CN109692966A - 一种金属粉末加工工艺及雾化喷盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属粉末加工工艺及雾化喷盘，属于金属粉末加工技术领域，将金属原料、木炭粉在惰性气体保护的情况下，熔融，形成母液和保护层；使母液和保护层形成细流，并采用高压水对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末，之后迅速采用低温水对高温颗粒粉末冷却降温得到低温颗粒粉末；将低温颗粒粉末沉降回收、脱水烘干、筛分合批，得到金属粉末。该金属粉末加工工艺，在金属原料中加入木炭粉，提高了其抗氧化性，通过高压喷头和降温喷头的相互配合，迅速对高温颗粒粉末进行冷却降温，减小了高温颗粒粉末和氧接触的时间，降低了高温颗粒粉末表面氧化层的含量，降低了金属粉末的氧含量，提高了金属粉末的质量和雾化喷盘的实用性。

Description

一种金属粉末加工工艺及雾化喷盘

技术领域

本发明涉及金属粉末加工技术领域，更具体的说，它涉及一种金属粉末加工工艺及雾化喷盘。

背景技术

雾化法是一种制备金属制粉的常用方法，该方法采用水或惰性气体击碎金属或合金熔体而制得粉末，其可以分为气雾化和水雾化。水雾化以水作为雾化介质，雾化得到的颗粒形状为不规则状，具有良好的压缩性和成型性，是制造粉末冶金零件极重要的原料。

目前，申请公布日为2018.04.06、申请公布号为CN107876786A的专利申请文献公开了一种降低水雾化制粉中金属粉末氧化的方法，其在金属原材料中加入含硅无机质纤维，无机质纤维覆盖在金属或合金熔体的表面，起到物理隔氧的效果，从而降低了金属粉末的氧含量，但是由于金属或合金熔体在水雾化时，水吸热形成水蒸气，金属或合金熔体放热形成金属粉末，由于雾化水的水量较少，形成的金属粉末温度较高，因此金属粉末的表面很容易进一步形成氧化层，从而影响金属粉末的流动性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属粉末加工工艺，在金属原料中加入木炭粉，提高了其抗氧化性，同时在高压水对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末，迅速对高温颗粒粉末进行冷却降温，减小了高温颗粒粉末和氧接触的时间，从而降低了高温颗粒粉末表面氧化层的含量，进而降低了金属粉末的氧含量，提高了金属粉末的质量，拓宽了金属粉末的应用范围。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种金属粉末加工工艺，包括如下步骤：

（1）将金属原料、木炭粉在惰性气体保护的情况下，且在温度为1500-1650℃的条件下，熔融1-5h，形成母液和保护层；

（2）使母液和保护层形成直径为1-6mm的细流，且流速为0.3-4mm/s，并采用压力为0.5-3MPa的高压水对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末，之后迅速采用温度为20-60℃的低温水对高温颗粒粉末冷却降温得到低温颗粒粉末；

（3）将低温颗粒粉末沉降回收、脱水烘干、筛分合批，得到金属粉末。

通过采用上述技术方案，在金属原料中加入木炭粉，木炭粉覆盖在金属原料表面并对金属原料起到保护、隔绝氧的作用，从而提高了其抗氧化性，在高压水对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末，且此时高温颗粒粉末的温度较高，采用低温水对高温颗粒粉末进行冷却降温，减小了高温颗粒粉末和氧的接触时间，从而降低了高温颗粒粉末表面氧化层的含量，进而降低了金属粉末的氧含量，提高了金属粉末的质量，拓宽了金属粉末的应用范围。

较优选地，所述保护层的厚度为4-10cm。

通过采用上述技术方案，对保护层的厚度进行限定，避免因保护层的厚度过薄而降低其使用效果，同时避免因保护层的厚度过厚而影响金属粉末的粒径大小，同时避免因保护层的厚度过厚而增加金属粉末的生产成本。

