CN110539001B - 连接杆、自冷却离心转盘雾化制粉装置及雾化制粉方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连接杆、自冷却离心转盘雾化制粉装置及雾化制粉方法，该连接杆包括第一连接体和第二连接体，其中：所述第一连接体包括具有开口的连接腔，所述连接腔具有内侧壁和底壁；所述第一连接体的外壁上设置有多个冷却部；所述第二连接体与所述第一连接体连接。该连接杆具有冷却部，能够阻止热量的传导，采用该连接杆的自冷却离心转盘雾化制粉装置能够阻止雾化盘结构的热量向电机传递，从而解决了现有技术中离心雾化制备中高温金属粉末时高速电机不能实时自动冷却的技术问题。

Description

连接杆、自冷却离心转盘雾化制粉装置及雾化制粉方法

技术领域

本发明涉及金属粉末制备技术领域，具体涉及一种连接杆、自冷却离心转盘制粉装置及雾化制粉方法。

背景技术

目前随着各类高科技产品向集成化、微型化、个性化等趋势发展，使新的加工制造技术得到快速发展，如增材制造技术在航空航天、汽车制造、日常生活用品等领域的快速应用，将带来增材制造用合金粉末需求量的快速增加。但增材制造用粉末要求较高，常用的粉末粒度为微米级，粉末形状为球形，流动性好，氧含量低，成分均匀，粒度分布均匀等。目前常用的惰性气体雾化法、等离子旋转电极法等传统方法制备的粉末存在着球形度较差、卫星球、空心粉、粒度粗且分布宽等技术问题，限制了高品质增材制造用合金粉末的制备。相比于以上雾化技术，离心雾化技术运行成本低，粉末球形度好、氧含量易控制，可连续工业化生产等优点，使其成为制备高端球形粉末最有优势的制备技术。但离心雾化技术目前还主要应用于低温焊粉、功能粉体材料等领域，如中国专利CN201210212549.8提出的一种金属粉末制备装置及方法。

针对离心雾化制备中高温金属粉体的一个核心技术问题是，如何实现在连续制备过程中对高速电机的冷却保护。对该技术目前国内外报到的均较少，如中国专利CN201710201281.0提出一种组合雾化用离心旋转盘，该雾化转盘是将自由下落式气雾化产生的熔体经离心转盘进一步破碎，得到更细小均匀的粉末，但该专利未提出在连续制备中高温金属粉末时电机的冷却保护方法。中国专利CN201811446531.8提出一种高效制备金属粉末的装置及方法，其利用侧壁上带有多个孔洞通道旋转杯型盘，实现对雾化液丝机械性的控制达到高效制备窄粒度球形粉的目标。但本专利也未涉及制备中高温金属时电机冷却保护方式。国外如土耳其卡拉迪兹技术大学冶金与材料科学系公开发表的文章中，提出了一种喷水冷却旋转盘雾化方法，主要利用喷水冷却金属材质旋转盘的方法，来实现对驱动旋转盘转动的高速电机保护，由于该过程冷速快可制备细小晶粒的粉末，但也是由于雾化盘冷速太快雾化制备的粉体，如铝合金粉形貌绝大部分是韧带、不规则、针状、马铃薯状等，因此水冷雾化盘方式对制备高球形度粉体很困难。

因此，离心雾化制备中高温金属粉体时，高速电机的冷却保护尚存在一定技术难题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种连接杆、自冷却离心转盘雾化制粉装置及雾化制粉方法，该连接杆具有冷却部，能够阻止热量的传导，采用该连接杆的自冷却离心转盘雾化制粉装置能够阻止雾化盘结构的热量向电机传递，以解决现有技术中离心雾化制备中高温金属粉末时高速电机不能实时自动冷却的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种连接杆。

该连接杆包括第一连接体和第二连接体，其中：所述第一连接体包括具有开口的连接腔，所述连接腔具有内侧壁和底壁；所述第一连接体的外壁上设置有多个冷却部；所述第二连接体与所述第一连接体连接。

进一步的，所述第一连接体和所述第二连接体均为回转体结构，所述第二连接体连接在所述第一连接体上与开口相对的一侧，并且所述连接腔与所述第一连接体以及所述第二连接体同轴心设置。

