CN109759599A - 一种可降低卫星粉的金属粉末制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明技术方案公开了一种可降低卫星粉的金属粉末制备装置，包括熔炼室、雾化室、雾化下锥、旋风分离器、集粉装置、除尘装置、风机及引风机，所述熔炼室设于所述雾化室上方并与所述雾化室相通，所述雾化室下端连接所述雾化下锥，所述雾化下锥与所述旋风分离器通过管道相通，所述旋风分离器的一端连接集粉装置，另一端插设有两路分支管道，其中一路分支管道为回流管道且连接至所述雾化室的上端，另一分支管道连接至所述除尘布袋下端，所述除尘装置的上端通过管道与所述风机相连，所述引风机设于所述回流管道上。本发明的技术方案采用低成本的雾化尾气回引装置实现了传统真空气雾化技术难以实现的减少金属粉末产品中卫星粉的效果。

Description

一种可降低卫星粉的金属粉末制备装置

技术领域

本发明涉及气雾化制备金属粉末领域，尤其涉及一种可降低卫星粉的金属粉末制备装置。

背景技术

真空熔炼气雾化技术、等离子旋转电极雾化技术已经成为制备金属3D打印粉末的两大主流技术，而真空熔炼气雾化制粉技术具有细粉收得率高，成本低等诸多工程化应用推广优势，因此，在工程应用领域，真空熔炼气雾化技术逐渐成为当前制备金属3D打印粉末主要技术。

真空熔炼气雾化技术所制备的粉末存在球形度差，卫星粉及空心粉多的固有缺点，尤其是卫星粉的存在大大降低了金属粉末的流动性，从而影响金属粉末在3D打印过程中的流动，进而影响金属3D打印过程的顺利进行及最终打印件的性能提升。因此，减少真空熔炼气雾化粉末中的卫星粉比例，从而提升粉末的流动性对于促进后续3D打印过程的顺利进行以及提升打印件的最终性能具有重要的意义，也是当前金属3D打印发展所急需解决的难点问题之一。

发明内容

本发明技术方案所要解决的技术问题是提供一种金属粉末制备装置，能够降低卫星粉含量，从而提升粉末的流动性，且成本较低。

卫星粉是雾化过程以及雾化后的粉末飞行过程中，未完全凝固的金属熔滴之间、已凝固的粉末与未凝固的金属熔滴之间的相互碰撞粘结形成的。本发明技术方案的构思正是从卫星粉的形成原理出发提出的，本发明通过增强大熔滴飞行过程中的冷却时间以及通过气流旋转从而增大细小粉末的飞行行程，从而减少熔滴与熔滴之间、熔滴与细小粉末之间的碰撞概率，最终实现减少卫星粉末的目的。

鉴于此，本发明提供了一种可降低卫星粉的金属粉末制备装置，包括熔炼室、雾化室、雾化下锥、旋风分离器、集粉装置、除尘装置、风机及引风机，所述熔炼室设于所述雾化室上方并与所述雾化室相通，所述雾化室的下端连接所述雾化下锥，所述雾化下锥与所述旋风分离器通过管道相通，所述旋风分离器的一端连接集粉装置，另一端插设有两路分支管道，其中一路分支管道为回流管道且连接至所述雾化室的上端，另一分支管道连接至所述除尘布袋下端，所述除尘装置的上端通过管道与所述风机相连，所述引风机设于所述回流管道上。

可选的，所述熔炼室与所述雾化室的连接处设有雾化喷盘，对雾化气体进行加速。

可选的，所述雾化喷盘内设有导流嘴，所述导流嘴的出口直径为2.5-6mm。

可选的，所述回流管道上还设有流量计，控制回流至所述雾化室气体的流量。

可选的，所述风机与所述引风机均采用变频电机，通过调整所述风机和所述引风机的频率来保持所述雾化室内气体压力稳定。

可选的，所述风机的频率调节范围为30～60Hz，所述引风机的频率调节范围为0～30Hz。

可选的，所述熔炼室采用真空坩埚熔炼或采用无坩埚电极感应熔炼。

可选的，若所述熔炼室采用真空坩埚熔炼，熔炼浇注温度为1600～1660℃，中间包电磁感应线圈功率为10～16kW，中间漏包系统加热至雾化开始的时间为不低于40min。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：本发明技术方案通过在旋风分离器的一端设置一路回流管道并在回流管道上设置引风机，使得小部分气流在引风机的作用下重新进入雾化室上端的雾化区，对雾化区的大熔滴起到辅助冷却的作用，同时回引气流进入雾化区后，加强了对细粉末的托举作用并间接加长了细小粉末在旋转区的飞行行程，相对于传统的真空气雾化技术，本发明采用上述低成本的雾化尾气回引装置实现了传统真空气雾化技术难以实现的减少金属粉末产品中卫星粉的效果。

附图说明

图1为本发明实施例的可降低卫星粉的金属粉末制备装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的可降低卫星粉的金属粉末制备装置所制备的金属粉末形貌照片；

图3为比较例的金属粉末制备装置所制备的金属粉末形貌照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案进行详细说明。

