CN111687423A - 一种金属液流装置及其制作金属粉末的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属粉末生产的技术领域，特别是涉及一种金属液流装置及其制作金属粉末的方法，该金属液流装置包括冷坩埚、第一感应器、第二感应器，第一感应器围绕着冷坩埚的侧壁安装，第二感应器安装于冷坩埚的下方并以形“T”字形状或“Y”字形状排列设置，将金属原材料放入冷坩埚中，第一感应器提供热源及悬浮力使金属棒材熔化形成金属熔液，而后降低第一感应器和第二感应器的功率使金属熔液从通孔流出形成金属液流，并通过第二感应器可进一步加热金属溶液使其按照一定流速和一定直径稳定流出，再利用高压气体金属液流金属粉，由此实现生产出粒度更细小的金属粉末。

Description

一种金属液流装置及其制作金属粉末的方法
技术领域
本发明涉及金属粉末生产的技术领域，特别是涉及一种金属液流装置及其制作金属粉末的方法。
背景技术
现有技术中，金属粉末的生产包括金属熔化、形成稳定的金属液流、气雾化制粉三个步骤。其中，金属熔化有以下三种方式：方式1、电弧熔炼将金属或合金料混合压制成电极，靠电弧产生高温，使金属逐步熔化；方式2、感应熔炼，冷坩埚感应加热，金属溶液与坩埚接触产生一个凝壳，其余部分熔化；方式3、不用坩埚，直接用感应器加热事先做好的金属棒材靠电磁感应加热。这三种金属熔化的方式需要先将金属材料制成棒材，这就增加了一个工艺，进而造成成本增加，并增加材料污染的概率，还有这三种金属熔化的方式对合金缺乏搅拌作用，会使合金成分分布不均匀，并且方式2金属溶液与坩埚接触产生一个金属凝壳，进而出现浪费原材料的现象。
此外，形成金属液流有以下两种方式：方式1、直接加热金属棒材，使其熔化形成金属液流；方式2、感应加热后浇到坩埚的中间包里，类似漏斗方式，形成金属液流。其中，方式1没有过热度，液流不易控制，而方式2不适合活泼金属，容易造成材料本身的污染。
发明内容
为了解决上述现有技术的缺陷和不足，本发明提供了一种金属液流装置及其制作金属粉末的方法。
本发明所采用的技术方案是：一种金属液流装置，其特征在于：该金属液流装置包括
冷坩埚，所述冷坩埚的底部中央开设有一通孔；
第一感应器，所述第一感应器安装于冷坩埚的侧壁外围上；
第二感应器，所述第二感应器安装于冷坩埚的下方并以形“T”字形状或“Y”字形状排列设置。
进一步地，所述第一感应器的电源采用并联震荡的方式，其电源频率为10~12KHz。
进一步地，所述第二感应器的电源采用串联震荡的方式，其电源频率为200~300KHz。
一种利用如权利要求1、2、3中任一项所述的一种金属液流装置的制作金属粉末的方法,其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：把金属棒材放入冷坩埚中，第一感应器提供热源及悬浮力使金属棒材熔化形成金属熔液，使金属溶液与冷坩埚不接触或弹性接触，并且第一感应器同时还具有电磁搅拌的作用，使合金中不同金属成分之间更加均匀；
步骤2：在金属熔液达到一定过热度后，降低第一感应器和第二感应器的功率，金属熔液在其自身重力下从冷坩埚底部的通孔流出并形成金属液流，金属液流受到第二感应器的磁力，进一步加热金属溶液并约束金属液流的直径，使金属液流按照一定流速和一定直径稳定流出；
步骤3：用高压气体吹向从第二感应器中间流出的金属液流并使其形成小液滴，小液滴冷却后形成金属粉。
本发明的有益效果：相较于现有技术，本发明对原材料形状没有特殊要求，利用第一感应器的磁搅拌作用，使得合金成分化，并且，用第二感应器3（磁控开关）控制金属液流，可使金属溶液不与冷坩埚接触，减少金属溶液的污染，并且可以进一步加热金属熔液100，提高金属熔液100的过热度，可以使金属熔液粘度降低，实现在制粉过程中，有利于生产粒度更细小的粉末。
附图说明
图1为本发明实施例的示意图。
图2为本发明实施例的另一示意图。
图3为本发明金属熔液未从通孔流出的示意图。
图4为本发明的金属熔液从通孔流出时的示意图。
具体实施方案
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
请参照附图1-4,一种金属液流装置，其特征在于：该金属液流装置包括
冷坩埚1，所述冷坩埚1的底部中央开设有一通孔11；
第一感应器2，所述第一感应器1安装于冷坩埚1的侧壁外围上；
第二感应器3，所述第二感应器3安装于冷坩埚1的下方并以形“T”字形状或“Y”字形状排列设置。
进一步地，所述第一感应器2的电源采用并联震荡的方式，其电源频率为10~12KHz。
进一步地，所述第二感应器2的电源采用串联震荡的方式，其电源频率为200~300KHz。