进一步的，所述回转体结构为圆柱体或圆锥台，所述圆锥台的圆锥角度β为5-15°。

进一步的，所述冷却部为冷却风叶片，所述冷却风叶片沿所述第一连接体的周向分布。

优选地，所述冷却风叶片的数量为8-16，厚度为1.5-2.5mm，高度为1.5-4mm。

进一步的，所述连接腔的底部设置有隔热部；所述隔热部为隔热槽结构，所述隔热槽结构由所述内侧壁的一部分凹陷形成，且所述底壁形成为所述隔热槽结构的侧壁。

进一步的，所述隔热部在轴向上的宽度为2-3.5mm。

进一步的，所述第一连接体的内侧壁上设置有第一固定部，所述第一固定部与所述隔热部邻接。

进一步的，所述第一连接体开口处的内侧壁朝向所述连接腔倾斜形成有第一倾斜面。

进一步的，所述第一连接体和/或所述第二连接体的材质为低导热系数的钛合金TC4或奥氏体铬镍不锈钢(310S)。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种自冷却离心转盘雾化制粉装置。

该自冷却离心转盘雾化制粉装置包括雾化盘结构、电机以及上述的连接杆，其中：所述第二连接体连接所述电机，所述第一连接体通过所述连接腔与所述雾化盘结构连接。

进一步的，所述雾化盘结构包括雾化盘体和雾化盘柱体，所述雾化盘体包括雾化盘面、雾化盘底面和雾化盘侧面，所述雾化盘底面与所述雾化盘面同心或同锥度；所述雾化盘底面与所述雾化盘柱体连接，并且所述雾化盘体与所述雾化盘柱体同轴心设置。

进一步的，所述雾化盘底面与所述雾化盘柱体的连接处形成第二倾斜面，所述第二倾斜面与所述第一倾斜面抵触配合。

进一步的，所述雾化盘面为圆锥球形盘面、圆锥锥形盘面、双锥面二阶盘面、球形立边盘面或球形平边盘面；所述雾化盘底面为球形面或锥形面。

进一步的，所述第二倾斜面形成的锥封面角度α为45-160°，所述第一倾斜面形成的锥封面角度与所述第二倾斜面形成的锥封面角度相同；所述第一倾斜面形成的锥封面长度为所述第二倾斜面形成的锥封面长度L的1/2-5/6。

进一步的，所述雾化盘体的盘径为30-115mm。

进一步的，所述第一连接体的内侧壁上设置有第一固定部；所述雾化盘柱体上设置有与所述第一固定部配合的第二固定部；所述雾化盘柱体的底面与所述底壁的距离为1.2-2.5mm。

进一步的，所述装置还包括雾化室和设置在所述雾化室顶部的中间包，以及设置在所述雾化室底部的收粉罐；所述雾化盘结构、电机以及连接杆均设置在所述雾化室内，所述中间包底部设置有导流管，所述导流管与所述雾化盘结构同轴心设置。

为了实现上述目的，根据本发明的第三方面，提供了一种雾化制粉方法。

该雾化制粉方法采用上述的自冷却离心转盘雾化制粉装置，所述方法包括以下步骤：

(1)将金属或合金原料加热熔化成一定过热度的熔体，并将所述熔体输送至雾化盘结构上；

(2)调整雾化室的气氛以及雾化盘结构的转速，使所述熔体在离心力作用下破碎为均匀稳定的金属液滴；

(3)所述金属液滴在所述雾化室内分散、冷却、凝固，得到均匀稳定的金属粉末；

其中：所述调整雾化室的气氛包括：将所述雾化室抽真空后充入氮气、氩气或氦气，保证雾化环境压力为1-3×10^-2Mpa，氧含量为20-800ppm；所述雾化盘结构的转速为15000-90000r/min。

进一步的，所述金属或合金原料为Al、Mg、Si、Cu、Ag、Sn、Sb、Zn、Cr、Zr、Ti、Sc、P、Fe、Mn、Ni元素或上述元素的合金。

进一步的，步骤(1)中还包括：将所述熔体通过浇注或导流槽输送至中间包，并且所述熔体在所述中间包内保持一定的过热度及重量，然后通过所述中间包底部的导流管输送至所述雾化盘结构上。

