CN112570721A - 制备超细近球形金属粉末的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属粉末制备领域，具体为一种制备超细近球形金属粉末的装置及方法；旨在解决离心雾化法均一性难保证的问题；包括筒体和离心装置，离心装置包括离心筒和离心孔，离心筒上部开设有一组离心孔，所述离心筒顶部侧面开设有一圈底部埋设齿轮的凹槽；所述离心筒上部设有可与凹槽内齿轮啮合的动力齿轮；且所述离心筒与所述搅拌桶通过位于凹槽上部的轴承转动连接；所述离心筒内设有加热棒；本发明新型通过高速旋转的搅拌桶带动内部的熔液旋转，待转速达到一定程度后即可以将熔液从离心孔中甩出，由于离心速度恒定，因此可以较好地保证液滴均一性，提高金属粉末的质量；本发明还可以通过离心筒底部的磁性底板和磁性托板的配合，根据熔液的消耗量抬升液面，从而保证制备过程可以持续的进行。
Description
技术领域
本发明涉及金属粉末制备领域，具体为一种制备超细近球形金属粉末的装置及方法。
背景技术
随着材料向轻小化、集成化方向不断发展，球形粉末材料在电子封装、能源材料、生物医学等方面均有广泛的应用。随着加工方式的变革，3D打印快速成型技术产生并快速发展，这种以增材制造为理念的成型技术运用粉末状金属等可粘合材料，通过逐层打印方式来制造实体制件。3D打印用金属粉末要求圆球度高，粒径分布区间窄，无卫星滴，具有良好的铺展性和均匀的流动性等。随着3D打印快速成型技术的发展，3D打印用金属粉末的需求量不断扩大。
目前国内外生产金属球形粉末的方法有雾化法，包括气雾化法、水雾化法，离心雾化法等。但是上述雾化法制备粉末的分散度较宽，必须通过多次筛分才能得到满足使用要求粒径区间的粉末，而且圆球度差，粉末上存在大量的卫星滴，无法满足3D打印用金属粉末的铺展性及流动性等苛刻要求，并且生产效率低，无法满足3D打印用金属粉末的巨大需求量。
现有的离心雾化法主要通过将单个液滴进行离心雾化，因此产量较低，如申请号为CN201510044801.2公开了一种高效制备超细球形金属粉末的方法及装置，该装置采用坩埚中熔化的金属材料在压力和脉冲扰动的作用，通过坩埚底部安装的带孔垫片上的圆孔喷出，形成均匀液滴，均匀液滴降落至高速旋转圆盘上，由于离心力的作用，均匀液滴被逐个破碎，形成微液滴；除压力及脉冲扰动外还会因重力外溢，因此喷出的液滴均一性难以保证。
发明内容
本发明提出一种制备超细近球形金属粉末的装置及方法，解决了现有技术中离心雾化法均一性难保证的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：制备超细近球形金属粉末的设备，包括筒体和离心装置，所述离心装置包括离心筒和离心孔，所述离心筒上部开设有一组离心孔，所述离心筒顶部侧面开设有一圈底部埋设齿轮的凹槽；所述离心筒上部设有可与凹槽内齿轮啮合的动力齿轮；且所述离心筒与所述搅拌桶通过位于凹槽上部的轴承转动连接；所述离心筒内设有加热棒。
进一步地，所述离心筒底部设有可沿离心筒轴向滑动的磁性底板，所述磁性底板下侧设有送料装置，所述送料装置包括可磁性托载磁性底板的托板和可伸缩的送料杆，所述托板包括磁性托板和压电托板，所述压电托板设有置于磁性托板和送料杆之间。
进一步地，所述压电托板与设置在离心筒内的PLC电性连接，且所述送料杆与所述PLC电性连接。
进一步地，所述离心孔外侧边缘处设有一组半锥形的导液口，所述导液口与离心孔内侧开设有连贯的导液槽。
进一步地，所述导液口为半圆锥形。
进一步地，所述离心筒下端边缘处设有一圈裙板。
进一步地，所述离心筒底部设有可升降的收集板，所述收集板通过滑杆与所述离心筒滑动连接。
进一步地，所述离心筒分为搅拌桶和载物筒，所述搅拌桶与所述载物筒为转动连接，所述搅拌桶上部开设有一组离心孔，所述载物筒与所述离心筒固定连接。
进一步地，所述离心筒内设有气流喷管。
为更好地制备超细近球形金属粉末，本发明还公开了一种制备超细近球形金属粉的方法，包括以下步骤：
S1.进料：将金属材料装入离心筒内；
S2.保护气氛：对离心筒内充入保护气氛或抽真空；
S3.熔融：启动加热棒对金属材料进行熔融，并在熔融开始后启动动力齿轮，待压电托板显示变化值后保温、保持转速；此时压电托板会持续反馈信号值PLC 处，PLC开始控制送料杆伸长，具体速度与压电托板信号衰减速度成正比，与离心筒内腔横截面积成反比，待压电托板信号不再变化时，制备完毕；
S4.粉末收集：制备完毕后将收集板降下，即获得制备好的金属粉末。
本发明新型公开的一种制备超细近球形金属粉末的设备，具有以下有益效果：
本发明新型通过高速旋转的搅拌桶带动内部的熔液旋转，待转速达到一定程度后即可以将熔液从离心孔中甩出，由于离心速度恒定，因此可以较好地保证液滴均一性，提高金属粉末的质量；本发明还可以通过离心筒底部的磁性底板和磁性托板的配合，根据熔液的消耗量抬升液面，从而保证制备过程可以持续的进行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明制备超细近球形金属粉末的设备的示意图；
图2为本发明制备超细近球形金属粉末的设备离心孔侧视图；
图3为本发明制备超细近球形金属粉末的设备离心筒底部示意图。
