CN110872171B - 一种可熔性粉体的球化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可熔性粉体的球化方法,其特征在于:(1)用氮氢还原性气体置换出可熔性粉体中的空气;(2)可熔性粉体依次进行预热、加热;(3)加热至235~245℃,粉体被推进到内置锡液的桶状容器底部和锡液混合,分散均匀;(4)由于浮力作用粉体开始上浮,在250~2200℃选择与粉体相适应的熔融、球化温度,上浮过程中可熔性粉体被加热熔融、球化成球;(5)成球后的粉体球上浮,冷却固化,堆积在锡液表面,溢出或吸出收集。本发明的优点:该方法可球化的粉体材料范围广,可以是有机高分子材料粉体,也可以是无机非金属材料粉体,上浮过程中,经锡液挤压和抛光后的球体表面光洁度更高,更加密实。
Description
技术领域
本发明涉及粉体材料的球化领域,具体涉及一种可熔性粉体的球化方法。
背景技术
高温可熔性粉体是粒径在几微米到几百微米之间的、高温下可熔融的粉体材料。
目前,球形粉体的球化方法主要有物理方法和化学方法两大类。物理方法主要由火焰法、等离子法等;化学方法主要有气相法和液相法。火焰法是以烷烃类气体为燃料,以空气、富氧空气或氧气为助燃气体,粉体通过燃烧火焰并随着高温气流使其熔融、球化、冷却、定型、收集的过程,能耗高,设备占地大,效率低,对较低熔点,易于燃烧的高分子有机粉体材料不能球化。等离子体是以高压放电形成高温等离子焰,粉体通过等离子体,被高温熔化而球化冷却定型收集的过程,等离子体焰的不同部位温差极大,影响球化效果,并且粉体浓度到一定程度会影响放电,容易使等离子熄灭,功率大,耗电高,效率低,电气控制复杂,对较低熔点,易于燃烧的高分子有机粉体材料不能球化。气相法技术难度大,安全性差;液相法得到的粉体,分子间间隙大,紧密度不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种可熔性粉体的球化方法,该方法可球化的粉体材料范围广,上浮过程中,经锡液挤压和抛光后的球体表面光洁度更高,更加密实。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种可熔性粉体的球化方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)气体置换:用氮氢还原性气体置换出可熔性粉体中的空气,以防止高温锡液被氧化,并保证整个操作过程都处于还原性气氛中,其中氮氢还原性气体中氮气与氢气的体积比为93-98:2-7;
(2)置换空气后的可熔性粉体依次进行预热、加热,其中预热温度为常温~120℃,加热温度为120~245℃;
(3)可熔性粉体加热至235~245℃,被推进到内置锡液的桶状容器底部,和锡液混合,分散均匀,其中锡液的温度为235~350℃;底部锡液和上部锡液有隔离措施,预防止粉体混合分散过程中对上部锡液的影响;
(4)均匀分散于锡液中的可熔性粉体,由于浮力作用开始上浮,根据不同粉体熔融、球化温度不同,在250~2200℃选择与粉体相适应的熔融、球化温度,对桶状容器中上部的锡液继续加热,上浮过程中可熔性粉体被加热熔融、球化成球;
(5)成球后的粉体球继续上浮,根据不同粉体球的冷却固化温度不同,在235~2000℃选择与粉体球相应的冷却固化温度,冷却固化后的粉体球堆积在桶状容器上部的锡液表面,溢出或吸出收集。
进一步,可熔性粉体材料可为玻璃粉体、聚四氟乙烯粉体、聚酰胺66粉体、聚对苯二甲酸乙二醇酯粉体等。
进一步,所述玻璃粉的熔融、球化温度为300~1800℃、固化温度250~1600℃。
进一步,所述聚四氟乙烯粉的熔融、球化温度为327~342℃、固化温度235~320℃。
进一步,所述聚酰胺66粉末的熔融、球化温度为255~264℃、固化温度235~250℃。
进一步,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯粉体的熔融球化温度为250~255℃、固化温度235~245℃。
本方法是利用锡和可熔性粉体的物理性质:锡液的温度宽泛,比重大(锡的熔点232℃、沸点2260℃、比重7.28g/cm3),可熔性粉体材料比重较小,高温可熔化;在低温锡液中分散的粉体颗粒,在上浮的过程中加热-熔化-球化-冷却-成型过程;熔化的粉体单个颗粒,上浮过程中在锡液中不断转向和各向压力下,向内收缩,形成球体。