进一步的，所述过热度为100-400℃。

进一步的，所述方法还包括：将步骤(3)得到的金属粉末收集到收粉罐内。

本发明具有以下优点：

1、雾化盘结构通过雾化盘面，雾化盘底面，雾化盘锥封面形状及角度的优化，实现雾化盘翼薄而轻，雾化盘结构中厚而重，这样可以实现高速旋转的雾化盘结构本身所受的离心力小，同时坚固了雾化盘结构应力集中处的强度，使雾化盘结构满足强度最优。

2、根据雾化金属的特性确定雾化盘体的形状、雾化盘体直径和雾化盘结构的转速等工艺参数，在此基础上通过传热数值模拟或理论计算优化确定连接杆的结构参数，如连接杆回转基体形状，冷却风叶片数量、角度、厚度、高度参数，实现雾化过程中实时地将雾化盘结构传递给第一连接体的热量散掉，阻止温度通过连接杆向下部传递。

3、雾化盘结构和连接杆采用螺纹连接，方便拆装与更换，雾化盘结构材质可以选择耐温、耐腐蚀材质如石墨、氮化硼，连接杆可以选择导热系数低，高温强度较好，方便加工的金属材质，如TC4和310S，通过该组合可实现雾化中、高温金属时，满足对雾化盘结构材质耐温，耐腐蚀的要求，又可利用连接杆的低导热材质，减缓热量传导速度。

4、连接杆中设置有空气隔热槽，该结构保证当雾化盘结构和连接杆通过螺纹装配后，雾化盘柱体底面与空气隔热槽底部的距离在1.2-2.5mm区间内，产生空气热障层，阻止热量传递。

综上，本发明通过优化雾化盘结构实现了高速旋转的雾化盘体本身所受的离心力小，雾化盘体应力集中处的强度高，使雾化盘结构满足强度最优。同时，有效结合冷却风叶片、空气隔热槽以及连接杆低导热材质的优势，达到在线散失阻隔热量传递冷却保护高速电机的目的。该装置能够使离心雾化技术可更好的应用于制备中高温金属粉末，制备得到高球形度，窄粒度分布，低氧含量，低成本高品级球形粉末，从而推动增材制造等领域的快速发展。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明中连接杆的剖面图；

图2为本发明中圆柱体状连接杆的主视图；

图3为本发明中圆柱体状连接杆的俯视图；

图4为本发明中阶梯式圆柱体状连接杆的结构示意图；

图5为本发明中圆锥台状连接杆的结构示意图；

图6为本发明中自冷却离心转盘雾化制粉装置的结构示意图；

图7为本发明中雾化盘结构的结构示意图。

图中：

1、第一连接体；2、第二连接体；3、雾化室；4、雾化盘结构；5、电机；6、中间包；7、导流管；8、收粉罐；101、冷却部；102、第一固定部；103、第一倾斜面；104、隔热部；401、雾化盘体；402、雾化盘柱体；403、第二倾斜面；404、第二固定部；405、雾化盘面；406、雾化盘底面；407、雾化盘侧面。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明公开了一种连接杆，如图1-5所示，该连接杆包括第一连接体1和第二连接体2，其中：第一连接体1包括具有开口的连接腔，所述连接腔具有内侧壁和底壁；第一连接体1的外壁上设置有多个冷却部101；第二连接体2与第一连接体1连接。

在上述实施例中，连接杆主要由第一连接体1和第二连接体2组合形成，第一连接体1和第二连接体2均用于与其他待连接杆连接配合。第一连接体1包括一个具有开口的连接腔，具体地，第一连接体1的顶部开口朝上设置，第一连接体1的底部连接第二连接体2，并且第一连接体1的内部形成有连接腔，并且连接腔具有内侧壁和底壁，第一连接体1通过该连接腔与待连接结构连接，而且该第一连接体1的外侧壁上设置有多个冷却部101，用于实现热量的散失，并阻隔热量的传递。冷却部101可以为设置在第一连接体1的外壁上的冷却风叶片，也可以为设置在第一连接体1上的喷水冷却结构或循环冷却水结构(未图示)，其目的为阻隔热量的传递，保护电机5。

作为本发明的另一种实施例，第一连接体1和第二连接体2均为回转体结构，第二连接体2连接在第一连接体1上与开口相对的一侧，并且连接腔与第一连接体1以及第二连接体2同轴心设置。