图中：11筒体、21离心筒、22离心孔、231导液口、232导液槽、24齿槽、 251转轴、252挡板、31加热棒、41裙板、51磁性底板、521磁性托板、522压电托板、53送料杆、54收集板、55滑杆、71熔体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参考图1，本发明在制备超细近球形金属粉末前，将原料装入离心筒21内，并开启加热棒31，将原料熔融为熔体71后开启动力齿轮61，离心筒21则会通过与动力齿轮61啮合的齿槽24开始转动，熔体71会形成中央低陷四周较高的旋涡，在达到一定转速后熔体71将会从离心孔22内逸出，并被设置在筒体1 内的气流喷管吹散降温。
参考图3，离心孔22孔壁上开设的导液槽232和半圆锥形的导液口231可以起到破碎液滴的作用，同时由于一定的旋涡代表一定的速度，从而可以更高地控制液滴的尺寸。
参考图2，设置于离心筒21底部的磁性底板51、磁性托板521和压电托板 522配合使用则可以实时监控离心筒21内的制备进程，当熔体71消耗时，可通过与PLC电性连接的压电托板522和送料杆53控制底板抬升，从而保证当前转速下的反应可以继续进行。
设置于离心筒21底部边缘的裙板41则可以起到集中物料的作用，使成品尽数落在收集板54上，制备完成后可以通过降下收集板54完成对金属粉末的收集工作。
实施例2
参考图1，本发明在制备超细近球形金属粉末前，时将原料装入离心筒21 内，并开启加热棒31，将原料熔融为熔体71后开启动力齿轮61，离心筒21则会通过与动力齿轮61啮合的齿槽24开始转动，在达到一定转速后离心孔22内的挡板252会在离心力的作用下，向外翻出，熔体71将会从离心孔22内溢出，并被设置在筒体1内的气流喷管吹散降温。
参考图3，离心孔22孔壁上开设的导液槽232和半圆锥形的导液口231可以起到破碎液滴的作用，转轴251中的扭簧可以保证该制备过程仅会在一定转速之上才可以进行，从而控制产品质量。
参考图2，设置于离心筒21底部的磁性底板51、磁性托板521和压电托板 522配合使用则可以实时监控离心筒21内的制备进程，当熔体71消耗时，可通过与PLC电性连接的压电托板522和送料杆53控制底板抬升，从而保证当前转速下的反应可以继续进行。
设置于离心筒21底部边缘的裙板41则可以起到集中物料的作用，使成品尽数落在收集板54上，制备完成后可以通过降下收集板54完成对金属粉末的收集工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种制备超细近球形金属粉末的设备，包括筒体和离心装置，其特征在于，所述离心装置包括离心筒和离心孔，所述离心筒上部开设有一组离心孔，所述离心筒顶部侧面开设有一圈底部埋设齿轮的凹槽；所述离心筒上部设有可与凹槽内齿轮啮合的动力齿轮；且所述离心筒与所述搅拌桶通过位于凹槽上部的轴承转动连接；所述离心筒内设有加热棒。
2.根据权利要求1所述的制备超细近球形金属粉末的设备，其特征在于，所述离心筒底部设有可沿离心筒轴向滑动的磁性底板，所述磁性底板下侧设有送料装置，所述送料装置包括可磁性托载磁性底板的托板和可伸缩的送料杆，所述托板包括磁性托板和压电托板，所述压电托板设有置于磁性托板和送料杆之间。
3.根据权利要求2所述的制备超细近球形金属粉末的设备，其特征在于，所述压电托板与设置在离心筒内的PLC电性连接，且所述送料杆与所述PLC电性连接。
4.根据权利要求1所述的制备超细近球形金属粉末的设备，其特征在于，所述离心孔孔壁上所述离心孔外侧边缘处设有一组半锥形的导液口，所述导液口与离心孔内侧开设有连贯的导液槽。
5.根据权利要求1所述的制备超细近球形金属粉末的设备，其特征在于，所述离心孔内设有可向外侧开启的挡板，所述挡板与所述壳体通过转轴转动连接，且所述转轴内设有扭簧。
6.根据权利要求1所述的制备超细近球形金属粉末的设备，其特征在于，所述离心筒下端边缘处设有一圈裙板。
7.根据权利要求1所述的制备超细近球形金属粉末的设备，其特征在于，所述离心筒底部设有可升降的收集板，所述收集板通过滑杆与所述离心筒滑动连接。
8.根据权利要求1所述的制备超细近球形金属粉末的设备，其特征在于，所述离心筒分为搅拌桶和载物筒，所述搅拌桶与所述载物筒为转动连接，所述搅拌桶上部开设有一组离心孔，所述载物筒与所述离心筒固定连接。
9.根据权利要求1所述的制备超细近球形金属粉末的设备，其特征在于，所述离心筒内设有气流喷管。
10.一种制备超细近球形金属粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.进料：将金属材料装入离心筒内；
S2.保护气氛：对离心筒内充入保护气氛或抽真空；
S3.熔融：启动加热棒对金属材料进行熔融，并在熔融开始后启动动力齿轮，待压电托板显示变化值后保温、保持转速；此时压电托板会持续反馈信号值PLC处，PLC开始控制送料杆伸长，具体速度与压电托板信号衰减速度成正比，与离心筒内腔横截面积成反比，待压电托板信号不再变化时，制备完毕；
S4.粉末收集：制备完毕后将收集板降下，即获得制备好的金属粉末。
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