CN113664208B - 一种超声雾化装置及制备球形金属粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于球形金属粉制备技术领域，特别涉及一种超声雾化装置及制备球形金属粉的方法。本发明提供的超声雾化装置，包括超声振动系统(1)、齿轮齿条系统(2)和雾化系统(3)；所述超声振动系统(1)包括固定连接的换能器(1‑1)和变幅杆(1‑2)；所述雾化系统(3)包括熔丝系统(3‑1)和位于所述熔丝系统(3‑1)下方的雾化室(3‑2)；所述雾化室(3‑2)中设置有目筛(3‑2‑1)；所述变幅杆(1‑2)和齿轮齿条系统(2)齿合；所述齿轮齿条系统(2)和雾化室(3‑2)齿合。本发明提供的装置中变幅杆与金属液无接触，不存在空化腐蚀。

Description

一种超声雾化装置及制备球形金属粉的方法

技术领域

本发明属于球形金属粉制备技术领域，特别涉及一种超声雾化装置及制备球形金属粉的方法。

背景技术

金属粉末尺寸小，种类多，适合各种加工手段，作为原材料在粉末冶金、喷涂、电子以及化工等领域应用非常广泛。目前，金属粉末包括钴铬合金、不锈钢、铝合金、青铜合金、钛合金和镍基合金等各种材质。金属3D打印所用粉末除需具备良好的可塑性外，还必须满足粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高和流动性好的要求。

目前制备金属粉末的主要方法有：机械粉碎法、旋转雾化法、气雾化法、球化法等，但机械粉碎法制备的粉末粒径比较大；旋转雾化法由于粉末颗粒的细化依赖于旋转速度，细粉收得率较低；气雾化法制备的粉末明显存在卫星颗粒及空心粉末，另外大部分气雾化法采用坩埚熔炼，无可避免引入陶瓷夹杂；球化法制备的粉末受限于工艺连续性及设备，整体上劣于旋转雾化法与气雾化法。以上方法均无法满足金属3D打印所用粉末的性能需求。

为了控制粉末雾化过程，研究者们将超声装置引入金属粉末的制备过程，形成了粉末雾化技术的又一分支——超声雾化技术。超声雾化技术的基本原理是利用超声振动能量将液态金属流粉碎成小液滴并凝固成粉末的过程，金属超声雾化是利用超声能量使金属熔液在气相中形成微细雾滴，雾滴冷却凝固成为金属粉末的过程。目前金属超声雾化主要有三种形式：第一种是金属液直接或间接地与超声变幅杆或超声工具头等超声装置部件接触，这些超声部件将功率源所产生的高频电磁振荡经过超声换能器转化和超声聚能器放大最终形成的高频机械振动传递给金属液流，金属液流在超声振动作用下被击碎雾化；第二种是通过一些特殊的方法将超声波的能量聚集在一个很小的空间体积内，直接利用超声波对金属液雾化；第三种是将超声雾化与传统的雾化技术结合的超声复合雾化技术。但在上述的三种超声雾化的装置中，超声工具头都会直接或间接与金属液接触，发生空化腐蚀，并且由于工具头材料的限制和雾化环境的要求，这些超声雾化制备金属粉末的装置往往不适合雾化活泼性强或者熔点较高的金属材料，难以得到粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高和流动性好的球形金属粉。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超声雾化装置及制备球形金属粉的方法，本发明提供的超声雾化装置在制备球形金属粉时变幅杆与金属液无接触，不存在空化腐蚀；制备的球形金属粉具有粒径细小、粒度分布较窄、球形度高和流动性好的特点。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种超声雾化装置，包括超声振动系统1、齿轮齿条系统2和雾化系统3；