进一步地，第一连接体1为圆柱体、阶梯式圆柱体或圆锥台，圆锥台的圆锥角度β为5-15°。

进一步地，第二连接体2为圆柱体。

如图2和3所示，第一连接体1为圆柱体；或者如图5所示，第一连接体1为圆锥台，其中圆锥台的圆锥角度β在5-15°范围内；或者如图4所示，第一连接体1为阶梯式圆柱体，即回转体结构由两个同心圆柱体组成，其中一个圆柱体的下部连接另一个圆柱体的上部，并且第一个圆柱体的直径小于另一个圆柱体的直径。

在本发明的实施例中，第一连接体1的结构设计将针对应用场合的不同，散热量的不同来匹配选择。通常采用圆柱体结构，圆锥台结构主要是针对温度高、导热系数高的熔体，连接杆上端不加风叶，或者利用圆锥结构，使得靠近雾化盘结构一端的冷却速度减慢，防止冷速过快，雾化盘结构的上下温差过大，导致雾化盘结构的热应力过大而被损坏。此外，圆锥角度β越大，出口切向风速大，对电机冷却越有利。

作为本发明的一种优选实施例，冷却部101为冷却风叶片，冷却风叶片沿第一连接体1的周向分布。

进一步地，冷却风叶片的数量为8-16，厚度为1.5-2.5mm，高度为1.5-4mm。冷却风叶片数越多，厚度越薄，高度越高，散热效果越好，但需要综合考虑所采用的材料，结构形状，以及强度要求进行匹配。

如图2和3所示，冷却部101为设置在第一连接体1外壁上的冷却风叶片，结构简单，并且冷却风叶片沿第一连接体1的周向分布，能够达到最佳隔热效果。冷却风叶片的数量为8-16个，每个冷却风叶片的厚度在1.5-2.5mm范围内，每个冷却风叶片的高度在1.5-4mm范围内。

作为本发明的另一种实施例，连接腔的底部设置有隔热部104；隔热部104为隔热槽结构，隔热槽结构由内侧壁的一部分凹陷形成，且底壁形成为隔热槽结构的侧壁。

如图1所示，连接腔的底部设置有隔热部104，以形成空气热障层，用于阻隔热量的传递。隔热部104可以为隔热槽结构，隔热槽结构由内侧壁的一部分凹陷形成，且底壁形成为隔热槽结构的侧壁。当连接杆与待连接结构连接时，待连接结构伸入第一连接体1内形成的连接腔内，待连接结构的底面与隔热槽结构的侧壁之间存在一定距离，形成空气热障层，能够阻隔热量的传递，起到保护电机5的作用；隔热部104也可以为空心结构的隔热体，如设置在连接腔底部的空心结构的圆柱体(未图示)，当连接杆与待连接结构连接时，待连接结构伸入第一连接体1内形成的连接腔，待连接结构的底面与空心结构的圆柱体相抵接，空心结构的圆柱体的设置能够阻隔热量的传递，起到保护电机5的作用。

进一步地，第一连接体1的内侧壁上设置有第一固定部102，第一固定部102与隔热部104邻接。

如图1所示，第一连接体1通过第一固定部102与待连接结构上的第二固定部404锁紧配合，从而将第一连接体1与待连接结构牢固连接在一起，第一固定部102设置在隔热部104的上方，并且第一固定部102与隔热部104邻接，第一固定部102可以为设置在第一连接体1的内侧壁上的内螺纹，与待连接结构螺接；第一固定部102还可以为设置在第一连接体1的内侧壁上的卡槽，待连接结构上设置有与之锁紧配合的卡块(未图示)。

作为本发明的另一种实施例，第一连接体1开口处的内侧壁朝向连接腔倾斜形成有第一倾斜面103。

如图1所示，第一连接体1开口处的内侧壁朝向连接腔倾斜以形成第一倾斜面103，当第一连接体1与待连接结构相连接时，待连接结构伸入第一连接体1的连接腔，第一倾斜面103与待连接结构上的第二倾斜面403抵触配合，从而使得第一连接体1与待连接结构完美抵接。第一倾斜面103的结构设计能够增加配合面面积，减少应力集中，同时第一倾斜面103还能起到精准定位作用。

