腔室的至少一个气体导流管，其中，所述气体导流管为水平方向的管道，且所述气体导流管中均匀分布气孔，所述气体导流管的进气口连接所述储气罐，所述气孔使得所述气体导流管中的惰性气体进入所述猝冷腔室中；

当所述变频气泵开启时，所述反应炉体中的惰性气体在变频气泵的作用下，依次经过所述过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器、收集器，再经过变频气泵进入所述储气罐中，形成惰性气体的循环气流，此时，在所述等离子电源的作用下，所述等离子枪和所述原料之间产生等离子炬，坩埚中的原料被等离子炬快速气化，并在循环气流的携带下，以金属蒸汽的形式依次进入所述过渡冷却器和猝冷冷却器中，并在猝冷冷却器中与常温的惰性气体碰撞形成金属粉末，之后继续在循环气流的带动下进入所述旋风分离器中，其中，金属粉末中粒径大于阈值的粉末留在所述旋风分离器中，粒径小于阈值的粉末在循环气流的带动下进入所述收集器中。

进一步地，所述过渡冷却器的表面覆盖保温材料，所述过渡冷却器输气管缠绕在所述过渡冷却器与保温材料之间。

进一步地，所述气体导流管中气孔的出口方向以0-45度倾角朝向所述过渡冷却器，所述气孔的直径为0.1-1毫米。

进一步地，所述收集器至少安装一个用作气固分离的滤筒，滤筒的上端安装脉冲气体单元，所述脉冲气体单元连接所述储气罐，在所述脉冲气体单元的入口处安装脉冲电磁阀，所述储气罐中的惰性气体经过所述脉冲电磁阀变为脉冲气体。

进一步地，所述储气罐与所述等离子枪、过渡冷却器输气管、气体导流管和脉冲气体单元之间安装流量计和压力表。

进一步地，所述收集器和变频气泵之间安装热交换器。

进一步地，所述旋风分离器和收集器之间安装在线粒子控制器，所述在线粒子控制器包括激光粒度仪、取样通道和信息反馈单元，所述取样通道对将要进入所述收集器的金属粉末进行取样，并通过所述激光粒度仪检测取样金属粉末的粒度，并将检测结构传输至所述信息反馈单元中。

进一步地，所述信息反馈单元连接PLC控制器，所述PLC控制器通过控制所述等离子电源的电压以及所述反应炉体中的压力调节金属粉末的粒径。

进一步地，所述坩埚为双层结构，其中，所述坩埚的外层为石墨，内层上方是陶瓷圆筒，内层下方底部中空，且连接石墨电极，所述陶瓷圆筒的材料选用氧化铝、氧化镁，氮化硼、氧化锆中的一种。

本发明提供的一种制备金属粉末的方法，包括如下步骤：

S01：关闭储气罐和变频气泵之间的单向阀，将原料加入坩埚和加料机中，采用真空泵对反应炉体、过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器和收集器连接的整体系统和储气罐进行抽真空并检漏，同时分别向反应炉体、过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器和收集器连接的整体系统中以及储气罐中充入惰性气体；

S02：上述系统压力和储气罐压力达到规定值之后，启动变频气泵，同时打开储气罐与等离子枪、过渡冷却器和猝冷冷却器之间的开关，使得反应炉体中的惰性气体在变频气泵的作用下，依次经过所述过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器、收集器，再经过变频气泵进入所述储气罐中，形成惰性气体的循环气流；

S03：启动等离子电源，在等离子枪和原料之间形成稳定的等离子炬；

S04：原料在坩埚中被快速气化，并在循环气流的携带下，以金属蒸汽的形式依次进入所述过渡冷却器和猝冷冷却器中，并在猝冷冷却器中与常温的惰性气体碰撞形成金属粉末，之后继续在循环气流的带动下进入所述旋风分离器中，其中，金属粉末中粒径大于阈值的粉末留在所述旋风分离器中，粒径小于阈值的粉末在循环气流带动下进入所述收集器中，其中，所述收集器中收集到的金属粉末即为本发明制备的金属粉末。