一种利用如权利要求1、2、3中任一项所述的一种金属液流装置的制作金属粉末的方法,其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：把金属棒材放入冷坩埚1中，第一感应器2提供热源及悬浮力使金属棒材熔化形成金属熔液100，使金属溶液100与冷坩埚1不接触或弹性接触，并且第一感应器2同时还具有电磁搅拌的作用，使合金中不同金属成分之间更加均匀；
步骤2：在金属熔液100达到一定过热度后，降低第一感应器2和第二感应器3的功率，金属熔液100在其自身重力下从冷坩埚底部的通孔流出并形成金属液流101，金属液流101受到第二感应器3的磁力，进一步加热金属溶液100并约束金属液流101的直径，使金属液流101按照一定流速和一定直径稳定流出，通过调节第二感应器3的功率，达到控制金属液流100的直径和流速的目的；
在金属熔化过程中，第一感应器2提供热源及悬浮力使金属熔化，同时为避免金属熔液100在重力下从冷坩埚1的底孔12流出，在冷坩埚1的底部设置有第二感应器3（磁控开关），第二感应器3呈“Y”形设置，可以加大冷坩埚1底部金属液流200向上的力。
为了使第一感应器2和第二感应器3互相干扰，第一感应器2的电源采用并联震荡的方式，其电源频率为10~12KHz, 第二感应器3的电源采用串联震荡的方式，其电源频率为200~300KHz。
步骤3：用高压气体吹向从第二感应器3中间流出的金属液流101并使其形成小液滴，小液滴冷却后形成金属粉。
本发明采用冷坩埚1真空悬浮感应熔炼的方式加热金属，并在冷坩埚1底部加上磁控开关和气雾化制粉方式结合的方法，可以生产出满足3D打印用的金属粉末。
本发明金属粉末的生产方法的优势介绍如下：
以钛和钛合金为例：钛和钛合金是最重要的基本材料之一，但是钛非常活泼，传统坩埚在高温下都与钛发生反应。所以熔炼钛必须使用水冷铜坩埚。传统技术用真空自耗电弧炉制备钛锭，它必须事先将钛原料和合金料混合压制成电极。将悬浮熔炼技术用于钛和钛合金的熔炼，就可以使用任何形态的原料，而且容易熔炼成分均匀的合金。
对于高端金属粉，如3D打印用的金属粉末（钛粉），其对金属粉末的含氧量、球形度、粒度有要求，由此，国内适合3D打印用的钛粉基本依靠国外进口。
而本发明对原材料形状没有特殊要求，可解决现有通过电弧熔炼、感应器加热方式熔化金属需要现将金属材料制成棒材增加工艺的问题，并且可解决现有通过感应熔炼技术中会形成一金属凝壳而浪费原材料以及缺乏搅拌功能的问题；此外，可解决现有形成稳定的金属液流技术中，金属液流没有过热度使金属液流不易控制以及易造成金属材料本身污染的问题。
本发明利用第一感应器2的磁搅拌作用，使得合金成分化，并且，用第二感应器3（磁控开关）控制金属液流，可使金属溶液不与冷坩埚1接触，减少金属溶液的污染，并且可以进一步加热金属熔液100，提高金属熔液100的过热度，可以使金属熔液100粘度降低，实现在制粉过程中，有利于生产粒度更细小的粉末。本发明金属粉末的生产方法，把悬浮熔炼技术与液流控制技术和传统制粉技术相结合，生产出满足3D打印等行业对金属粉末的高标准的高要求。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。而对于属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种金属液流装置，其特征在于：该金属液流装置包括
冷坩埚，所述冷坩埚的底部中央开设有一通孔；
第一感应器，所述第一感应器安装于冷坩埚的侧壁外围上；
第二感应器，所述第二感应器安装于冷坩埚的下方并以形“T”字形状或“Y”字形状排列设置。
2.根据权利要求1所述的一种金属液流装置，其特征在于：所述第一感应器的电源采用并联震荡的方式，其电源频率为10~12KHz。
3.根据权利要求1所述的一种金属液流装置，其特征在于：所述第二感应器的电源采用串联震荡的方式，其电源频率为200~300 KHz。
4.一种利用如权利要求1、2、3中任一项所述的一种金属液流装置的制作金属粉末的方法,其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：把金属棒材放入冷坩埚中，第一感应器提供热源及悬浮力使金属棒材熔化形成金属熔液，使金属溶液与冷坩埚不接触或弹性接触，并且第一感应器同时还具有电磁搅拌的作用，使合金中不同金属成分之间更加均匀；
步骤2：在金属熔液达到一定过热度后，降低第一感应器和第二感应器的功率，金属熔液在其自身重力下从冷坩埚底部的通孔流出并形成金属液流，金属液流受到第二感应器的磁力，进一步加热金属溶液并约束金属液流的直径，使金属液流按照一定流速和一定直径稳定流出；
步骤3：用高压气体吹向从第二感应器中间流出的金属液流并使其形成小液滴，小液滴冷却后形成金属粉。
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