在本发明的另一种实施例中，第一连接体1为低导热系数的钛合金TC4或奥氏体铬镍不锈钢(310S)。

在本发明的另一种实施例中，第二连接体2为低导热系数的钛合金TC4或奥氏体铬镍不锈钢(310S)。

在本发明的另一种实施例中，第一连接体1和第二连接体2的材质均为低导热系数的钛合金TC4或奥氏体铬镍不锈钢(310S)。

作为一种优选实施例，第一连接体1和第二连接体2的材质均为低导热系数的钛合金TC4或奥氏体铬镍不锈钢(310S)，具有导热系数低，高温强度好的优势，方便加工，最为重要是低导热系数的材质能够减缓热量的传导速度。

本发明还公开了一种自冷却离心转盘雾化制粉装置，如图6所示，该自冷却离心转盘雾化制粉装置包括雾化盘结构4、电机5以及上述的连接杆，其中：第二连接体2连接电机5，第一连接体1通过连接腔与雾化盘结构4连接。

在上述实施例中，自冷却离心转盘雾化制粉装置主要包括雾化盘结构4、电机5以及上述的连接杆，雾化盘结构4设置在电机5的上方，并且雾化盘结构4通过连接杆连接电机5，具体地，第二连接体2连接电机5，第一连接体1通过柱体结构连接雾化盘结构2，由于连接杆上设置有冷却部101以及隔热部104，能够实时地将雾化过程中雾化盘结构4传递给连接杆的热量的散失掉，防止温度通过连接杆向下方传递，并且连接杆能够形成空气热障层，阻止热量的传递，加之连接杆的材质为低导热系数的钛合金TC4材料或奥氏体铬镍不锈钢(310S)，能够减缓热量的传导速度，因此有效实现在线冷却保护电机5的目的。

作为本发明的另一种实施例，雾化盘结构4包括雾化盘体401和雾化盘柱体402，雾化盘体401包括雾化盘面405、雾化盘底面406和雾化盘侧面407，雾化盘底面406与雾化盘面405同心或同锥度；雾化盘底面406与雾化盘柱体402连接，并且雾化盘体401与雾化盘柱体402同轴心设置。

进一步地，第一连接体1的内侧壁上设置有第一固定部102；雾化盘柱体402上设置有与第一固定部102配合的第二固定部404；雾化盘柱体402的底面与底壁的距离为1.2-2.5mm。

更进一步地，雾化盘体401与雾化盘柱体402的连接处形成第二倾斜面403，第二倾斜面403与第一倾斜面103抵触配合。

如图7所示，雾化盘结构4主要包括雾化盘体401和雾化盘柱体402，雾化盘柱体402设置在雾化盘体401的下方，并且雾化盘体401与雾化盘柱体402同轴心设置；具体地，雾化盘体401包括雾化盘面405、雾化盘底面406和雾化盘侧面407，并且雾化盘底面406与雾化盘面405同心或同锥度，雾化盘面405为圆锥球形盘面、圆锥锥形盘面、双锥面二阶盘面、球形立边盘面或球形平边盘面，雾化盘底面406为球形面或锥形面，可以根据实际需要选择合适的结构；雾化盘底面406与雾化盘柱体402的连接处形成第二倾斜面403，当雾化盘结构4与待连接结构连接时，雾化盘柱体402伸入第一连接体1的连接腔，第二倾斜面403与第一倾斜面103抵触配合，第二固定部404与第一固定部102锁紧配合，从而将雾化盘结构4与待连接结构完美连接在一起。而且，隔热部104在轴向上的宽度为2-3.5mm，雾化盘结构4与待连接结构连接后，能够保证雾化盘柱体402的底面与底壁的距离在1.2-2.5mm范围内，从而能够有效阻止热量的传递。

进一步地，第二倾斜面403形成的锥封面角度α为45-160°，第一倾斜面103形成的锥封面角度与第二倾斜面403形成的锥封面角度相同；第一倾斜面103形成的锥封面长度为第二倾斜面403形成的锥封面长度L的1/2-5/6。在本发明中，封面角度α是为适应不同雾化盘结构设计的，该角度α由雾化盘结构来确定。锥封面长度L则是根据雾化盘结构工作时应力强度决定的。

作为一种优选实施例，第一固定部102为设置在柱体结构内壁上的内螺纹，第二固定部404为设置在雾化盘柱体402外壁上的外螺纹，第一固定部102和第二固定部402螺接。

作为本发明中的另一种实施例，雾化盘体401的盘径为30-115mm。雾化盘结构4的材质为石墨或氮化硼，石墨或氮化硼具有耐高温及耐腐蚀的优点，延长雾化盘结构4的使用寿命。