本发明的有益效果为：(1)本发明中储气罐中的惰性气体进入过渡冷却器、猝冷冷却器以及收集器之后通过变频气泵的压缩再进入储气罐中，从而使的本发明中装置一旦开始运行，惰性气体处于稳定循环状态，节约气体使用量和能耗。(2)本发明中通过变频气泵可以调节储气罐和反应炉体的压力：由于本发明中装置在运行过程中，惰性气体总量恒定，因此可以通过调节变频气泵的转速或功率来调节储气罐以及反应炉体中的压力，当变频气泵高速运转时，循环的惰性气体被快速压缩进入储气罐中，储气罐中的惰性气体相对较多，气压相对较高，此时反应炉体中的压力相对较低；当变频气泵运转较慢时，循环的惰性气体缓慢进入储气罐中，储气罐中的惰性气体相对较少，气压相对较低，此时反应炉体中的压力相对较高。(3)本发明添加了在线离子检测器，在线粒子控制器包括激光粒度仪、取样通道和信息反馈单元，通过取样通道的取样以及激光粒度仪的检测，可以时时检测制备出来的金属粉末的粒径，并针对检测结构调整反应炉体中的压力以及等离子电源的电压。(4)本发明所用原料和惰性气体均为无污染，绿色环保的原料，并且可以通过操作不同气体，可以得到各类氧化物和氮化物的超细粉末，以及单质金属粉末。

附图说明

图1为本发明一种金属粉末的制备装置的结构示意图。

图2为本发明中坩埚的结构示意图。

图3为本发明中过渡冷却器以及猝冷冷却器的结构示意图。

图中：1加料机，2等离子枪，3坩埚，4反应炉体，5等离子炬，6过渡冷却器，7猝冷冷却器，8旋风分离器，9收集器，10真空泵，11热交换器，12变频气泵，13储气罐，14流量计，15单向阀，16等离子电源，17在线粒子控制器，31坩埚进气口，32石墨外层，33坩埚出气口，34石墨电极，35陶瓷圆筒，36原料，61保温材料，62过渡冷却器输气管的进气口，63冷却器输气管的出气口，71猝冷腔室，72气体导流筒，74气孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如附图1所示，本发明提供的一种金属粉末的制备装置，包括反应炉体4、过渡冷却器6、猝冷冷却器7、旋风分离器8、收集器9、真空泵10、变频气泵12和高压储气罐13，反应炉体4包括反应炉体载气进口和反应炉体载气出口，且反应炉体载气出口连接过渡冷却器6的一端；过渡冷却器6的另一端连接猝冷冷却器7的一端，猝冷冷却器7的另一端连接旋风分离器8，旋风分离器8的另一端连接收集器9，收集器9的另一端连接真空泵10和变频气泵12，变频气泵12的另一端通过单向阀15连接储气罐13，其中，单向阀15控制收集器9中的循环气流单向地进入储气罐13中；储气罐13另一端分别连接反应炉体4中的等离子枪2、过渡冷却器6和猝冷冷却器7，并向其中通入惰性气体；

请参阅附图1和附图2，本发明中反应炉体4中包括坩埚3，坩埚3连接加料机1，加料机1用于向坩埚3中添加原料，本发明中在生产过程中，加料机1可以以一定速率向坩埚3中添加原料，从而保证整个生产工艺正常进行。优选地，本发明中坩埚3可以选用双层结构，其中，坩埚3外层是石墨，内层上方是陶瓷圆筒，坩埚3底部中空，底部连接有石墨电极34，上述的陶瓷材料可以是氧化铝、氧化镁，氮化硼以及氧化锆等。坩埚3的正上方安装等离子枪2，等离子枪2和石墨电极34分别连接等离子电源16的正负极，且等离子电源16、等离子枪2、坩埚3中的原料以及石墨电极34通电之后形成导电回路，本发明中原料为金属原料，为导线物。在本装置开始工作之前，等离子电源16启动，通过储气罐13输送到等离子枪2中的等离子以及等离子电源16的作用，在等离子枪2的下方形成稳定的等离子炬5，即高温等离体团。坩埚3上方高于原料的两侧分别为坩埚进气口31和坩埚出气口33，坩埚进气口31连接反应炉体载气进口，坩埚出气口33连接反应炉体载气出口。

