CN116140628B - 一种硅铝粉末制备系统及制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种硅铝粉末制备系统及制备方法，制备系统包括两个第一坩埚、两组第一出液控制装置、混合装置和雾化装置，两个第一坩埚分别用于制备硅熔液和铝熔液，两第一坩埚顶部均设有惰性气体保护层，且两第一坩埚底部均设置有出液嘴；两组第一出液控制装置用于分别打开或封闭对应出液嘴；混合装置用于接收分别从两个出液嘴出来的硅熔液和铝熔液，并将硅熔液和铝熔液进行混合，以制得硅铝熔液；雾化装置用于对从混合装置出来的硅铝熔液进行雾化，以制得硅铝粉末，本申请具有可对各环节氧含量进行有效控制、制得的硅铝粉末产品表面氧化程度低的优点。

Description

一种硅铝粉末制备系统及制备方法

技术领域

本申请涉及金属粉末加工技术领域，尤其涉及一种硅铝粉末制备系统及制备方法。

背景技术

硅铝合金是由硅和铝组成的二元合金，是一种主要用于航天航空、空间技术和便携式电子器件的合金材料。硅铝合金是一种金属基热管理材料，高硅铝合金材料能够保持硅和铝各自的优异性能，并且硅、铝的含量相当丰富，硅粉的制备技术成熟，成本低廉，同时这种材料对环境没有污染，对人体无害。高硅铝合金密度在2.4~2.7 g/cm³ 之间，热膨胀系数(CTE)在 7-20ppm/℃之间，提高硅含量可使合金材料的密度及热膨胀系数显著降低，同时，高硅铝合金还具有热导性能好，比强度和刚度较高，与金、银、铜、镍的镀覆性能好，与基材可焊，易于精密机加工等优越性能，是一种应用前景广阔的电子封装材料, 特别是在航天航空、空间技术和便携式电子器件等高技术领域。

硅铝合金其中一步重要工序是制备硅铝合金粉末，目前针对硅铝合金粉末的制备设备及方法存在氧含量不易控制的缺点，制得的硅铝粉末表面氧化程度较高，难以制得低氧含量的硅铝粉末。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种硅铝粉末制备系统及制备方法，旨在解决现有硅铝合金粉末的制备存在氧含量不易控制，制得的产品表面氧化程度较高的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供一种硅铝粉末制备系统，包括两个第一坩埚、两组第一出液控制装置、混合装置和雾化装置，两个第一坩埚分别用于制备硅熔液和铝熔液，两第一坩埚顶部均设有惰性气体保护层，且两第一坩埚底部均设置有出液嘴；两组第一出液控制装置用于分别打开或封闭对应出液嘴；混合装置用于接收分别从两个出液嘴出来的硅熔液和铝熔液，并将硅熔液和铝熔液进行混合，以制得硅铝熔液；雾化装置用于对从混合装置出来的硅铝熔液进行雾化，以制得硅铝粉末。

可选地，雾化装置包括雾化罐、喷嘴、气管和氮气气站；喷嘴连接于雾化罐顶部，且喷嘴伸入混合装置内底部；气管的一端伸入雾化罐内并靠近喷嘴；氮气气站连接气管的另一端，氮气气站用于提供氮气。

可选地，出液嘴的顶部高于第一坩埚的内底部，喷嘴的顶部高于混合装置的内底部。

可选地，第一出液控制装置包括升降机构、提升骨架、塞棒；提升骨架位于第一坩埚上方，且提升骨架连接于升降机构上，以使提升骨架上升或下降；塞棒连接于提升骨架上，塞棒的一段伸入第一坩埚内并可封堵出液嘴的顶部。

可选地，升降机构包括千斤顶和至少两个导柱，千斤顶的伸缩端连接于提升骨架底部；导柱设置于千斤顶上，且导柱均活动贯穿提升骨架，导柱外壁沿导柱高度方向设置有多个刻度线。

可选地，混合装置包括导料通道、第二坩埚、第二出液控制装置和搅拌机构，导料通道同时连通两出液嘴底部，导料通道底部开设有出液口；第二坩埚位于导料通道的出液口下方，喷嘴贯穿第二坩埚底部，第二坩埚顶部设有惰性气体保护层；第二出液控制装置用于打开或封闭喷嘴的顶部，第二出液控制装置的结构与第一出液控制装置的结构相同；搅拌机构用于对第二坩埚内的熔液进行搅拌。