作为本发明的另一种实施例，该自冷却离心转盘雾化制粉装置还包括雾化室3和设置在雾化室3顶部的中间包6，以及设置在雾化室3底部的收粉罐8，其中，雾化盘结构4、电机5以及连接杆均设置在雾化室3内，中间包底部设置有导流管7，导流管7与雾化盘结构4同轴心设置。

如图7所示，该装置还包括中间包6和收粉罐8，其中，中间包6连接在雾化室3的顶部，并且中间包6的底部设置有导流管7，导流管7与雾化盘结构4同轴心设置，即导流管7设置在雾化盘结构4的正上方，导流管7的中心轴与雾化盘结构的中心轴在一条直线上，导流管7用于将熔体从中间包6输送至雾化盘结构4；收粉罐8连接在雾化室3的底部，用于收集制备得到的雾化金属粉末。

本发明还公开了一种雾化制粉方法，该雾化制粉方法采用上述的自冷却离心转盘雾化制粉装置，所述制粉方法包括以下步骤：

(1)将金属或合金原料加热熔化成过热度为100-400℃的熔体，将熔体通过浇注或导流槽输送至中间包，并且熔体在中间包内保持100-400℃的过热度及一定重量，然后通过中间包底部的导流管将熔体输送至雾化盘结构上。

其中：金属或合金原料为Al、Mg、Si、Cu、Ag、Sn、Sb、Zn、Cr、Zr、Ti、Sc、P、Fe、Mn、Ni元素或上述元素的合金。

(2)调整雾化室的气氛：将雾化室抽真空后充入氮气、氩气或氦气，保证雾化环境压力为1-3×10^-2Mpa，氧含量为20-800ppm。

(3)调整雾化盘结构的转速，雾化盘结构的转速为15000-90000r/min，使熔体在离心力作用下破碎为均匀稳定的金属液滴。

(4)金属液滴在雾化室内分散、冷却、凝固，得到均匀稳定的金属粉末。

(5)将步骤(4)得到的金属粉末收集到收粉罐内。

下面将通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。

实施例1：

本实施例中自冷却离心转盘雾化制粉装置的结构参数如下：雾化盘体401的盘径为85mm，雾化盘面405为圆锥球形盘面，雾化盘底面406为与雾化盘面405同心的球面，雾化盘体401锥面角度α＝90°，雾化盘结构4的材质为石墨；连接杆选择如图2所示的回转体结构，连接杆的材质为TC4，连接杆的锥面角度为90°，连接杆的锥面长度为雾化盘体1锥面长度L的3/5，雾化盘柱体402的底面距离隔热部104底部的距离为1.2mm，第一连接体1上的冷却风叶片的数量为12，冷却风叶片的厚度为2mm，冷却风叶片的高度为2mm。

制备方法如下所述：

(1)对雾化室3进行抽真空，真空度达到1×10^-2Pa后充入氮气，使雾化环境的压力为1.5×10^-2MPa，氧含量为100PPm；

(2)将Al、Si、Mg按重量百分比计为88.6％、11％、0.4％的配比加入熔炼炉中，加热熔化成熔体，然后将上述熔体通过导流槽输送到雾化室3上部中间包6内，控制中间包6内金属熔液过热度为200℃；

(3)将步骤(2)中的熔体通过中间包6底部的导流管7输送至雾化盘结构4上；

(4)调整高速电机5的转速至30000r/min，驱动雾化盘结构4使金属熔体在离心力作用下破碎为均匀稳定的金属液滴；

(5)雾化液滴在雾化室3内分散、冷却、凝固，得到均匀稳定的金属粉末；

(6)将步骤(5)中得到的金属粉末收集到收粉罐8内。

实施例2：

本实施例中自冷却离心转盘雾化制粉装置的结构参数如下：雾化盘体401的盘径为75mm，雾化盘面405为圆锥锥形盘面，雾化盘底面406为与雾化盘面405同心的圆锥面，雾化盘体401锥面角度α＝75°，雾化盘结构4的材质为氮化硼；连接杆选择如图2所示的回转体结构，连接杆的材质为TC4，连接杆的锥面角度为75°，连接杆的锥面长度为雾化盘体1锥面长度L的3/4，雾化盘柱体402的底面距离隔热部104底部的距离为1.5mm，第一连接体1上的冷却风叶片的数量为12，冷却风叶片的厚度1.5mm，冷却风叶片的高度为1.5mm。