所述超声振动系统1包括固定连接的换能器1-1和变幅杆1-2；

所述雾化系统3包括熔丝系统3-1和位于所述熔丝系统3-1下方的雾化室3-2；所述雾化室3-2中设置有目筛3-2-1；

所述变幅杆1-2和齿轮齿条系统2齿合；

所述齿轮齿条系统2和雾化室3-2齿合。

优选的，所述齿轮齿条系统2包括齿合的长条形齿条2-1和圆形齿轮2-2；所述变幅杆1-2与长条形齿条2-1齿合；所述雾化室3-2和圆形齿轮2-2齿合。

优选的，所述变幅杆1-2的材质为45号钢、304不锈钢、316不锈钢或高工钢；长度为λ/2或λ/4的整数倍，所述λ为超声声波在变幅杆1-2材质材料中的纵波波长。

优选的，所述熔丝系统3-1包括送丝系统3-1-1和位于所述送丝系统3-1-1靠近雾化室(3-2)端斜上方的热源3-1-2。

优选的，所述装置还包括设置在装置壁的真空通道4和惰性气体通道5。

本发明还提供了上述技术方案所述超声雾化装置制备球形金属粉的方法，包括以下步骤：

利用送丝系统，将金属母材熔化；

所述熔化得到的金属液滴落入雾化室，超声振动系统提供机械振动，经由变幅杆将振幅扩大并传至齿轮齿条系统，带动雾化室内目筛转动，在目筛转动和齿轮齿条机械振动作用下，粉末收集器中得到所述球形金属粉。

优选的，所述金属母材为丝状、条状或棒状；所述金属母材的直径为10～100mm；所述金属母材的送丝速度为5～70mm/min。

优选的，所述金属母材的熔化端距雾化室中目筛的垂直距离为1～20mm。

优选的，所述目筛的转速为60～100rpm。

优选的，所述齿轮齿条机械振动的频率为10kHz～100kHz。

本发明提供了一种超声雾化装置，包括超声振动系统1、齿轮齿条系统2和雾化系统3；所述超声振动系统1包括固定连接的换能器1-1和变幅杆1-2；所述雾化系统3包括熔丝系统3-1和位于所述熔丝系统3-1下方的雾化室3-2；所述雾化室3-2中设置有目筛3-2-1；所述变幅杆1-2和齿轮齿条系统2齿合；所述齿轮齿条系统2和雾化室3-2齿合。在本发明中，变幅杆产生的机械动能是利用超声振动源将普通的交变电转换成高频率的电磁震荡，进而由换能器转换为高频的机械振动，然后经由变幅杆将振幅扩大，传至齿轮齿条系统，变幅杆带动齿轮齿条系统运动；利用超声波振动能量使已处于熔化状态的金属液体在目筛中做离心运动，激起金属液体的毛细波，当变幅杆的振幅达到一定值时，通过齿轮齿条系统带动目筛产生足够大的离心力，金属液滴受到离心力很快展开成薄面，配合齿轮齿条系统传导的机械振动，促使金属薄液层更容易被振碎，熔化的金属液体从驻波峰上飞出形成雾滴，经冷却后形成球形金属粉。本发明所述装置采用的是变幅杆，没有采用超声工具头，变幅杆也没有直接和金属熔液进行接触，仅起到转化高频电磁振荡为机械震荡的作用，所以本发明不存在空化腐蚀现象；金属液滴在旋转离心力和高频震动的作用下雾化成球形金属粉，具有粒径细小、粒度分布较窄、球形度高和流动性好的特点。

进一步的，本发明提供的超声雾化装置可以先抽真空再充入惰性气体，保证超声雾化在惰性气氛下进行，有效避免了活泼金属与空气接触反应；热源灵活，可以保证高熔点的母材有足够能量进行熔化，超声雾化过程顺畅。

实施例测试结果表明，采用本发明提供的超声雾化装置制备的球形金属粉粒径范围为10～66.3μm，粒径分布D50为33.6～39.6μm，粒径细小、粒度分布较窄；平均球形度为0.77～0.87，球形度好；流动性为18.5～40.8s/50g，氧含量为0.076～0.086％，流动性好，氧含量低、纯度高。

附图说明

图1为本发明提供的超声雾化装置的结构示意图；

图2为本发明提供的超声雾化装置中超声振动系统的俯视结构示意图；

图3为本发明提供的超声雾化装置中齿轮齿条系统的俯视结构示意图；

图1～图3中，1为超声振动系统，1-1为换能器，1-2为变幅杆，1-3为法兰，1-4为限位器，2为齿轮齿条系统，2-1为长条形齿条，2-2为圆形齿轮，3为雾化系统，3-1-1为送丝系统，3-1-2为热源，3-2-1为目筛，3-2-2为粉末收集器，4为真空通道，5为惰性气体通道；

图4为实施例1制备的球形金属粉的的SEM图；

图5为实施例1制备的球形金属粉的粒径分布曲线图；

图6为实施例2制备的球形金属粉的的SEM图；

图7为实施例2制备的球形金属粉的粒径分布曲线图；

图8为实施例3制备的球形金属粉的的SEM图；

图9为实施例3制备的球形金属粉的粒径分布曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种超声雾化装置，包括超声振动系统1、齿轮齿条系统2和雾化系统3；