本发明实施例的可降低卫星粉的金属粉末制备装置，包括熔炼室1、雾化室2、雾化下锥3、旋风分离器4、集粉装置5、除尘装置6、风机7及引风机8，熔炼室1设于雾化室2上方并与雾化室2相通，雾化室2的下端连接雾化下锥3，雾化下锥3与旋风分离器4通过管道相通，旋风分离器4的一端连接集粉装置5，另一端插设有两路分支管道，其中一路分支管道为回流管道41且连接至雾化室2的上端，另一分支管道42连接至除尘布装置6下端，除尘装置6的上端通过管道与风机7相连，引风机8设于回流管道41上。本实施例的集粉装置5为集粉桶，除尘装置6为除尘布袋。

进一步地，熔炼室1与雾化室2的连接处设有雾化喷盘21，对雾化气体进行加速，雾化喷盘21内设有导流嘴10，所述导流嘴10的出口直径为2.5-6mm。回流管道41上设有流量计9，控制回流至雾化室2的气体流量。

在本实施例中，风机7与引风机8均采用变频电机，通过调整风机7和引风机8的频率来保持雾化室2内气体压力稳定，风机7的频率调节范围为30～60Hz，引风机8的频率调节范围为0～30Hz。

下面以制备3D打印用316L不锈钢金属粉为例，来介绍本发明地可降低卫星粉的金属粉末制备装置的工作原理：

将316L不锈钢材料置于熔炼室1中，以真空坩埚熔炼法为例进行说明。在熔炼过程中，熔炼浇注温度为1600～1630℃，中间包电磁感应线圈功率为10～16kW，中间漏包系统加热至雾化开始的时间为不低于40min，直至316L不锈钢材料熔炼成金属液流入雾化室2中，雾化室2将金属液雾化成金属粉末。在雾化过程中，雾化惰性气体(氮气或氩气)通过雾化喷盘21加速后在雾化室2与金属溶液发生激烈的交互作用，随后金属粉末随气流一起飞行，经过雾化下锥3后进入旋风分离器4，实现金属粉末与气流的分离，金属粉末落入集粉桶，而大部分雾化气体将从旋风分离器4上端进入除尘布袋，最终在风机7的作用下排出，小部分气流在引风机8的作用下重新进入雾化室2上端的雾化区，对雾化区的大熔滴起到辅助冷却作用，同时回引气流进入雾化区后，加强了对细粉末的托举作用并间接加长了细小粉末在雾化区的飞行行程。风机7频率采用45Hz，引风机8频率约为15Hz，回引气体流量为8m³/min。

上述过程制备出的粉末经过80目筛网筛分后，采用激光粒度仪测试其粒度，质量中值粒径D50为：40μm≤D50≤60μm，其粉末典型特征见图2。

采用不设置回流管道和引风机进行气流回引的现有装置作为比较例所制备的粉末特征见图3，比较图2和图3可知，设置回流管道及引风机可以大幅度降低卫星粉的比例，这对于促进后续3D打印过程的顺利进行以及提升打印件的最终性能具有重要的意义，解决了当前金属3D打印发展所急需解决的难点问题之一。

以上详细描述了本发明的具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种可降低卫星粉的金属粉末制备装置，其特征在于，包括熔炼室、雾化室、雾化下锥、旋风分离器、集粉装置、除尘装置、风机及引风机，所述熔炼室设于所述雾化室上方并与所述雾化室相通，所述雾化室的下端连接所述雾化下锥，所述雾化下锥与所述旋风分离器通过管道相通，所述旋风分离器的一端连接集粉装置，另一端插设有两路分支管道，其中一路分支管道为回流管道且连接至所述雾化室的上端，另一分支管道连接至所述除尘布袋下端，所述除尘装置的上端通过管道与所述风机相连，所述引风机设于所述回流管道上。

2.如权利要求1所述的可降低卫星粉的金属粉末制备装置，其特征在于，所述熔炼室与所述雾化室的连接处设有雾化喷盘，对雾化气体进行加速。

3.如权利要求2所述的可降低卫星粉的金属粉末制备装置，其特征在于，所述雾化喷盘上设有导流嘴，所述导流嘴的出口直径为2.5-6mm。

4.如权利要求1所述的可降低卫星粉的金属粉末制备装置，其特征在于，所述回流管道上还设有流量计，控制回流至所述雾化室气体的流量。

5.如权利要求1所述的可降低卫星粉的金属粉末制备装置，其特征在于，所述风机与所述引风机均采用变频电机，通过调整所述风机和所述引风机的频率来保持所述雾化室内气体压力稳定。

6.如权利要求5所述的可降低卫星粉的金属粉末制备装置，其特征在于，所述风机的频率调节范围为30～60Hz，所述引风机的频率调节范围为0～30Hz。

7.如权利要求1所述的可降低卫星粉的金属粉末制备装置，其特征在于，所述熔炼室采用真空坩埚熔炼或无坩埚电极感应熔炼。

8.如权利要求1所述的可降低卫星粉的金属粉末制备装置，其特征在于，若所述熔炼室采用真空坩埚熔炼，熔炼浇注温度为1600～1680℃，中间包电磁感应线圈功率为10～16kW，中间漏包系统加热至雾化开始的时间为不低于40min。