较优选地，所述高压水的水温为20-60℃。

通过采用上述技术方案，高压水不仅对母液击碎，使其形成高温颗粒粉末，并减小了高压水和降温水之间的热量交换，提高了高压水的实用性。

较优选地，所述金属粉末的平均粒径为10-100μm。

通过采用上述技术方案，对金属粉末的平均粒径进行限定，提高了金属粉末生产的稳定性和质量。

较优选地，所述金属原料为金属单质、合金、金属单质混合物、合金混合物中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，使金属原料可以根据需要进行选择，得到不同种类的金属粉末，提高了金属粉末加工工艺的实用性。

较优选地，所述惰性气体为氮气、氩气中的一种。

通过采用上述技术方案，氮气、氩气不仅能够实现保护、隔绝氧的作用，同时降低了金属粉末的生产成本。

本发明的目的二在于提供一种应用于上述一种金属粉末加工工艺的雾化喷盘，通过高压喷头和降温喷头的相互配合，在高压喷头内的高压水对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末后，降温喷头内的降温水对高温颗粒粉末进行冷却降温，减小了高温颗粒粉末和氧接触的时间，降低了金属粉末的氧含量，提高了雾化喷盘的实用性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种应用于上述一种金属粉末加工工艺的雾化喷盘，包括套设在中间包外周面且呈圆环型的喷盘本体、多个沿喷盘本体周向方向均匀设置在喷盘本体底面的高压喷头、开设于喷盘本体内且与高压喷头相连通的高压空腔、固设在喷盘本体上且与高压空腔相连通的高压进水管，所述高压喷头的出水端向靠近喷盘本体轴线方向倾斜设置，其特征在于：所述喷盘本体底面沿其周向方向均匀设置有多个降温喷头，所述降温喷头到喷盘本体轴线的距离大于高压喷头到喷盘本体轴线的距离，所述降温喷头的出水端向靠近喷盘本体轴线方向倾斜设置，所述喷盘本体内开设有与降温喷头相连通且和高压空腔隔绝的降温空腔，所述喷盘本体的外周面固设有与降温空腔内部相连通的降温进水管，且所述降温喷头出水口的出水方向和喷盘本体底面之间形成的锐角为30-70度，所述高压喷头出水口的出水方向和喷盘本体底面之间形成的锐角为30-60度，多个所述降温喷头延长线的交汇处位于多个高压喷头延长线的交汇处的下方。

通过采用上述技术方案，母液和保护层进入中间包，并从中间包的出料口处形成细流，高压进水管内的高压水通过高压喷头的出水端对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末后，此时，高压水吸热形成水蒸气，母液放热形成高温颗粒粉末，高温颗粒粉末在自身重力作用下沉降，降温进水管内的降温水通过降温喷头对高温颗粒粉末进行降温，减小了高温颗粒粉末和氧接触的时间，降低了金属粉末的氧含量，提高了雾化喷盘的实用性。

较优选地，多个所述降温喷头延长线的交汇处和多个高压喷头延长线的交汇处之间的距离为1-20cm。

通过采用上述技术方案，对多个降温喷头延长线的交汇处和多个高压喷头延长线的交汇处之间的距离进行优化，防止两个交汇处的距离过小而使降温水影响高压水对母液击碎雾化，同时防止两个交汇处的距离过大而增加高温颗粒粉末和氧接触的时间，提高了雾化喷盘的实用性。

较优选地，所述高压喷头出水口的出水方向和喷盘本体底面之间形成的锐角为45度，所述述降温喷头出水口的出水方向和喷盘本体底面之间形成的锐角为60度。

通过采用上述技术方案，对高压喷头出水口的出水方向和喷盘本体之间的角度进一步优化，对降温喷头出水口的出水方向和喷盘本体之间的角度进一步优化，进一步降低了金属粉末的氧含量，提高了金属粉末的质量，进而提高了雾化喷盘的实用性。

较优选地，所述高压喷头的出水口处可拆卸连接有与其相适配的高压帽，所述降温喷头的出水口处可拆卸连接有与其相适配的降温帽。

通过采用上述技术方案，在高压帽安装在高压喷头上时，高压喷头处于未使用状态，即高压喷头无法出水；在高压帽没有安装在高压喷头上时，高压喷头处于使用状态，即高压喷头能够出水。在降温帽安装在降温喷头上时，降温喷头处于未使用状态，即降温喷头无法出水；在降温帽没有安装在降温喷头上时，降温喷头处于使用状态，即降温喷头能够出水。通过高压帽实现了对高压喷头的选择使用，降温帽实现了对降温喷头的选择使用，进一步提高了雾化喷盘的实用性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