可选地，导料通道包括两组熔液流道和初混槽，两组熔液流道分别连通于两出液嘴底部，两熔液流道均向下倾斜布置；初混槽呈漏斗形，出液口开设于初混槽底部，初混槽同时连接于两熔液流道底部，两熔液流道沿初混槽切线方向与初混槽连接，且两熔液流道在俯视角以初混槽中心呈中心对称布置。

可选地，搅拌机构包括支撑架、驱动电机、主动轮、传动带、从动轮、转动轴和多组搅拌叶轮；驱动电机设置于支撑架上；主动轮与驱动电机连接；传动带绕设于主动轮上；传动带绕设于从动轮上；转动轴连接于从动轮底部，且转动轴活动贯穿支撑架并伸入第二坩埚内；多组搅拌叶轮连接于转动轴底部。

可选地，还包括粉末收集装置，粉末收集装置包括回收管道、离心风机、多个风筛罐和微粉滤仓，回收管道的一端连接于雾化罐底部；离心风机连接于回收管道的另一端；多个风筛罐通过回收管道串联连接；微粉滤仓串联于回收管道位于离心风机与相邻风筛罐之间的管段上。

一种硅铝粉末制备方法，基于上述的一种硅铝粉末制备系统，包括以下步骤：

按重量配比好硅颗粒和铝颗粒，将硅颗粒和铝颗粒分别放入对应的第一坩埚内；

在第一坩埚顶部缓慢持续地喷射惰性气体，以在第一坩埚顶部形成惰性气体保护层；

然后分别对两个第一坩埚升温，以分别得到对应温度的硅熔液和铝熔液；

通过两组第一出液控制装置分别打开对应第一坩埚的出液嘴，以使硅熔液和铝熔液通过对应出液嘴同时流入导料通道内，最后流入第二坩埚内；

在第二坩埚顶部缓慢持续地喷射惰性气体，以在第二坩埚顶部形成惰性气体保护层；

通过搅拌机构将硅熔液和铝熔液进行混合，以制得硅铝熔液；

通过第二出液控制装置打开喷嘴，以使硅铝熔液从第二坩埚底部流入雾化罐内；

启动氮气气站使气管对喷嘴喷射氮气，以将硅铝熔液被氮气吹散成液珠，以使液珠在雾化罐内下落过程中形成固体粉末，以制得硅铝粉末。

本申请所能实现的有益效果如下：

本申请通过两个独立的第一坩埚分别制备硅熔液和铝熔液，避免在熔炼过程将不同熔点的硅和铝同炉熔炼，而导致铝在过高温度时在空气中容易氧化化渣，影响成品质量，同时在第一坩埚顶部设置的惰性气体保护层，可对空气具有一定隔绝作用，可保护熔液少受氧化，而在熔液出料过程中，通过第一出液控制装置可打开第一坩埚的出液嘴，使熔液直接从第一坩埚底部的出液嘴出去并进入混合装置，从而减小传统倾倒式的出料方式被大面积氧化的弊端，然后通过混合装置将硅熔液和铝熔液混合制得硅铝熔液后，利用雾化装置对硅铝熔液进行雾化制得硅铝粉末即可，本申请在每个节点均考虑到熔液可能被氧化的场景，并采用针对性地应对措施，通过层层把控，可大幅降低氧化程度，最终制得的硅铝粉末产品表面氧化程度较低，满足产品质量要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请的实施例中一种硅铝粉末制备系统的结构示意图；

图2为本申请的实施例中第一出液控制装置与第一坩埚的配合结构示意图；

图3为本申请的实施例中混合装置的结构示意图；

图4为本申请的实施例中导料通道的结构示意图；

图5为图4的俯视图的结构示意图；

图6为本申请的实施例中制得的硅铝粉末在显微镜下观察的放大图。

附图标记：

100-第一坩埚，110-出液嘴，200-第一出液控制装置，210-升降机构，211-千斤顶，212-导柱，2121-刻度线，220-提升骨架，230-塞棒，240-配重块，300-混合装置，310-导料通道，311-熔液流道，312-初混槽，3121-出液口，320-第二坩埚，330-第二出液控制装置，340-搅拌机构，341-支撑架，342-驱动电机，343-主动轮，344-传动带，345-从动轮，346-转动轴，347-搅拌叶轮，400-雾化装置，410-雾化罐，420-喷嘴，430-气管，440-氮气气站，500-粉末收集装置，510-回收管道，520-离心风机，530-风筛罐，540-微粉滤仓，600-中频线圈。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