所述超声振动系统1包括固定连接的换能器1-1和变幅杆1-2；

所述雾化系统3包括熔丝系统3-1和位于所述熔丝系统3-1下方的雾化室3-2；所述雾化室3-2中设置有目筛3-2-1；

所述变幅杆1-2和齿轮齿条系统2齿合；

所述齿轮齿条系统2和雾化室3-2齿合。

图1为本发明提供的超声雾化装置的结构示意图，下面结合图1对本发明提供的超声雾化装置进行详细说明。

在本发明中，所述超声雾化装置包括超声振动系统1。

在本发明中，所述超声振动系统1包括固定连接的换能器1-1和变幅杆1-2。在本发明的一个实施例中，所述换能器1-1和变幅杆1-2通过法兰1-3连接。图2为本发明提供的装置中超声振动系统1的俯视结构示意图。

在本发明中，所述超声振动系统1设置有换能器1-1。在本发明中，所述换能器1-1可以将电磁震荡转换为机械振动。

在本发明中，所述超声振动系统1设置有变幅杆1-2。在本发明的一个实施例中，所述变幅杆1-2的材质为45号钢、304不锈钢、316不锈钢或高工钢；长度为λ/2或λ/4的整数倍，所述λ为超声声波在变幅杆1-2材质材料中的纵波波长。在本发明中，所述变幅杆1-2将换能器1-1产生的机械振动振幅扩大。在本发明中，所述换能器1-1和变幅杆1-2固定连接。在本发明的一个实施例中，所述换能器1-1和变幅杆1-2通过法兰1-3固定。本发明对所述法兰1-3没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的法兰1-3即可。

在本发明中，所述超声振动系统1还设置有限位块1-4，所述限位器1-4位于变幅杆1-2与齿轮齿条系统2齿合端。在本发明中，当齿轮齿条系统2运动到极限位置，限位器1-4保证齿轮齿条系统2向相反方向运动，以限制目筛3-2-1的位移，使金属液滴不会在目筛3-2-1运动时偏离。

在本发明中，所述超声雾化装置包括齿轮齿条系统2。图3为本发明提供的装置中齿轮齿条系统的俯视结构示意图。

在本发明的一个实施例中，所述齿轮齿条系统2包括齿合的长条形齿条2-1和圆形齿轮2-2。

在本发明的一个实施例中，所述变幅杆1-2与长条形齿条2-1齿合；所述雾化室3-2和圆形齿轮2-2齿合。

在本发明中，所述变幅杆1-2和齿轮齿条系统2齿合。

在本发明中，所述超声雾化装置包括雾化系统3。

在本发明中，所述雾化系统3包括熔丝系统3-1和位于所述熔丝系统3-1下方的雾化室3-2。

在本发明的一个实施例中，所述熔丝系统3-1包括送丝系统3-1-1和位于所述送丝系统3-1-1靠近雾化室3-2端斜上方的热源3-1-2。

在本发明的一个实施例中，所述送丝系统3-1-1包括锁紧装置和传送装置。在本发明的一个实施例中，所述锁紧装置用于将金属母材固定在传送装置上，保证金属母材可连续熔化、产生的金属液滴可连续掉落到雾化室3-2内。在本发明的一个实施例中，所述传送装置为皮带或滚轮。在本发明中，当所述传送装置为滚轮时，所述滚轮的数量优选≥4个；所述滚轮的直径优选为10～100mm。

在本发明中，送丝系统3-1-1可以达到连续造粉的效果，提高超声雾化制备球形金属粉的生产效率。

在本发明的一个实施例中，所述热源3-1-2为激光熔融、电子束熔融和电弧熔融中的一种或多种。

在本发明中，所述雾化室3-2中设置有目筛3-2-1在本发明的一个实施例中，所述目筛3-2-1为筒状网格目筛。在本发明的一个实施例中，所述目筛3-2-1的目数为200～400目。在本发明的一个实施例中，所述目筛3-2-1中目筛的个数优选为一个或多个，更优选为1～3个。在本发明中，当所述目筛3-2-1中目筛有多个时，多个目筛垂直向叠加；每两个目筛之间的距离优选为10～50mm。