第一、本发明的金属粉末加工工艺，在金属原料中加入木炭粉，提高了其抗氧化性，同时在高压水对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末，迅速对高温颗粒粉末进行冷却降温，减小了高温颗粒粉末和大气接触的时间，从而降低了高温颗粒粉末表面氧化层的含量，进而降低了金属粉末的氧含量，提高了金属粉末的质量，拓宽了金属粉末的应用范围。

第二、对保护层的厚度进行优化，避免因保护层的厚度过薄而降低其使用效果，同时避免因保护层的厚度过厚而影响金属粉末的粒径大小，同时避免因保护层的厚度过厚而增加金属粉末的生产成本。

第三、本发明的雾化喷盘，通过高压喷头和降温喷头的相互配合，减小了高温颗粒粉末和氧接触的时间，降低了金属粉末的氧含量，提高了雾化喷盘的实用性。

第四、通过高压帽实现了对高压喷头的选择使用，降温帽实现了对降温喷头的选择使用，进一步提高了雾化喷盘的实用性。

附图说明

图1是实施例的结构示意图；

图2是为了表示高压空腔、降温空腔的剖视图；

图3是为了表示高压喷头、降温喷头的结构示意图；

图4是为了表示高压帽、降温帽的结构示意图。

图中，1、中间包；2、喷盘本体；21、高压空腔；22、降温空腔；3、高压喷头；4、高压进水管；5、高压帽；6、降温喷头；7、降温进水管；8、降温帽。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。应该理解的是，本发明实施例所述制备方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。

实施例1

一种金属粉末加工工艺，包括如下步骤：

（1）将铜单质、木炭粉在氮气保护的情况下，且在温度为1500℃的条件下，熔融5h，形成母液和保护层，且保护层的厚度为4cm；

（2）使母液和保护层形成直径为1mm的细流，且流速为4mm/s，并采用温度为60℃、压力为0.5MPa的高压水对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末，之后采用温度为60℃的低温水对高温颗粒粉末迅速冷却降温得到低温颗粒粉末；

（3）将低温颗粒粉末沉降回收、真空脱水、烘干、筛分合批，得到金属粉末，金属粉末的平均粒径为10μm，金属粉末的氧含量为110ppm。

实施例2

一种金属粉末加工工艺，包括如下步骤：

（1）将钛合金、木炭粉在氮气保护的情况下，且在温度为1550℃的条件下，熔融4h，形成母液和保护层，且保护层的厚度为8cm；

（2）使母液和保护层形成直径为4mm的细流，且流速为3mm/s，并采用温度为50℃、压力为2MPa的高压水对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末，之后采用温度为50℃的低温水对高温颗粒粉末迅速冷却降温得到低温颗粒粉末；

（3）将低温颗粒粉末沉降回收、真空脱水、烘干、筛分合批，得到金属粉末，金属粉末的平均粒径为70μm，金属粉末的氧含量为120ppm。

实施例3

一种金属粉末加工工艺，包括如下步骤：

（1）将铜单质、木炭粉在氮气保护的情况下，且在温度为1580℃的条件下，熔融3h，形成母液和保护层，且保护层的厚度为7cm；

（2）使母液和保护层形成直径为3mm的细流，且流速为2mm/s，并采用温度为40℃、压力为1.5MPa的高压水对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末，之后采用温度为40℃的低温水对高温颗粒粉末迅速冷却降温得到低温颗粒粉末；

