CN112453418B - 一种等离子弧发生装置、制粉设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种等离子弧发生装置、制粉设备及其使用方法。该等离子弧发生装置，用于向棒料发射等离子弧，包括：阳极，该阳极具有面向棒料的第一表面，并且具有从第一表面延伸穿过阳极的贯通开孔；阴极，该阴极具有同轴地设置在贯通开孔中的阴极端部，该阴极端部在贯通开孔中能够沿纵向方向在远端位置与近端位置之间移动；以及吹送装置，用于产生吹送气体。其中，在远端位置，阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离大于阳极的第一表面距棒料端面的距离；在近端位置，阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离小于阳极的第一表面距棒料端面的距离。本发明可以避免阴极因过大的电流而产生的热损严重，并适应于不同材料和形状的棒料。

Description

一种等离子弧发生装置、制粉设备及其使用方法

技术领域

本发明实施例涉及等离子制粉技术领域，尤其涉及一种等离子弧发生装置、制粉设备及其使用方法。

背景技术

等离子弧是一种强有力的高温热源，具有温度高、导电能力强、熔化速度快和热效率高、去除气体和非金属夹杂物较充分等优点。目前在焊接、切割、喷涂及化工领域获得了广泛的应用。

旋转电极雾化制粉技术（REP）是基于高速旋转离心雾化原理的金属粉末制备方法，制备的金属粉末具有球形度高、流动性好、卫星粉少的特点。该技术的主要工作原理是通过高温热源作用于电极棒料前端面使其熔化成液膜，液膜在高速旋转离心力作用下甩出形成液滴，液滴在惰性气氛中冷却，在表面张力作用下形成球形粉末。等离子弧以其温度高、热量集中和超洁净的特点已经成为等离子旋转电极雾化制粉技术（PREP）技术熔化热源的主流，同时相比较于非转移弧等离子弧，转移弧型等离子弧具有能量密度高、热效率高和电源匹配容易等优点。

自上世纪七十年代该技术问世以来，旋转电极雾化制粉装备一直被美国和俄罗斯所垄断，国内商业化设备主要来源于俄罗斯，所开发粉末材料体系仅有不锈钢、钛合金、镍基高温合金等，尚未实现难熔金属（W-3410℃、Ta-2996℃、Mo-2617℃、Nb-2468℃）粉末的PREP 制备。

相关技术中，等离子枪是PREP 装备实现自耗电极大端面快速熔化的核心部件。目前，国内外现有PREP 装备中等离子枪许用电流均不超过2000A，对于直径Ф50~60mm 的电极棒料，仅能实现熔点2000℃以下金属材料的快速熔化，还无法实现W、Ta、Mo、Nb等难熔金属电极的大端面快速熔化。

关于上述技术方案，发明人发现至少存在如下一些技术问题：例如现有阴极内嵌型等离子枪功率密度分布难以满足难熔金属棒料端面的大面积瞬时熔化，同时大电流条件下等离子枪阴极热损严重，设备稳定性较差。

因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子弧发生装置、制粉设备及其使用方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本发明的第一方面，提供一种等离子弧发生装置，用于向棒料发射等离子弧，包括：

阳极，所述阳极具有面向所述棒料的第一表面，并且具有从所述第一表面延伸穿过所述阳极的贯通开孔；

阴极，所述阴极具有同轴地设置在所述阳极的所述贯通开孔中的阴极端部，所述阴极端部在所述贯通开孔中能够沿纵向方向在远端位置与近端位置之间移动；以及

吹送装置，所述吹送装置用于产生吹送气体；

其中，在所述贯通开孔的内径与所述阴极端部的外径之间形成有空间间隙，并且当在所述阳极与所述阴极之间施加电压时，在所述空间间隙中能够形成第一等离子弧；所述吹送气体用于将所述第一等离子弧朝向所述棒料吹送；当在所述阴极与所述棒料之间施加电压时，在阴极与所述棒料之间能够形成所述第二等离子弧；以及

其中，在所述远端位置，所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离大于阳极的第一表面距棒料端面的距离；在所述近端位置，所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离小于阳极的第一表面距棒料端面的距离。

本发明中，所述远端位置的最大值为所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离比所述阳极的第一表面距棒料端面的距离大20mm；所述近端位置的最大值为所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离比所述阳极的第一表面距棒料端面的距离小20mm。