制备方法如下所述：

(1)对雾化室3进行抽真空，真空度达到1.5×10^-2Pa后充入氮气，使雾化环境的压力为2×10^-2MPa，氧含量为200PPm；

(2)将Al、Si按重量百分比计为88％、12％的配比加入熔炼炉中，加热熔化成熔体，然后将上述熔体通过导流槽送到雾化室3上部的中间包6内，控制中间包6内金属熔液过热度为230℃；

(3)将步骤(2)中的熔体通过中间包6底部的导流管7输送至雾化盘结构4上；

(4)调整高速电机5的转速至32000r/min，驱动雾化盘结构4使金属熔体在离心力作用下破碎为均匀稳定的金属液滴；

(5)雾化液滴在雾化室3内分散、冷却、凝固，得到均匀稳定的金属粉末；

(6)将步骤(5)中得到的金属粉末收集到收粉罐8内。

实施例3：

本实施例中自冷却离心转盘雾化制粉装置的结构参数如下：雾化盘体401的盘径为100mm，雾化盘面405为球形平边盘面，雾化盘底面406为与雾化盘面405同心的球面，雾化盘体401锥封面角度α＝100°，雾化盘结构4的材质为石墨；连接杆选择如图4所示的回转体结构，连接杆的材质为310S，连接杆的锥面角度为100°，连接杆的锥面长度为雾化盘体1锥面长度L的5/6，雾化盘柱体402的底面距离隔热部104底部的距离为2.2mm，第一连接体1上的冷却风叶片的数量为12，冷却风叶片的厚度2.5mm，冷却风叶片的高度为2.5mm。

制备方法如下所述：

(1)对雾化室3进行抽真空，真空度达到2.0×10^-2Pa后充入氮气，使雾化环境的压力为2.5×10^-2MPa，氧含量为400PPm；

(2)将纯Cu按所需重量加入熔炼炉中，加热熔化成熔体，然后将上述熔体通过浇注到雾化室3上部的中间包6内，控制中间包6内金属熔液过热度为180℃；

(3)将步骤(2)中的熔体通过中间包6底部导流管7输送至雾化盘结构4上；

(4)调整高速电机5的转速至27000r/min，驱动雾化盘结构4使金属熔体在离心力作用下破碎为均匀稳定的金属液滴；

(5)雾化液滴在雾化室3内分散、冷却、凝固，得到均匀稳定的金属粉末；

(6)将步骤(5)中得到的金属粉末收集到收粉罐8内。

实施例4：

本实施例中自冷却离心转盘雾化制粉装置的结构参数如下：雾化盘体401的盘径为90mm，雾化盘面405为双锥面二阶盘面，雾化盘底面406为与雾化盘面405同心的圆锥面，雾化盘体401锥封面角度α＝110°，雾化盘结构4的材质为氮化硼；连接杆选择如图5所示的回转体结构，圆锥角度β＝10°，连接杆的材质为310S，连接杆的锥面角度为110°，连接杆的锥面长度为雾化盘体1锥面长度L的4/5，雾化盘柱体402的底面距离隔热部104底部的距离为2.5mm，第一连接体1上的冷却风叶片的数量为10，冷却风叶片的厚度为2mm，冷却风叶片的高度为2.5mm。

制备方法如下所述：

(1)对雾化室3进行抽真空，真空度达到2.5×10^-2Pa后充入氮气，使雾化环境的压力为2.8×10^-2MPa，氧含量为500PPm；

(2)将CuSn10合金锭加入熔炼炉中，加热熔化成熔体，然后将上述熔体通过浇注到雾化室3上部的中间包6内，控制中间包6内金属熔液过热度为300℃；

(3)将步骤(2)中的熔体通过中间包6底部的导流管7输送至雾化盘结构4上；

(4)调整高速电机5的转速至40000r/min，驱动雾化盘结构4使金属熔体在离心力作用下破碎为均匀稳定的金属液滴；

(5)雾化液滴在雾化室3内分散、冷却、凝固，得到均匀稳定的金属粉末；

(6)将步骤(5)中得到的金属粉末收集到收粉罐8内。

采用本发明实施例1-4中的制备方法制备得到的金属粉末为高品级球形粉末，具有球形度高，粒度分布窄、氧含量低的优点，而且成本较低，适合应用推广。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列部件不必限于清楚地列出的那些部件，而是可包括没有清楚地列出的或对于部件固有的其它部件。