在本发明的一个实施例中，所述雾化室3-2中设置有粉末收集器3-2-2。在本发明中，所述粉末收集器3-2-2位于目筛3-2-1的下方。本发明对所述粉末收集器3-2-2没有特殊限定，以能够收集超声雾化的球形金属粉为准。

在本发明中，所述齿轮齿条系统2和雾化室3-2的外壁齿合。本发明通过齿轮齿条系统2实现雾化室3-2中目筛3-2-1的离心旋转。在本发明的一个实施例中，所述目筛3-2-1的转速通过改变齿轮齿条系统2的运转速度或改变齿轮齿条系统2中的齿数实现。

在本发明的一个实施例中，所述装置还包括设置在装置壁的真空通道4。

在本发明中，所述真空通道4连接有位于所述超声雾化装置外的抽真空装置。本发明通过所述真空通道4提供超声雾化装置内的真空环境。

在本发明的一个实施例中，所述装置还包括设置在装置壁的惰性气体通道5。

本发明通过所述惰性气体通道5提供超声雾化装置内的惰性气体环境。

本发明还提供了上述技术方案所述超声雾化装置制备球形金属粉的方法，包括以下步骤：

利用送丝系统，将金属母材熔化；

所述熔化得到的金属液滴落入雾化室，超声振动系统提供机械振动，经由变幅杆将振幅扩大并传至齿轮齿条系统，带动雾化室内目筛转动，在目筛转动和齿轮齿条机械振动作用下，粉末收集器中得到所述球形金属粉。

本发明利用送丝系统，将金属母材熔化。

在本发明中，所述金属母材的材质优选为铝、铝合金、钛、钛合金、镍、镍合金、钴铬合金和不锈钢中的一种或多种。在本发明中，所述金属母材优选为丝状、条状或棒状。在本发明中，所述金属母材的直径优选为10～100mm，更优选为20～90mm。在本发明中，所述金属母材的送丝速度优选为5～70mm/min，更优选为10～60mm/min。

在本发明中，所述金属母材的熔化端距雾化室中目筛的垂直距离优选为1～20mm，更优选为3～18mm，再优选为5～15mm。

在本发明中，所述熔化的方式优选为激光熔融、电子束熔融和电弧熔融中的一种或多种。在本发明中，当采用激光熔融时，所述激光熔融的条件包括：激光能量优选≤50kW，更优选为5～45kW；激光频率优选≤10⁹Hz，更优选为8×10⁸～1×10⁹Hz；激光光斑直径优选为0.001～5mm，更优选为0.1～4.8mm。在本发明中，当采用电子束熔融时，所述电子束熔融的条件包括：电子束能量优选≤60kW，更优选为5～55kW；电子束光斑直径优选为1～10mm，更优选为2～9mm。在本发明中国，当采用电弧熔融时，所述电弧熔融的条件包括：电弧能量优选≤100kW，更优选为5～90kW。

将金属母材熔化前，本发明优选将超声雾化装置腔室抽真空后通入惰性气体。在本发明中，所述抽真空的方法优选为通过真空通道外接抽真空装置，对超声雾化装置的腔室抽真空。在本发明中，抽真空后装置腔室的压强优选≤1Pa。在本发明中，所述通入惰性气体的方法优选为通过惰性气体通道向装置腔室内通入惰性气体。在本发明中，通入惰性气体后装置腔室的压强优选≥1MPa。在本发明中，所述惰性气体的流量优选为15～30m³/min，更优选为18～28m³/min。在本发明中，所述惰性气体优选为氩气或氮气。

在本发明中，所述球形金属粉的制备过程在惰性气体条件下进行。

将金属母材熔化后，本发明将所述熔化得到的金属液滴落入雾化室，超声振动系统提供机械振动，经由变幅杆将振幅扩大并传至齿轮齿条系统，带动雾化室内目筛转动，在目筛转动和齿轮齿条机械振动作用下，粉末收集器中得到所述球形金属粉。

在本发明中，所述超声振动系统的超声频率优选为10kHz～100kHz，更优选为30kHz～100kHz，再优选为50kHz～100kHz。在本发明中，所述目筛的转速优选为60～100rpm，更优选为65～95rpm，再优选为70～90rpm。在本发明中，所述齿轮齿条机械振动的频率优选为10kHz～100kHz，更优选为30kHz～100kHz，再优选为50kHz～100kHz。在本发明中，所述目筛的转速通过改变齿轮齿条系统的运转速度或改变齿轮齿条系统中的齿数实现。