本发明中，所述阳极的第一表面具有朝向远离所述棒料的方向凹进的形状，且所述阳极的第一表面距棒料端面的距离为所述阳极的第一表面距棒料端面的最远距离。

本发明中，在所述阴极端部在所述近端位置时，在纵向方向上，所述阳极的第一表面中心部距棒料端面的距离大于所述阴极端部距棒料端面的距离，所述阳极的第一表面边缘部距棒料端面的距离比所述阴极端部距棒料端面的距离小10~20mm。

本发明中，所述吹送装置具有延伸穿过所述吹送装置的中心孔，并且具有设置在所述吹送装置的端部部分处的凸缘；其中，所述阴极端部延伸穿过所述吹送装置的所述中心孔，并且所述凸缘构造成能够配装在所述阳极的所述贯通开孔中。

本发明中，所述阳极的贯通开孔的内径和所述阴极端部的外径设计成使得：当所述吹送气体经过所述空间间隙时对所述吹送气体进行压缩。

本发明中，所述阴极具有阴极本体，所述吹送装置为绝缘材料，并且设置于所述阴极本体与所述阳极之间。

本发明中，所述等离子弧发生装置还包括：用于对所述阳极进行冷却的冷却装置。

根据本发明的第二方面，提供一种等离子弧制粉设备，包括：

根据上述任一项等离子弧发生装置；以及所述棒料，所述棒料与所述等离子弧发生装置沿纵向方向间隔开。

根据本发明的第三方面，提供一种使用上述的制粉设备来制粉的方法，包括：

设定所述阴极端部的位置；

使所述棒料旋转；

在所述阳极与所述阴极之间施加电压，从而在所述空间间隙中形成第一等离子弧；

通过所述吹送装置将所述第一等离子弧朝向所述棒料吹送；

在所述阴极与所述棒料之间施加电压，从而在所述阴极与所述棒料之间形成所述第二等离子弧；

通过所述第二等离子弧使所述棒料端面融化。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明中，通过上述装置、设备及方法，一方面，通过向棒料吹送第一等离子弧，从而避免阴极因过大的电流而产生的热损严重。另一方面，通过控制阳极和阴极之间相对距离，从而可以控制对棒料产生的能量密度，并适应不同材料和形状的棒料。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明示例性实施例中等离子弧发生装置结构示意图；

图2示出本发明示例性实施例中阴极不同位置示意图；

图3示出本发明示例性实施例中制粉设备结构示意图；

图4示出本发明示例性实施例中制粉方法流程示意图。

附图标记：伺服送进单元-10、旋转动力单元-20、动密封组件-30、收粉罐-40、球形粉末-50、雾化室-60、等离子弧发生装置-70、惰性气氛单元-80、真空单元-90、阴极-100、阴极端部-110、阴极本体-120、阳极-200、贯通开孔-210、第一表面-220、棒料-300、棒料端面-310、第二等离子弧-320、吹送装置-400、吹送气体-410、凸缘-420。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本发明实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

本示例实施方式中首先提供了一种等离子弧发生装置70。参考图1中所示，该等离子弧发生装置70，用于向棒料300发射等离子弧，可以包括：

阳极200，阳极200具有面向棒料300的第一表面220，并且具有从第一表面220延伸穿过阳极200的贯通开孔210；阴极100，阴极100具有同轴地设置在阳极200的贯通开孔210中的阴极端部110，阴极端部110在贯通开孔210中能够沿纵向方向在远端位置与近端位置之间移动；以及吹送装置400，吹送装置400用于产生吹送气体410；其中，在贯通开孔210的内径与阴极端部110的外径之间形成有空间间隙，并且当在阳极200与阴极100之间施加电压时，在空间间隙中能够形成第一等离子弧；吹送气体410用于将第一等离子弧朝向棒料300吹送，当在阴极100与棒料300之间施加电压时，在阴极100与棒料300之间能够形成第二等离子弧320。其中，在远端位置，阴极端部110在纵向方向上距棒料端面310的距离大于阳极200第一表面220距棒料端面310的距离；在近端位置，阴极端部110在纵向方向上距棒料端面310的距离小于阳极200第一表面220距棒料端面310的距离。