（3）将低温颗粒粉末沉降回收、真空脱水、烘干、筛分合批，得到金属粉末，金属粉末的平均粒径为30μm，金属粉末的氧含量为130ppm。

实施例4

一种金属粉末加工工艺，包括如下步骤：

（1）将铁镁混合物、木炭粉在氩气保护的情况下，且在温度为1600℃的条件下，熔融2h，形成母液和保护层，且保护层的厚度为6cm；

（2）使母液和保护层形成直径为2mm的细流，且流速为1mm/s，并采用温度为30℃、压力为1MPa的高压水对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末，之后采用温度为30℃的低温水对高温颗粒粉末迅速冷却降温得到低温颗粒粉末；

（3）将低温颗粒粉末沉降回收、真空脱水、烘干、筛分合批，得到金属粉末，金属粉末的平均粒径为50μm，金属粉末的氧含量为100ppm。

实施例5

一种金属粉末加工工艺，包括如下步骤：

（1）将铝镁合金混合物、木炭粉在氩气保护的情况下，且在温度为1650℃的条件下，熔融1h，形成母液和保护层，且保护层的厚度为10cm；

（2）使母液和保护层形成直径为6mm的细流，且流速为0.3mm/s，并采用温度为20℃、压力为3MPa的高压水对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末，之后采用温度为20℃的低温水对高温颗粒粉末迅速冷却降温得到低温颗粒粉末；

（3）将低温颗粒粉末沉降回收、真空脱水、烘干、筛分合批，得到金属粉末，金属粉末的平均粒径为100μm，金属粉末的氧含量为120ppm。

实施例6

一种雾化喷盘，如图1和图3所示，包括套设在中间包1外周面的喷盘本体2，喷盘本体2呈圆环型。喷盘本体2靠近中间包1出料端的一面设置为底面、另一面设置为顶面。喷盘本体2底面沿其周向方向均匀固设有八个高压喷头3，高压喷头3的出水端远离喷盘本体2设置，高压喷头3的出水端向靠近喷盘本体2轴线方向倾斜，且高压喷头3出水口的出水方向和喷盘本体2底面之间形成的锐角为30-60度，优选为45度。结合图2所示，喷盘本体2内部开设有与高压喷头3相连通的高压空腔21，高压空腔21设置为与喷盘本体2相适配的圆环型，喷盘本体2的外周面固设有与高压空腔21内部相连通的高压进水管4，高压进水管4外接高压水泵。再结合图4所示，为了便于对高压喷头3进行选择使用，高压喷头3的出水端螺纹连接有与其相适配的高压帽5。在高压帽5安装在高压喷头3上时，高压喷头3处于未使用状态，即高压喷头3无法出水；在高压帽5没有安装在高压喷头3上时，高压喷头3处于使用状态，即高压喷头3能够出水。

如图1和图3所示，喷盘本体2底面沿其周向方向均匀固设有八个降温喷头6，降温喷头6到喷盘本体2轴线的距离大于高压喷头3到喷盘本体2轴线的距离，降温喷头6的出水端背离喷盘本体2设置，降温喷头6的出水端向靠近喷盘本体2轴线方向倾斜，且降温喷头6出水口的出水方向和喷盘本体2底面之间形成的锐角为30-70度，优选为60度，八个降温喷头6延长线的交汇处位于八个高压喷头3延长线的交汇处的下方，且两个交汇处之间的距离为1-20cm，优选为5cm。结合图2所示，喷盘本体2内部开设有与降温喷头6相连通的降温空腔22，降温空腔22和高压空腔21不连通，降温空腔22设置为与喷盘本体2相适配的圆环型，降温空腔22套设在高压空腔21外周面且与高压空腔21隔绝，高压进水管4贯穿降温空腔22和高压空腔21相连通，且高压进水管4和降温空腔22不连通。喷盘本体2的外周面固设有与降温空腔22内部相连通的降温进水管7，降温进水管7外接多级水泵。再结合图4所示，为了便于对降温喷头6进行选择使用，降温喷头6的出水端螺纹连接有与其相适配的降温帽8。在降温帽8安装在降温喷头6上时，降温喷头6处于未使用状态，即降温喷头6无法出水；在降温帽8没有安装在降温喷头6上时，降温喷头6处于使用状态，即降温喷头6能够出水。