本发明的优点:该方法可球化的粉体材料范围广,可以是有机高分子材料粉体,如聚四氟乙烯粉体,聚酰胺66等,也可以是无机非金属材料粉体,如玻璃粉体等,上浮过程中,经锡液挤压和抛光后的球体表面光洁度更高,更加密实。
附图说明
图1是一种可熔性粉体的球化工艺流程框图;
图2是一种可熔性粉体的球化装置图;
图3是图2所示球化装置中气体置换装置的放大图;
图4是图2所示球化装置中防紊装置的结构示意图。
具体实施方式
结合图1,对本发明作进一步的说明:
一种可熔性粉体的球化方法,包括以下步骤:
(1)可熔性粉体用氮氢还原性气体(氮气与氢气的体积比为93-98:2-7)置换出可熔性粉体中的空气,以防止高温锡液被氧化,并保证整个操作过程都处于还原性气氛中;
(2)置换空气后的可熔性粉体,在螺杆推进作用下依次进行预热(预热温度为常温~120℃)、加热(加热温度为120~245℃);
(3)可熔性粉体加热至235~245℃,被推进到内置锡液的桶状容器底部,和锡液混合,分散均匀,其中锡液的温度为235~350℃,底部锡液和上部锡液有隔离措施(防紊装置),预防止粉体混合分散过程中对上部锡液的影响;
(4)均匀分散于锡液中的可熔性粉体,由于浮力作用开始上浮,对桶状容器中上部的锡液继续加热(根据不同粉体熔融、球化温度不同,在250~2200℃选择与粉体相适应的熔融、球化温度),上浮过程中可熔性粉体被加热熔融、球化成球;
(5)成球后的粉体球继续上浮,在桶状容器上部的锡液表面附近冷却固化(根据不同粉体球的冷却固化温度不同,在235~2000℃选择与粉体球相应的冷却固化温度),冷却固化后的粉体球堆积在桶状容器上部的锡液表面,待其累计到一定程度后自行溢出或采用设备吸出。
实施例1
一种玻璃粉体的球化方法,具体实施步骤如下:
(1)如图2所示,玻璃粉体加入进料斗1,在进料过程中在气体置换装置C中,用氮氢还原性气体(氮气与氢气的体积比为95:5)置换出玻璃粉体间隙中的空气,以防止空气随粉体被带入锡液中,高温锡液被氧化,并保证整个球化过程都处于还原性气氛中,如图3所示,所述气体置换装置C包括固定在进料管道外周的进气夹套管C1和出气夹套管C3,进气夹套管C1和出气夹套管C3上分别设有进气口及出气口,进气夹套管C1和出气夹套管C3与进料管道之间分别形成环形的空腔,环形空腔内对应的进料管道四周均布着进气微孔C2和出气微孔C4;
(2)置换空气后的玻璃粉体进入螺筒3,在螺旋推进器2的推进下,依次经加热器5进行预热、加热,加热器采用分段加热的方式,控制预热段温度为常温~120℃,加热段温度为120~235℃;
(3)玻璃粉体被加热至235~245℃时,在螺旋推进器2的作用下推入内置锡液的球化筒9底部(球化筒底部采用加热器对锡液进行加热,锡液温度为235~350℃),被推进到锡液中玻璃粉体与锡液在分散桨叶6的作用下进行充分混合,球化筒内混合段和熔融段的锡液间有防紊装置7,以防止混合过程中对上部锡液的影响;分散于锡液中的玻璃粉体由于浮力作用上浮,上浮过程中玻璃粉体被加热熔融(熔融段)、球化(球化段)成球,采用电磁感应加热线圈14(电磁感应加热线圈与球化筒之间设有安全衬套12)对球化筒9内熔融段、球化段的锡液进行加热,控制熔融段、球化段锡液温度在300~1650℃,如图4所示,所述防紊装置7包括梯形圆筒7a和倒锥形圆筒7b,倒锥形圆筒7b靠连接杆8固定在梯形圆筒7a的中部;倒锥形圆筒7b通过连接杆固定于内筒10下部外壁上,与内筒10和球化筒9间形成的环形区域下端相对应配合,梯形圆筒7a下部固定于球化筒9内壁的平台上;
(4)成球后的玻璃粉体球继续上浮,在冷却固化段采用冷却夹套15(冷却介质)对球化筒9上部的锡液进行温度控制,控制冷却固化段锡液温度在1200~250℃,经冷却固化后的玻璃粉体球堆积在球化筒9上部的锡液表面,采用设备收集出或待其装满时自行溢出。
本实施例中玻璃为非晶体混合物,没有固定的熔沸点,固液转换是一个温度区间;且根据玻璃配方的不同,固液转换温度区间也相应不同,本领域技术人员可相应进行选择。
实施例2
一种聚四氟乙烯粉体的球化方法,具体实施步骤如下:
采用图2所示装置,还原性气体中氮气与氢气的体积比为94:6,预热段温度为常温~120℃、加热段温度为120~245℃,混合时锡液温度为235~320℃,熔融段、球化段锡液温度为327~342℃,冷却固化段锡液温度为320~235℃。
实施例3
一种聚酰胺66粉体的球化方法,具体实施步骤如下:
采用如图2所示装置,还原性气体中氮气与氢气的体积比为93:7),预热段温度为常温~120℃、加热段温度为120~235℃,混合时锡液温度为235~320℃,熔融段、球化段锡液温度为255~264℃,冷却固化段锡液温度为250~235℃。
实施例4
一种聚对苯二甲酸乙二醇酯粉体的球化方法,具体实施步骤如下:
采用如图2所示装置,还原性气体中氮气与氢气的体积比为98:2,预热段温度为常温~120℃、加热段温度为120~235℃,混合时锡液温度为235~245℃,熔融段、球化段锡液温度为250~255℃,冷却固化段锡液温度为245~235℃。
Claims (7)
1.一种可熔性粉体的球化方法,其特征在于采用如下设备:
预热加热装置连接在熔融球化装置的下部入口;
所述预热加热装置包括螺筒(3)、进料斗(1)、螺旋推进器(2)、加热器(5),其中螺筒(3)内设有螺旋推进器(2),螺筒(3)外周设有加热器(5),螺筒(3)一端设有进料斗(1),在进料斗(1)的进料管道上设置有气体置换装置(C);
所述熔融球化装置包括球化筒(9)、上下开口的内筒(10)、防紊装置(7)、电磁感应加热线圈(14)、冷却夹套(15)及加热器,其中内筒(10)设置于球化筒(9)内,形成一个环形区域;球化筒(9)内中下部设有防紊装置(7),防紊装置(7)上部与环形区域底部相对应配合,球化筒(9)底部筒壁的设有加热器,球化筒(9)中上部筒壁的外周设有电磁感应加热线圈(14),球化筒(9)上部筒壁的外周设有冷却夹套(15);
其中气体置换装置(C)包括固定在进料管道外周的进气夹套管(C1)和出气夹套管(C3),进气夹套管(C1)和出气夹套管(C3)上分别设有进气口及出气口,进气夹套管(C1)和出气夹套管(C3)与进料管道之间分别形成环形的空腔,环形空腔内对应的进料管道四周均布着进气微孔(C2)和出气微孔(C4);
包括如下步骤:
(1)气体置换:在气体置换装置中用氮氢还原性气体置换出可熔性粉体中的空气;
(2)置换空气后的可熔性粉体在螺旋推进器的推动下依次进行预热、加热,其中预热温度为常温~120℃,加热温度为120~245℃;
(3)可熔性粉体加热至235~245℃,被推进到内置锡液的桶状容器底部,和锡液混合,分散均匀,其中锡液的温度为235~350℃;底部锡液和上部锡液有隔离措施,预防止粉体混合分散过程中对上部锡液的影响;
(4)均匀分散于锡液中的可熔性粉体,由于浮力作用开始上浮,根据不同粉体熔融、球化温度不同,在250~2200℃选择与粉体相适应的熔融、球化温度,对桶状容器中上部的锡液继续加热,上浮过程中可熔性粉体被加热熔融、球化成球;
(5)成球后的粉体球继续上浮,根据不同粉体球的冷却固化温度不同,在235~2000℃选择与粉体球相应的冷却固化温度,冷却固化后的粉体球堆积在桶状容器上部的锡液表面,溢出或吸出收集。
2.根据权利要求1所述的一种可熔性粉体的球化方法,其特征在于:可熔性粉体可为玻璃粉体、聚四氟乙烯粉体、聚己二酰己二胺纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯粉体。
3.根据权利要求2所述的一种可熔性粉体的球化方法,其特征在于:所述玻璃粉的熔融、球化温度为300~1800℃、固化温度为250~1600℃。
4.根据权利要求2所述的一种可熔性粉体的球化方法,其特征在于:所述聚四氟乙烯粉的熔融、球化温度为327~342℃、固化温度为235~320℃。
5.根据权利要求2所述的一种可熔性粉体的球化方法,其特征在于:所述聚己二酰己二胺纤维的熔融、球化温度为255~264℃、固化温度为235~250℃。
6.根据权利要求2所述的一种可熔性粉体的球化方法,其特征在于:所述聚对苯二甲酸乙二醇酯粉体的熔融球化温度为250~255℃、固化温度为235~245℃。
7.根据权利要求1-6任一项所述一种可熔性粉体的球化方法,其特征在于:氮氢还原性气体中氮气与氢气的体积比为93-98:2-7。
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