本发明利用超声振动源将普通的交变电转换成高频率的电磁震荡，进而由换能器转换为高频的机械振动，然后经由变幅杆将振幅扩大，变幅杆与齿轮齿条系统齿合，传至齿轮齿条系统，变幅杆带动齿轮齿条系统运动；水平运动的变幅杆带动齿轮齿条系统运动，进而带动目筛旋转运动，熔丝系统将金属母材不断送至热源融化，金属液滴从目筛上方落至目筛上，金属液滴受到离心力很快展开成薄面，配合齿轮齿条系统传导的机械振动，金属液滴很快雾化成球形粉末，最终汇集到目筛底部的粉末收集器。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种超声雾化装置及制备球形金属粉的方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例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

选用17-4不锈钢为金属母材，采用激光熔融(热源发生器为YAG激光器)，激光能量为20kW，激光频率为20kHz，激光光斑直径为100μm，金属母材棒材(直径为40mm)由设置有滚轮的传送系统传送，金属母材进给速度为30mm/min；通过真空通道抽超声雾化制备球形金属粉装置腔室真空至压强在0.1Pa，然后通过惰性气体通道向腔室内充入惰性气体氮气至压强为0.1MPa，对雾化室充入氮气的流量保持在20m³/min，热源开始工作熔化金属母材棒材，变幅杆材质为45号钢，齿轮齿条机械振动的频率为25kHz，目筛转速设定为60rpm，金属液滴在旋转离心力和高频机械振动的作用下雾化，在粉末收集器中收集制备的球形金属粉。

对实施例1所得的球形金属粉进行扫描电镜观察，所得SEM图见图4。由图4可知，本实施例提供的球形金属粉球形度良好。

使用激光粒度分布仪对实施例1所得的球形金属粉的粒径进行统计，所得的粒径分布曲线图见图5。由图5可见，本实施例提供的球形金属粉的粒径范围为10～66.3μm，粒径分布D50为39.6μm，其中粒径小于66.3μm的粉末所占体积分数为72.1％，粒径细小、粒度分布较窄。

采用270目筛网对实施例1所得的球形金属粉进行超声振动筛分，气流分级后得到用于金属3D打印的球形金属粉。使用工业CT对所得金属3D打印用球形金属粉进行扫描重构，并统计出金属3D打印用球形金属粉的平均球形度为0.83；使用霍尔流速仪测得金属3D打印用球形金属粉流动性为40.8s/50g；使用氧氮氢分析仪测得金属3D打印用球形金属粉中的氧含量为0.085％，说明本实施例提供的球形金属粉球形度高、流动性好。

实施例2

选用304不锈钢为金属母材，采用激光熔融(热源发生器为YAG激光器)，激光能量为20kW，激光频率为20kHz，激光光斑直径为100μm，金属母材棒材(直径为40mm)由设置有滚轮的传送系统传送，金属母材进给速度为30mm/min；通过真空通道抽超声雾化制备球形金属粉装置腔室真空至压强在0.1Pa，然后通过惰性气体通道向腔室内充入惰性气体氮气至压强为0.1MPa，对雾化室充入氮气的流量保持在20m³/min，热源开始工作熔化金属母材棒材，变幅杆材质为45号钢，齿轮齿条机械振动的频率为25kHz，目筛转速设定为60rpm，金属液滴在旋转离心力和高频机械振动的作用下雾化，在粉末收集器中收集制备的球形金属粉。

对实施例2所得的球形金属粉进行扫描电镜观察，所得SEM图见图6。由图6可知，本实施例提供的球形金属粉球形度良好。

使用激光粒度分布仪对实施例2所得的球形金属粉的粒径进行统计，所得的粒径分布曲线图见图7。由图7可见，本实施例提供的球形金属粉的粒径范围为10～53μm，粒径分布D50为34.2μm，其中粒径小于53μm的粉末所占体积分数为70.33％，粒径细小、粒度分布较窄。

采用270目筛网对实施例2所得的球形金属粉进行超声振动筛分，气流分级后得到用于金属3D打印的球形金属粉。使用工业CT对所得金属3D打印用球形金属粉进行扫描重构，并统计出金属3D打印用球形金属粉的平均球形度为0.87；使用霍尔流速仪测得金属3D打印用球形金属粉流动性为22.5s/50g；使用氧氮氢分析仪测得金属3D打印用球形金属粉中的氧含量为0.076％，说明本实施例提供的球形金属粉球形度高、流动性好。