实施例1

参照图1-图5，本实施例提供一种硅铝粉末制备系统，包括两个第一坩埚100、两组第一出液控制装置200、混合装置300和雾化装置400，两个第一坩埚100分别用于制备硅熔液和铝熔液，两第一坩埚100顶部均设有惰性气体保护层，且两第一坩埚100底部均设置有出液嘴110；两组第一出液控制装置200用于分别打开或封闭对应出液嘴110；混合装置300用于接收分别从两个出液嘴110出来的硅熔液和铝熔液，并将硅熔液和铝熔液进行混合，以制得硅铝熔液；雾化装置400用于对从混合装置300出来的硅铝熔液进行雾化，以制得硅铝粉末。

现有技术中，关于硅铝粉末的常规制备方法为气雾化法，但在非真空环境状态的条件下，普遍存在两个缺点：氧含量不易控制以及成分偏析不均匀。其中，氧含量不易控制的原因主要包括：熔炼过程中硅和铝熔点差异比较大，硅的熔点为1410℃，铝的熔点为660℃，如果同炉熔炼，为了照顾硅的熔点，坩埚温度会很高，远超铝的熔点，铝在过高的温度状态下更容易被氧化，铝在过高温时如果在空气中容易氧化化渣，不光影响成品质量，渣质也容易堵嘴；另外在出料时倾倒式的方法会导致把表面的浮渣倒中间包内，导致含氧量高和堵孔；喷粉后粉体表面积的总和比在熔液状态时大了几个数量级，其在跌落降温时，如果接触空气，也容易导致粉体氧化。

因此，在本实施例中，通过两个独立的第一坩埚100分别制备硅熔液和铝熔液，避免在熔炼过程将不同熔点的硅和铝同炉熔炼，而导致铝在过高温度时在空气中容易氧化化渣，影响成品质量，因此本实施例采用分别熔炼再混合在一起的方式，熔炼温度可分别控制，大大减小了铝熔液的温度，从而减少了被氧化的程度；同时在第一坩埚100顶部设置的惰性气体保护层，可对空气具有一定隔绝作用，可保护熔液少受氧化，而在熔液出料过程中，通过第一出液控制装置200可打开第一坩埚100的出液嘴110，使熔液直接从第一坩埚100底部的出液嘴110出去并进入混合装置300，采用下漏料结构，从而减小传统倾倒式的出料方式被大面积氧化的弊端，然后通过混合装置300将硅熔液和铝熔液混合制得硅铝熔液后，利用雾化装置400对硅铝熔液进行雾化制得硅铝粉末即可，本申请在每个节点均考虑到熔液可能被氧化的场景，并采用针对性地应对措施，通过层层把控，可大幅降低氧化程度，最终制得的硅铝粉末产品表面氧化程度较低，满足产品质量要求。

需要说明的是，由于第一坩埚100顶部为开口结构，若采用密封盖在隔绝空气，在内部高温作用下又导致内外气压不平衡，因此通过在第一坩埚100顶部填充惰性气体保护层既形成相对密封空间，又可随时保证内外气压平衡，这里可在第一坩埚100顶部设有持续喷出氩气的气嘴，氩气比空气重，会自然的在第一坩埚100顶部形成一层惰性气体保护层，从而保护液面少受氧化。两个第一坩埚100外部可通过设置有中频线圈600，从而可分别通过调节中频线圈600电流电压，控制其温度。

作为一种可选的实施方式，雾化装置400包括雾化罐410、喷嘴420、气管430和氮气气站440；喷嘴420连接于雾化罐410顶部，且喷嘴420伸入混合装置300内底部；气管430的一端伸入雾化罐410内并靠近喷嘴420；氮气气站440连接气管430的另一端，氮气气站440用于提供氮气。

在本实施方式中，当通过雾化装置400对硅铝熔液进行雾化时，硅铝熔液通过喷嘴420进入雾化罐410内，同时氮气气站440通过气管430对喷嘴420吹出氮气，硅铝熔液被氮气吹散，形成熔滴降温过程，从而将硅铝熔液被高压氮气吹散成液珠，以使液珠在雾化罐410内下落过程中形成固体粉末，这个过程都是在相对密封的雾化罐410内进行，雾化罐410内一直被持续不断的冲入氮气，形成一个惰性气体保护环境，极少的接触到外部环境中空气中氧气，从而在雾化阶段液也极大地减少了硅铝粉末表面的氧化程度。