其中，需要理解的是，纵向方向就是装置纵向延伸的方向，也就是说，棒料300的纵向方向就是在棒料端面310相反的端面和棒料端面310之间的延伸方向，阴极100的纵向方向就是在阴极端部110相反的端面和阴极端部110之间的延伸方向，也就是说，装置沿中轴线延伸的方向。因此，图1和图2即为纵向截面。另外，阳极200第一表面220可以为平面，也可以为凹面。另外，等离子弧发生装置70还可以被称为等离子枪，第一等离子弧还可以被称为维弧，第二等离子弧320还可以被称为转移弧。

需要理解的是，当对阳极200和阴极100施加电压时，是通过同时对阳极200施加正电压，对阴极100施加负电压。具体的，可以设置有维弧电源，分别对阳极200和阴极100施加正负电压。另外，可以设置有转移弧电源对棒料300和阴极100分别施加正负电压。并由维弧电源和转移弧电源共同组成电源，维弧电源连接阴极100和阳极200，转移弧电源连接阴极100和棒料300。等离子弧发生装置工作过程首先启动维弧电源，吹送气体在维弧电源的作用下电离产生维弧，通过吹送装置供给一定压力的吹送气体。吹送气体把维弧吹向棒料，启动转移弧电源，产生主弧，直接作用于棒料使其前端面熔化。具体的，当仅对阴极与棒料之间施加电压时，可能无法使两者之间形成等离子弧，因此通过将阴极100和阳极200之间的等离子弧吹至棒料端面310，从而助力阴极100与棒料300之间形成等离子弧。还需要理解的是，吹送装置400可以包括供气环，通过供气环供给一定压力的吹送气体410。吹送气体410把第一等离子弧吹向棒料300，启动转移弧电源，产生第二等离子弧320，直接作用于棒料300使其前端面熔化。

另外，通过阴极100端部置于阳极200贯通开孔210内，可以加大等离子弧在棒料端面310上的作用范围，通过第一等离子弧可以加大在棒料300上作用的等离子弧的能量密度。具体的，对于功率为150~300kW的等离子弧发生装置对应阴极外径ΦD₁为15~30mm。直径过小会导致阴极材料单位面积上发热过大阴极烧损严重，直径过大会导致等离子弧功率密度偏低，难以熔化高熔点金属。还需要理解的是，控制阴极100使其在远端位置与近端位置之间移动，就是控制阴极端部110到阳极200第一表面220的距离，当在远端位置时，相当于阴极端部110内缩在阳极200的贯通开孔210内；当在近端位置时，相当于阴极端部110通过贯通开孔210并伸长出阳极200的第一表面220。

另外，阴极材料可以选用铈钨材料，保证了阴极的较低逸出功和较强的电子发射能力。其中氧化铈的含量为1.8~2.2%，铈钨材料相比较于纯钨电极具有有更低的燃烧率或蒸发率。阴极前端半球形，保证阴极斑点可以在较大面积内移动，保证阴极前端温度不至于过高，减少阴极损耗。阳极材料可以选用紫铜，纯度为99.99%及以上。保证阳极的良好的导电性和导热性。

还需要理解的是，吹送装置400可以包括供气环，通过供气环供给一定压力的吹送气体410。具体的，吹送装置400的材料可以为尼龙或者聚四氟乙烯，保证了阳极200和阴极100之间的良好绝缘，另外，环向设置4-6个供气孔，保障供气均匀，供给压力为0.4~0.6Mpa的吹送气体。吹送气体可以选用氩气和氦气的混合气体，两者之间供气量比值为10~20之间，氩气具有较低的电离电位，一次电离电位为15.7V，氦气的加工主要是保证等离子弧的稳定性。

通过上述装置，一方面，通过向棒料吹送第一等离子弧，从而避免阴极因过大的电流而产生的热损严重。另一方面，通过控制阳极和阴极之间相对距离，从而可以控制对棒料产生的能量密度，并适应不同材料和形状的棒料。