实施例3

选用GH4169镍基高温合金为金属母材，采用激光熔融(热源发生器为YAG激光器)，激光能量为20kW，激光频率为20kHz，激光光斑直径为100μm，金属母材棒材(直径为25mm)由设置有滚轮的传送系统传送，金属母材进给速度为50mm/min；通过真空通道抽超声雾化制备球形金属粉装置腔室真空至压强在0.1Pa，然后通过惰性气体通道向腔室内充入惰性气体氮气至压强为0.1MPa，对雾化室充入氮气的流量保持在20m³/min，热源开始工作熔化金属母材棒材，变幅杆材质为45号钢，齿轮齿条机械振动的频率为25kHz，目筛转速设定为60rpm，金属液滴在旋转离心力和高频机械振动的作用下雾化，在粉末收集器中收集制备的球形金属粉。

对实施例3所得的球形金属粉进行扫描电镜观察，所得SEM图见图8。由图8可知，本实施例提供的球形金属粉球形度良好。

使用激光粒度分布仪对实施例3所得的球形金属粉的粒径进行统计，所得的粒径分布曲线图见图9。由图9可见，本实施例提供的球形金属粉的粒径范围为10～53μm，粒径分布D50为33.6μm，其中粒径小于53μm的粉末所占体积分数为75.66％，粒径细小、粒度分布较窄。

采用270目筛网对实施例3所得的球形金属粉进行超声振动筛分，气流分级后得到用于金属3D打印的球形金属粉。使用工业CT对所得金属3D打印用球形金属粉进行扫描重构，并统计出金属3D打印用球形金属粉的平均球形度为0.77；使用霍尔流速仪测得金属3D打印用球形金属粉流动性为18.5s/50g，使用氧氮氢分析仪测得金属3D打印用球形金属粉中的氧含量为0.086％，说明本实施例提供的球形金属粉球形度高、流动性好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超声雾化装置，包括超声振动系统（1）、齿轮齿条系统（2）和雾化系统（3）；

所述超声振动系统（1）包括固定连接的换能器（1-1）和变幅杆（1-2）；

所述雾化系统（3）包括熔丝系统（3-1）和位于所述熔丝系统（3-1）下方的雾化室（3-2）；所述雾化室（3-2）中设置有目筛（3-2-1）；

所述变幅杆（1-2）和齿轮齿条系统（2）齿合；

所述齿轮齿条系统（2）和雾化室（3-2）齿合；

所述变幅杆为水平运动的变幅杆；

所述齿轮齿条系统（2）包括齿合的长条形齿条（2-1）和圆形齿轮（2-2）；所述变幅杆（1-2）与长条形齿条（2-1）齿合；所述雾化室（3-2）和圆形齿轮（2-2）齿合；

所述变幅杆（1-2）的材质为45号钢、304不锈钢、316不锈钢或高工钢；长度为λ/2或λ/4的整数倍，所述λ为超声声波在变幅杆（1-2）材质材料中的纵波波长。

2.根据权利要求1所述的超声雾化装置，其特征在于，所述熔丝系统（3-1）包括送丝系统（3-1-1）和位于所述送丝系统（3-1-1）靠近雾化室（3-2）端斜上方的热源（3-1-2）。

3.根据权利要求1所述的超声雾化装置，其特征在于，所述装置还包括设置在装置壁的真空通道（4）和惰性气体通道（5）。

4.权利要求1~3任一项所述超声雾化装置制备球形金属粉的方法，包括以下步骤：

利用送丝系统，将金属母材熔化；

所述熔化得到的金属液滴落入雾化室，超声振动系统提供机械振动，经由变幅杆将振幅扩大并传至齿轮齿条系统，带动雾化室内目筛转动，在目筛转动和齿轮齿条机械振动作用下，粉末收集器中得到所述球形金属粉；

所述金属母材的熔化端距雾化室中目筛的垂直距离为1~20mm；

所述目筛的转速为60~100rpm；

所述齿轮齿条机械振动的频率为10kHz~100kHz。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述金属母材为丝状、条状或棒状；所述金属母材的直径为10~100mm；所述金属母材的送丝速度为5~70mm/min。

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