请参阅附图1和附图3，过渡冷却器6的表面包覆一层保温材料，在过渡冷却器6以及保温材料之间缠绕过渡冷却器输气管，过渡冷却器输气管的进气口连接储气罐13，出气口连接反应炉体4的载气进气口。猝冷冷却器7包括位于猝冷冷却器7中心的猝冷腔室71和围绕猝冷腔室71的至少一个气体导流管72，其中，气体导流管72为水平方向的管道，且气体导流管72中均匀分布着气孔74，气体导流管的进气口连接储气罐13，气孔74使得气体导流管中的惰性气体进入猝冷腔室71中。值得注意的是，本发明中过渡冷却器6和猝冷冷却器7上均安装有温度监测装置，可以时时观测到其内部温度。并且本发明中气体导流管的个数以及长度均是可以调节的，可以根据具体生产工艺的不同，变换其长度和个数，从而控制整个工艺进程能够达到预定标准。优选地，本发明中气体导流管中气孔的出口方向以0-45度倾角朝向过渡冷却器6，且气孔的直径为0.1-1毫米。本发明中设计气孔朝向过渡冷却器6的方向，通过气孔进入猝冷腔室中的惰性气体与过渡冷却器6中循环气流方向相反，从而使得被循环气流携带的金属蒸汽与通过气孔的常温的惰性气体发生碰撞，从而使得金属蒸汽形成微小的金属粉末颗粒。

附图1中装置的工作原理为：当变频气泵12开启时，反应炉体4中的惰性气体在变频气泵12的作用下，依次经过过渡冷却器6、猝冷冷却器7、旋风分离器8、收集器9，再经过变频气泵12进入高压储气罐13中，形成惰性气体的循环气流，此时，在等离子电源的作用下，等离子枪2和原料之间产生等离子炬5，坩埚3中的原料被等离子炬5快速气化，并在循环气流的携带下，以金属蒸汽的形式依次进入过渡冷却器6和猝冷冷却器7中，并在猝冷冷却器7中与常温的惰性气体碰撞形成金属粉末，之后继续循在环循环气流的带动下进入旋风分离器8中，其中，金属粉末中粒径大于阈值的粉末留在旋风分离器8中，粒径小于阈值的粉末在循环气流带动下进入收集器9中。

请继续参阅附图1，本发明中还可以在收集器9的上端安装至少一个用作气固分离的滤筒，滤筒的上端安装脉冲气体单元，脉冲气体单元连接储气罐13，在脉冲气体单元的入口处安装脉冲电磁阀，高压储气罐13中的惰性气体经过脉冲电磁阀变为脉冲气体，可以促进金属粉末剥离和滑落，更加有效地收集制备后的金属粉末。收集器9和变频气泵12之间安装热交换器11，循环气体携带高温金属蒸汽达到收集器9之后，温度必然会高于常温层，此处设置热交换器11，使得循环气体从高温降低至常温之后再进入储气罐13中，确保储气罐13中的气体一直处于常温的状态。

请继续参阅附图1，值得说明的是，本发明中储气罐13与等离子枪2、过渡冷却器输气管、气体导流管72和脉冲气体单元之间安装流量计14和压力表，可以随时监控储气罐13输入至等离子枪2、过渡冷却器输气管、气体导流管和脉冲气体单元中惰性气体的流量以及压强，便于控制整个反应工艺。