母液和保护层进入中间包1，并从中间包1的出料口处形成细流，高压进水管4内的高压水通过高压喷头3的出水口对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末后，此时，水吸热形成水蒸气，母液放热形成高温颗粒粉末，高温颗粒粉末在自身重力作用下沉降，降温进水管7内的降温水通过降温喷头6对高温颗粒粉末进行降温，通过高压喷头3和降温喷头6之间的相互配合，减小了高温颗粒粉末和氧接触的时间，降低了金属粉末的氧含量，提高了雾化喷盘的实用性。同时通过高压帽5实现了对高压喷头3的选择使用，降温帽8实现了对降温喷头6的选择使用，进一步提高了雾化喷盘的实用性。

Claims (10)

1.一种金属粉末加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将金属原料、木炭粉在惰性气体保护的情况下，且在温度为1500-1650℃的条件下，熔融1-5h，形成母液和保护层；

（2）使母液和保护层形成直径为1-6mm的细流，且流速为0.3-4mm/s，并采用压力为0.5-3MPa的高压水对母液击碎雾化得到高温颗粒粉末，之后迅速采用温度为20-60℃的低温水对高温颗粒粉末冷却降温得到低温颗粒粉末；

（3）将低温颗粒粉末沉降回收、脱水烘干、筛分合批，得到金属粉末。

2.根据权利要求1所述的一种金属粉末加工工艺，其特征在于：所述保护层的厚度为4-10cm。

3.根据权利要求1所述的一种金属粉末加工工艺，其特征在于：所述高压水的水温为20-60℃。

4.根据权利要求1所述的一种金属粉末加工工艺，其特征在于：所述金属粉末的平均粒径为10-100μm。

5.根据权利要求1所述的一种金属粉末加工工艺，其特征在于：所述金属原料为金属单质、合金、金属单质混合物、合金混合物中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种金属粉末加工工艺，其特征在于：所述惰性气体为氮气、氩气中的一种。

7.一种应用于如权利要求1-6中任意一项所述的一种金属粉末加工工艺的雾化喷盘，包括套设在中间包(1)外周面且呈圆环型的喷盘本体(2)、多个沿喷盘本体(2)周向方向均匀设置在喷盘本体(2)底面的高压喷头(3)、开设于喷盘本体(2)内且与高压喷头(3)相连通的高压空腔(21)、固设在喷盘本体(2)上且与高压空腔(21)相连通的高压进水管(4)，所述高压喷头(3)的出水端向靠近喷盘本体(2)轴线方向倾斜设置，其特征在于：所述喷盘本体(2)底面沿其周向方向均匀设置有多个降温喷头(6)，所述降温喷头(6)到喷盘本体(2)轴线的距离大于高压喷头(3)到喷盘本体(2)轴线的距离，所述降温喷头(6)的出水端向靠近喷盘本体(2)轴线方向倾斜设置，所述喷盘本体(2)内开设有与降温喷头(6)相连通且和高压空腔(21)隔绝的降温空腔(22)，所述喷盘本体(2)的外周面固设有与降温空腔(22)内部相连通的降温进水管(7)，且所述降温喷头(6)出水口的出水方向和喷盘本体(2)底面之间形成的锐角为30-70度，所述高压喷头(3)出水口的出水方向和喷盘本体(2)底面之间形成的锐角为30-60度，多个所述降温喷头(6)延长线的交汇处位于多个高压喷头(3)延长线的交汇处的下方。

8.根据权利要求7所述的一种雾化喷盘，其特征在于：多个所述降温喷头(6)延长线的交汇处和多个高压喷头(3)延长线的交汇处之间的距离为1-20cm。

9.根据权利要求7所述的一种雾化喷盘，其特征在于：所述高压喷头(3)出水口的出水方向和喷盘本体(2)底面之间形成的锐角为45度，所述述降温喷头(6)出水口的出水方向和喷盘本体(2)底面之间形成的锐角为60度。

10.根据权利要求7所述的一种雾化喷盘，其特征在于：所述高压喷头(3)的出水口处可拆卸连接有与其相适配的高压帽(5)，所述降温喷头(6)的出水口处可拆卸连接有与其相适配的降温帽(8)。