下面，将参考图1至图4对本示例实施方式中的上述等离子弧发生装置70的各个部分进行更详细的说明。

在一个实施例中，参考图2，远端位置（b）的最大值为阴极端部110在纵向方向上距棒料端面310的距离比阳极200的第一表面距棒料端面310的距离大20mm；近端位置（a）的最大值为阴极端部110在纵向方向上距棒料端面310的距离比阳极200的第一表面220距棒料端面310的距离小20mm。需要理解的是，控制阴极100使其在远端位置与近端位置之间移动，就是控制阴极端部110到阳极200第一表面220的距离，当在远端位置时，相当于阴极端部110内缩在阳极200的贯通开孔210内；当在近端位置时，相当于阴极端部110通过贯通开孔210并伸长出阳极200的第一表面220。也就是说，阴极端部110可以在相比于阳极200的第一表面220，内缩20mm至伸长20mm的范围内移动，并可以相对固定在该范围内的某一位置。另外，针对不同材料，使阴极与阳极之间的距离可调，可以产生不同能量密度的等离子弧。具体的，针对高温合金、不锈钢等常规材料和铝合金等低熔点材料，外伸H₁=5~20mm之间，此距离产生的等离子弧能量密度为3.5~10kW/cm2，保证了直径ΦD₄=50-80mm的大端面金属棒料的前端面熔化；针对钨、钼、钽和铌合金等难熔材料，内缩H₁=5~10mm之间，产生的等离子弧能量密度为10~18kW/cm2，保证了直径ΦD₄=30-50mm的难熔金属阳极棒料的前端面熔化。

在一个实施例中，参考图1中所示，阳极200的第一表面220具有朝向远离棒料300的方向凹进的形状，且阳极200的第一表面220距棒料端面310的距离为阳极200的第一表面220距棒料端面310的最远距离。需要理解的是，阳极200的第一表面220所具有的朝向远离棒料300的方向凹进的形状可以为弧面结构，而阳极200的第一表面220距棒料端面310的最远距离就是指弧面结构的中央位置（即弧面结构的最低区域）距棒料端面310的距离。另外，通过该弧面结构，可以对等离子弧进行反射聚焦到棒料的外缘ΦD₃，外缘ΦD₃棒料直径ΦD₄的比值为0.8~0.9，也就是说，等离子弧作用半径可以为棒料横截面半径的0.8~0.9，使离子弧作用范围更大，有助于边缘较低温度场区间对应的棒料外缘材料的熔化。

在一个实施例中，参考图1和图2中所示，在阴极端部310在近端位置（a）时，在纵向方向上，阳极200的第一表面220中心部距棒料端面310的距离大于阴极端部110距棒料端面310的距离，阳极200的第一表面220边缘部距棒料端面310的距离比阴极端部110距棒料端面310的距离小10~20mm。也就是说，当阴极端部110外伸出阳极第一表面220的中心部时，阳极200的弧面结构边缘前端在轴线方向上比阴极前端110再外伸10~20mm的距离，通过更多的外伸距离，可以防止制粉过程中部分未完全凝固粉末下落到阴极上粘结，导致等离子弧发生装置在二次工作时阴极与阳极之间二次电离困难。另外，还可以加大阳极的冷却水量，进一步提高阳极的工作寿命。

在一个实施例中，参考图1中所示，吹送装置400具有延伸穿过吹送装置400的中心孔，并且具有设置在吹送装置400的端部部分处的凸缘420；其中，阴极端部110延伸穿过吹送装置400的中心孔，并且凸缘420构造成能够配装在阳极的贯通开孔中。需要理解的是，阴极位于等离子弧发生装置70的中间位置，穿过吹送装置400的中心孔，也可以说，吹送装置400包裹在阴极100的外围，吹送装置400端部部分处的凸缘与阳极200的内孔定位配合，保证了阴极100的外径ΦD₁和阳极200的内孔ΦD₂的同轴度。

可选的，在一些实施例中，参考图1中所示，阳极200的贯通开孔210的内径和阴极端部110的外径设计成使得：当吹送气体410经过空间间隙时对吹送气体410进行压缩。具体的，阳极内孔ΦD₂可以比阴极外径ΦD₁大2~3mm，形成环形缝隙。也就是说，吹送装置的端部部分处的凸缘厚度为2~3mm，通过环缝设计可以对吹送气体进行一定的压缩。但对于阳极200的贯通开孔210的内径和阴极端部110的外径之间的缝隙设计并不局限于此，也可以采用吹送装置的输入端的间隙和半径大于阳极和阴极端部之间的缝隙，从而使吹送气体在经过该缝隙时被进行压缩。另外，通过对吹送气体进行压缩也可以保证吹送气体在电离过程产生较高的热量密度。另外需要了解的是，环缝尺寸过小容易造成维弧工作时，阳极打火烧损；环缝尺寸过大则不能够实现吹送气体的压缩。