请继续参阅附图1，本发明中旋风分离器8和收集器9之间安装在线粒子控制器17，在线粒子控制器17包括激光粒度仪、取样通道和信息反馈单元，取样通道对将要进入收集器9的金属粉末进行取样，并通过激光粒度仪检测取样金属粉末的粒度，并将检测结构传输至信息反馈单元中；同时信息反馈单元连接PLC控制器，PLC控制器通过控制等离子电源的电压以及反应炉体4中的压力调节金属粉末的粒径。

值得说明的是：本发明装置高温部分均配置有冷水机组，以对高温部分提供不间断冷水循环，并且反应炉体、过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器、收集器和储气罐等均有温度传感器和压力传感器实时监控温度和压力变化。

本发明提供的一种制备金属粉末的方法，其中，装置如附图1所示，包括如下步骤：

S01：关闭储气罐13和变频气泵12之间的单向阀15，此时，反应炉体4、过渡冷却器6、猝冷冷却器7、旋风分离器8和收集器9组成一个密封的系统，储气罐13单独为另一个密封的系统。

将原料加入坩埚3和加料机1中，采用真空泵10对反应炉体4、过渡冷却器6、猝冷冷却器7、旋风分离器8和收集器9组成的密封系统和储气罐13分别进行抽真空并检漏，确保该系统和储气罐13空气被抽出并且处于真空状态。之后分别向反应炉体4、过渡冷却器6、猝冷冷却器7、旋风分离器8和收集器9连接的整体系统中以及储气罐13中充入惰性气体，此时两个系统是相互独立的，两个系统中的压强不相同，优选地，储气罐13充入惰性气体之后压力为400-700KPa，反应炉体4、过渡冷却器6、猝冷冷却器7、旋风分离器8和收集器9组成的密封系统在充入惰性气体之后压力为50-200KPa。

本发明中原料为金属原料，具体可以为金属球或者金属块等，惰性气体可以为氩气或氮气或氩气氮气的混合气体，或氩气和氢气的混合气体，且储气罐13中的惰性气体保持常温。

S02：上述反应炉体、过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器和收集器连接的整体系统的压力和储气罐13压力达到规定值之后，启动变频气泵12并开启单向阀15，同时打开储气罐13与等离子枪2、过渡冷却器6、猝冷冷却器7和脉冲气体单元之间的开关，使得反应炉体4中的惰性气体在变频气泵12的作用下，依次经过过渡冷却器6、猝冷冷却器7、旋风分离器8、收集器9，再经过变频气泵12进入储气罐13中，形成惰性气体的循环气流。

S03：启动等离子电源，在等离子枪2和金属原料之间形成稳定的等离子炬5；其中，等离子炬5自身的温度和其两端的电压密切相关，本发明中为了产生稳定的等离子炬5，即转移弧，确保其两端的电压为1-300V，同时，本发明中等离子枪可以通过伺服马达来上下移动。通过调节等离子枪上下移动的位置以及等离子电源的电源来控制等离子炬，具体生产工艺中可以根据生产需求自由定义该等离子炬的温度。

S04：原料在坩埚3中被快速气化，并在循环气流的携带下，以金属蒸汽的形式依次进入过渡冷却器6和猝冷冷却器7中，其中，过渡冷却器6为非接触式气体冷却；惰性气体通入过渡冷却器输气管的进气口62，之后从过渡冷却器输气管的出气口63出来，进入到反应炉体4中，形成循环气流的一部分，金属蒸汽在循环气流的携带下，穿过过渡冷却器6在猝冷冷却器7中与常温的惰性气体碰撞形成金属粉末，之后继续在循环气流的带动下进入旋风分离器8中，其中，金属粉末中粒径大于阈值的粉末留在旋风分离器8中，粒径小于阈值的粉末在循环气流带动下进入收集器9中，收集器9中最终收集的粉末即为本发明制备出来的金属粉末，在收集器9的上端安装脉冲气体单元，脉冲气体单元连接储气罐13，在脉冲气体单元的入口处安装脉冲电磁阀，储气罐13中的惰性气体经过脉冲电磁阀变为脉冲气体，可以促进金属粉末剥离和滑落，更加有效地收集制备后的金属粉末。旋风分离器8和收集器9之间安装粒子控制器，粒子控制器包括激光粒度仪、取样通道和信息反馈单元，取样通道对将要进入收集器9的金属粉末进行取样，并通过激光粒度仪检测取样金属粉末的粒度，并将检测结构传输至信息反馈单元中；同时信息反馈单元连接PLC控制器，PLC控制器通过控制等离子电源的电压以及反应炉体4中的压力调节金属粉末的粒径。