在本发明中，术语“上”、“下”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或者组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或者位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或者连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明中涉及的“第一”、“第二”等的描述，该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种自冷却离心转盘雾化制粉装置，其特征在于，包括雾化盘结构(4)、电机(5)以及连接杆，其中：

所述连接杆包括相连接的第一连接体(1)和第二连接体(2)，所述第一连接体(1)包括具有开口的连接腔，所述连接腔具有内侧壁和底壁，所述第一连接体(1)开口处的内侧壁朝向连接腔倾斜以形成第一倾斜面(103)；所述第一连接体(1)的外壁上设置有多个冷却部(101)，所述冷却部(101)为沿所述第一连接体轴向延伸的冷却风叶片，多个所述冷却风叶片沿所述第一连接体(1)的周向分布；所述第二连接体(2)连接所述电机(5)，所述第一连接体(1)通过所述连接腔与所述雾化盘结构(4)连接；

所述雾化盘结构(4)包括同轴心连接的雾化盘体(401)和雾化盘柱体(402)，且雾化盘体401与雾化盘柱体402的连接处形成第二倾斜面403，所述雾化盘柱体(402)插入所述连接腔中，且第二倾斜面403与第一倾斜面103抵触配合。

2.根据权利要求1所述的自冷却离心转盘雾化制粉装置，其特征在于，所述第一连接体(1)和所述第二连接体(2)均为回转体结构，所述第二连接体(2)连接在所述第一连接体(1)上与开口相对的一侧，并且所述连接腔与所述第一连接体(1)以及所述第二连接体(2)同轴心设置。

3.根据权利要求1所述的自冷却离心转盘雾化制粉装置，其特征在于，所述冷却风叶片的数量为8-16，厚度为1.5-2.5mm，高度为1.5-4mm。

4.根据权利要求1所述的自冷却离心转盘雾化制粉装置，其特征在于，所述连接腔的底部设置有隔热部(104)；所述隔热部(104)为隔热槽结构，所述隔热槽结构由所述内侧壁的一部分凹陷形成，且所述底壁形成为所述隔热槽结构的侧壁。

5.根据权利要求4所述的自冷却离心转盘雾化制粉装置，其特征在于，所述第一连接体(1)的内侧壁上设置有第一固定部(102)，所述第一固定部(102)与所述隔热部(104)邻接。

6.根据权利要求1所述的自冷却离心转盘雾化制粉装置，其特征在于，所述雾化盘体(401)包括雾化盘面(405)、雾化盘底面(406)和雾化盘侧面(407)，所述雾化盘底面(406)与所述雾化盘面(405)同心或同锥度。

7.根据权利要求6所述的自冷却离心转盘雾化制粉装置，其特征在于，所述雾化盘面(405)为圆锥球形盘面、圆锥锥形盘面、双锥面二阶盘面、球形立边盘面或球形平边盘面；所述雾化盘底面(406)为球形面或锥形面。

8.根据权利要求6所述的自冷却离心转盘雾化制粉装置，其特征在于，所述第一连接体(1)的内侧壁上设置有第一固定部(102)；所述雾化盘柱体(402)上设置有与所述第一固定部(102)配合的第二固定部(404)；所述雾化盘柱体(402)的底面与所述底壁的距离为1.2-2.5mm。

9.一种雾化制粉方法，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的自冷却离心转盘雾化制粉装置，所述方法包括以下步骤：

(1)将金属或合金原料加热熔化成一定过热度的熔体，并将所述熔体输送至雾化盘结构上；

(2)调整雾化室的气氛以及雾化盘结构的转速，使所述熔体在离心力作用下破碎为均匀稳定的金属液滴；

(3)所述金属液滴在所述雾化室内分散、冷却、凝固，得到均匀稳定的金属粉末；

其中：所述调整雾化室的气氛包括：将所述雾化室抽真空后充入氮气、氩气或氦气，保证雾化环境压力为1-3×10^-2Mpa，氧含量为20-800ppm；所述雾化盘结构的转速为15000-90000r/min。

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