可选的，在一些实施例中，参考图1中所示，阴极100具有阴极本体120，吹送装置400为绝缘材料，并且设置于阴极本体120与阳极200之间。具体的，通过吹送装置间隔开了阴极和阳极，不但使阴极和阳极之间的间隔距离稳定，还可以使阴极和阳极除了在发生等离子弧的区域外，保持阴极和阳极之间的绝缘。

在一些实施例中，等离子弧发生装置70还包括：用于对阳极进行冷却的冷却装置。需要理解的是，冷却装置可以与阳极为一体化设计。具体的，阳极可以设计成中空结构，通过在中空结构中流通冷却水，从而提高阳极的使用寿命。另外，可以加大阳极的第一表面的外伸，通过更多的外伸距离，加大阳极的冷却水量，进一步提高阳极的工作寿命。但冷却装置也可以和阳极分体设计，对冷却装置的结构设计并不做具体的限定。

本示例实施方式中还提供了一种等离子制粉设备。参考图3中所示，该等离子制粉设备，可以包括：上述实施例中任一项的等离子弧发生装置70以及棒料300，棒料300与等离子弧发生装置70沿纵向方向间隔开。其具体实现方式与上述方法的实施例中记载的实施方式、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。

需要理解的是，等离子制粉设备可以包括伺服送进单元10、旋转动力单元20、动密封组件30、棒料300、收粉罐40、球形粉末50、雾化室60、等离子弧发生装置70、惰性气氛单元80和真空单元90。具体的，采用目标粉体母材制作成圆形棒料300，旋转动力单元20驱动棒料300高速旋转，伺服送进单元10实现棒料300的熔化补偿。

其中，雾化室60为粉体制备过程提供了冷却和封闭气氛环境，制粉前先通过真空单元90把雾化室60抽高真空至10^-3Pa，然后通过惰性气氛单元80向雾化室60内充惰性保护气体至高于常压0.04~0.08Mpa。动密封组件30为制粉过程提供封闭的气氛环境，制粉过程等离子弧发生装置70产生高温火焰作用于棒料300的前端面310，棒料端面310熔化形成液膜，液膜在高速离心力作用下甩出形成液线，液线在惰性气氛中冷却在表面张力作用下形成球形粉末50，落到收粉罐40内。

本示例实施方式中还提供了一种使用上述的制粉设备来制粉的方法。参考图4中所示，该方法可以包括：

步骤S101：设定阴极端部110的位置；

步骤S102：使棒料300旋转；

步骤S103：在阳极200与阴极100之间施加电压，从而在空间间隙中形成第一等离子弧；

步骤S104：通过吹送装置400将第一等离子弧朝向棒料300吹送；

步骤S105：在阴极100与棒料300之间施加电压，从而在阴极100与棒料300之间形成第二等离子弧320；

步骤S106：通过第二等离子弧320使棒料端面310融化。

需要理解的是，先对阳极200与阴极100之间施加电压，吹送气体410在电压的作用下电离产生第一等离子弧，通过吹送装置400供给一定压力的吹送气体410。吹送气体410把第一等离子弧吹向棒料300，再对棒料300与阴极100之间施加电压，产生第二等离子弧320，直接作用于棒料300使其前端面熔化。

根据上述实施方式，本发明还提供了下述具体实施例。

实施例1

一种新型等离子枪，主要由电源、阴极、吹送装置、吹送气体、阳极、棒料组成。电源由维弧电源和转移弧电源组成。阴极位于等离子枪中间位置，穿过吹送装置的中心孔；吹送装置外圆止口与阳极的内孔定位配合，保证了阴极的外径ΦD₁和阳极的内孔ΦD₂的同轴度。阴极前端伸出阳极的距离为8mm。

阴极外径尺寸ΦD₁=16mm，前端半球形直径为SR=16mm。阴极氧化铈含量为2%的铈钨材料。

阳极内孔ΦD₂=18mm，保证阳极和阴极之间形成的环缝间隙为1mm。阳极前端面为直径R=150mm弧面结构，可以对等离子弧进行聚焦到直径ΦD₄=60mm的棒料的外缘ΦD₃=55mm，有助于边缘棒料的熔化。