其中，收集器9和变频气泵12之间安装热交换器11，循环气体携带高温金属蒸汽达到收集器之后，温度必然会高于常温，此处设置热交换器，使得循环气体从高温降低至常温之后再进入储气罐中，确保储气罐中的气体一直处于常温的状态。

本发明中通过变频气泵可以调节储气罐和反应炉体的压力：由于本发明中装置在运行过程中，惰性气体总量恒定，因此可以通过调节变频气泵的转速或功率来调节储气罐以及反应炉体中的压力，当变频气泵高速运转时，循环的惰性气体被快速压缩进入储气罐中，储气罐中的惰性气体相对较多，气压相对较高，此时反应炉体中的压力相对较低；当变频气泵运转较慢时，循环的惰性气体缓慢进入储气罐中，储气罐中的惰性气体相对较少，气压相对较低，此时反应炉体中的压力相对较高。

以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种金属粉末的制备装置，其特征在于，包括反应炉体、过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器、收集器、真空泵、变频气泵和储气罐，所述反应炉体包括反应炉体载气进口和反应炉体载气出口，且所述反应炉体载气出口连接所述过渡冷却器的一端；所述过渡冷却器的另一端连接所述猝冷冷却器的一端，所述猝冷冷却器的另一端连接所述旋风分离器，所述旋风分离器的另一端连接所述收集器，所述收集器的另一端连接所述真空泵和所述变频气泵，所述变频气泵的另一端通过单向阀连接所述储气罐，所述储气罐另一端分别连接所述反应炉体中的等离子枪、过渡冷却器和猝冷冷却器，并向其中通入惰性气体；

其中，所述反应炉体中包括坩埚，所述坩埚连接加料机，所述加料机用于向所述坩埚中添加原料，所述坩埚的下表面为石墨电极，所述坩埚的正上方安装等离子枪，所述等离子枪和所述石墨电极分别连接等离子电源的正负极，且所述等离子电源、等离子枪、坩埚中的原料以及石墨电极通电之后形成导电回路，所述坩埚上方高于原料的两侧分别为坩埚进气口和坩埚出气口，所述坩埚进气口连接所述反应炉体载气进口，所述坩埚出气口连接所述反应炉体载气出口；

所述过渡冷却器的表面缠绕过渡冷却器输气管，所述过渡冷却器输气管的进气口连接所述储气罐，出气口连接所述反应炉体的载气进气口；

所述猝冷冷却器包括位于所述猝冷冷却器中心的猝冷腔室和围绕所述猝冷腔室的至少一个气体导流管，其中，所述气体导流管为水平方向的管道，且所述气体导流管中均匀分布气孔，所述气体导流管的进气口连接所述储气罐，所述气孔使得所述气体导流管中的惰性气体进入所述猝冷腔室中；

当所述变频气泵开启时，所述反应炉体中的惰性气体在变频气泵的作用下，依次经过所述过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器、收集器，再经过变频气泵进入所述储气罐中，形成惰性气体的循环气流，此时，在所述等离子电源的作用下，所述等离子枪和所述原料之间产生等离子炬，坩埚中的原料被等离子炬快速气化，并在循环气流的携带下，以金属蒸汽的形式依次进入所述过渡冷却器和猝冷冷却器中，并在猝冷冷却器中与常温的惰性气体碰撞形成金属粉末，之后继续在循环气流的带动下进入所述旋风分离器中，其中，金属粉末中粒径大于阈值的粉末留在所述旋风分离器中，粒径小于阈值的粉末在循环气流的带动下进入所述收集器中。

2.根据权利要求1所述的一种金属粉末的制备装置，其特征在于，所述过渡冷却器的表面覆盖保温材料，所述过渡冷却器输气管缠绕在所述过渡冷却器与保温材料之间。

3.根据权利要求1所述的一种金属粉末的制备装置，其特征在于，所述气体导流管中气孔的出口方向以0-45度倾角朝向所述过渡冷却器，所述气孔的直径为0.1-1毫米。

4.根据权利要求1所述的一种金属粉末的制备装置，其特征在于，所述收集器的上端安装至少一个用作气固分离的滤筒，滤筒的上端安装脉冲气体单元，所述脉冲气体单元连接所述储气罐，在所述脉冲气体单元的入口处安装脉冲电磁阀，所述储气罐中的惰性气体经过所述脉冲电磁阀变为脉冲气体。

5.根据权利要求4所述的一种金属粉末的制备装置，其特征在于，所述储气罐与所述等离子枪、过渡冷却器输气管、气体导流管和脉冲气体单元之间安装流量计和压力表。

6.根据权利要求1所述的一种金属粉末的制备装置，其特征在于，所述收集器和变频气泵之间安装热交换器。

7.根据权利要求1所述的一种金属粉末的制备装置，其特征在于，所述旋风分离器和收集器之间安装在线粒子控制器，所述在线粒子控制器包括激光粒度仪、取样通道和信息反馈单元，所述取样通道对将要进入所述收集器的金属粉末进行取样，并通过所述激光粒度仪检测取样金属粉末的粒度，并将检测结构传输至所述信息反馈单元中。

8.根据权利要求7所述的一种金属粉末的制备装置，其特征在于，所述信息反馈单元连接PLC控制器，所述PLC控制器通过控制所述等离子电源的电压以及所述反应炉体中的压力调节金属粉末的粒径。

9.根据权利要求1所述的一种金属粉末的制备装置，其特征在于，所述坩埚为双层结构，其中，所述坩埚的外层为石墨，内层上方是陶瓷圆筒，内层下方底部中空，且连接石墨电极，所述陶瓷圆筒的材料选用氧化铝、氧化镁，氮化硼、氧化锆中的一种。

10.一种采用权利要求1所述的装置制备金属粉末的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：关闭储气罐和变频气泵之间的单向阀，将原料加入坩埚和加料机中，采用真空泵对反应炉体、过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器和收集器连接的整体系统和储气罐分别进行抽真空并检漏，同时分别向反应炉体、过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器和收集器连接的整体系统中以及储气罐中充入惰性气体；

S02：上述系统压力和储气罐压力达到规定值之后，启动变频气泵，同时打开储气罐与等离子枪、过渡冷却器和猝冷冷却器之间的开关，使得反应炉体中的惰性气体在变频气泵的作用下，依次经过所述过渡冷却器、猝冷冷却器、旋风分离器、收集器，再经过变频气泵进入所述储气罐中，形成惰性气体的循环气流；

S03：启动等离子电源，在等离子枪和原料之间形成稳定的等离子炬；

S04：原料在坩埚中被快速气化，并在循环气流的携带下，以金属蒸汽的形式依次进入所述过渡冷却器和猝冷冷却器中，并在猝冷冷却器中与常温的惰性气体碰撞形成金属粉末，之后继续在循环气流的带动下进入所述旋风分离器中，其中，金属粉末中粒径大于阈值的粉末留在所述旋风分离器中，粒径小于阈值的粉末在循环气流带动下进入所述收集器中，其中，所述收集器中收集到的金属粉末即为本发明制备的金属粉末。