吹送装置材料为尼龙或者聚四氟乙烯，保证了阳极和阴极之间的良好绝缘，同时环向设置4个供气孔，供给压力为0.4~0.6Mpa的等离子枪吹送气体。

等离子枪吹送气体选用氩气和氦气的混合气体，两者之间供气量比值为10比1。

等离子枪电源功率为200kW，可用于直径ΦD₄=50mm的钽棒或直径ΦD₄=80mm钛棒端面的瞬时熔化，用于钽粉制备时，等离子枪阴极与阳极之间的内缩距离H₁=8mm，对应的功率密度12.5kW/cm2；用于钛合金粉末制备时，等离子枪阴极与阳极之间的外缩距离H₁=10mm，对应的功率密度5.2kW/cm2。

需要理解的是，上述描述中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (9)

1.一种等离子弧发生装置，用于向棒料发射等离子弧，其特征在于，所述等离子弧发生装置包括：

阳极，所述阳极具有面向所述棒料的第一表面，并且具有从所述第一表面延伸穿过所述阳极的贯通开孔；

阴极，所述阴极具有同轴地设置在所述阳极的所述贯通开孔中的阴极端部，所述阴极端部在所述贯通开孔中能够沿纵向方向在远端位置与近端位置之间移动；以及

吹送装置，所述吹送装置用于产生吹送气体；

其中，在所述贯通开孔的内径与所述阴极端部的外径之间形成有空间间隙，并且当在所述阳极与所述阴极之间施加电压时，在所述空间间隙中能够形成第一等离子弧；当在所述阴极与所述棒料之间施加电压时，在阴极与所述棒料之间能够形成第二等离子弧；所述吹送气体用于将所述第一等离子弧朝向所述棒料吹送；以及

其中，在所述远端位置，所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离大于所述阳极的第一表面距棒料端面的距离；在所述近端位置，所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离小于所述阳极的第一表面距棒料端面的距离；所述阳极的第一表面具有朝向远离所述棒料的方向凹进的形状，且所述阳极的第一表面距棒料端面的距离为所述阳极的第一表面距棒料端面的最远距离。

2.根据权利要求1所述等离子弧发生装置，其特征在于，所述远端位置的最大值为所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离比所述阳极的第一表面距棒料端面的距离大20mm；所述近端位置的最大值为所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离比所述阳极的第一表面距棒料端面的距离小20mm。

3.根据权利要求1所述等离子弧发生装置，其特征在于，在所述阴极端部在所述近端位置时，在纵向方向上，所述阳极的第一表面中心部距棒料端面的距离大于所述阴极端部距棒料端面的距离，所述阳极的第一表面边缘部距棒料端面的距离比所述阴极端部距棒料端面的距离小10~20mm。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的等离子弧发生装置，其特征在于，所述吹送装置具有延伸穿过所述吹送装置的中心孔，并且具有设置在所述吹送装置的端部部分处的凸缘；

其中，所述阴极端部延伸穿过所述吹送装置的所述中心孔，并且所述凸缘构造成能够配装在所述阳极的所述贯通开孔中。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的等离子弧发生装置，其特征在于，所述阳极的所述贯通开孔的内径和所述阴极端部的外径设计成使得：当所述吹送气体经过所述空间间隙时对所述吹送气体进行压缩。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的等离子弧发生装置，其特征在于，所述阴极具有阴极本体，所述吹送装置为绝缘材料，并且设置于所述阴极本体与所述阳极之间。

7.根据权利要求1至3中的任一项所述的等离子弧发生装置，其特征在于，所述等离子弧发生装置还包括：用于对所述阳极进行冷却的冷却装置。

8.一种等离子制粉设备，其特征在于，包括：

根据权利要求1至7中的任一项所述的等离子弧发生装置；以及

所述棒料，所述棒料与所述等离子弧发生装置沿纵向方向间隔开。

9.一种使用根据权利要求8所述的制粉设备来制粉的方法，其特征在于，包括：

设定所述阴极端部的位置；

使所述棒料旋转；

在所述阳极与所述阴极之间施加电压，从而在所述空间间隙中形成第一等离子弧；

通过所述吹送装置将所述第一等离子弧朝向所述棒料吹送；

在所述阴极与所述棒料之间施加电压，从而在所述阴极与所述棒料之间形成所述第二等离子弧；

通过所述第二等离子弧使所述棒料端面融化。

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