作为一种可选的实施方式，出液嘴110的顶部高于第一坩埚100的内底部，喷嘴420的顶部高于混合装置300的内底部。

在本实施方式中，出液嘴110和喷嘴420均比对应容器内底部略高，目的是液面缓慢下降，一旦降到水口平面之下后，浮渣可自动沉到对应容器内底部，不流入下工序，避免堵孔，同时提高产品质量。

需要说明的是，生产开始时需按合金比例配比硅颗粒及铝颗粒，在此基础上，硅颗粒和铝颗粒分别需要额外加上对应第一坩埚100底部水口面以下残留液体的重量，形成一个固定值，从而保证材质均匀性。

作为一种可选的实施方式，第一出液控制装置200包括升降机构210、提升骨架220、塞棒230；提升骨架220位于第一坩埚100上方，且提升骨架220连接于升降机构210上，以使提升骨架220上升或下降；塞棒230连接于提升骨架220上，塞棒230的一段伸入第一坩埚100内并可封堵出液嘴110的顶部。

在本实施方式中，在熔炼过程中，塞棒230底部是堵在出液嘴110的顶部的，当熔炼结束需要出料时，升降机构210可带动提升骨架220上移，从而带动塞棒230上移，使其底部移开出液嘴110的顶部，熔液即可从出液嘴110开口流出去，从而可控制下漏料结构的封堵与打开，从而为下漏料结构的可行性提供了基础条件。

作为一种可选的实施方式，升降机构210包括千斤顶211和至少两个导柱212，千斤顶211的伸缩端连接于提升骨架220底部；导柱212设置于千斤顶211上，且导柱212均活动贯穿提升骨架220，导柱212外壁沿导柱212高度方向设置有多个刻度线2121。

在本实施方式中，需要进行升降调节时，千斤顶211可带动提升骨架220自动上下移动，且导柱212对提升骨架220有稳定导向作用，使得塞棒230可准确与出液嘴110对接，利用导柱212使塞棒230形成了一个稳定上下滑动结构，并利用千斤顶211顶起和放下，达到自动开启和关闭出液嘴110水口的目的，并且在导柱212上刻有刻度线2121，可准确的控制塞棒230的开启高度，从而达到控制出液嘴110水口流量的目的。

需要说明的是，提升骨架220远离塞棒230的一侧还设置有配重块240，使整个提升骨架220重心平衡，避免长时间使用后重心偏移，以保证塞棒230与出液嘴110水口的长期有效对接。

作为一种可选的实施方式，混合装置300包括导料通道310、第二坩埚320、第二出液控制装置330和搅拌机构340，导料通道310同时连通两出液嘴110底部，导料通道310底部开设有出液口3121；第二坩埚320位于导料通道310的出液口3121下方，喷嘴420贯穿第二坩埚320底部，第二坩埚320顶部设有惰性气体保护层；第二出液控制装置330用于打开或封闭喷嘴420的顶部，第二出液控制装置330的结构与第一出液控制装置200的结构相同；搅拌机构340用于对第二坩埚320内的熔液进行搅拌。

在本实施方式中，混合操作时，先通过导料通道310同时接受两出液嘴110底部出来的铝熔液和硅熔液，并将铝熔液和硅熔液通过出液口3121流入第二坩埚320内，通过搅拌机构340即可对第二坩埚320内的熔液进行充分搅拌混合，同时第二坩埚320顶部也设有惰性气体保护层（优选氩气），在混合环节也控制了氧含量，同时第二坩埚320底部也为漏料结构，并利用第二出液控制装置330控制喷嘴420的封堵与打开，从而在保证降低氧含量的同时，利用充分搅拌直至均匀，还保证了液体状态下不偏析，以此保证后续产品材质均匀稳定。

需要说明的是，第二坩埚320外部也设置有中频线圈600，起到保温加热作用。

作为一种可选的实施方式，导料通道310包括两组熔液流道311和初混槽312，两组熔液流道311分别连通于两出液嘴110底部，两熔液流道311均向下倾斜布置；初混槽312呈漏斗形，出液口3121开设于初混槽312底部，初混槽312同时连接于两熔液流道311底部，两熔液流道311沿初混槽312切线方向与初混槽312连接，且两熔液流道311在俯视角以初混槽312中心呈中心对称布置。

在本实施方式中，单独熔炼完成后的硅熔液和铝熔液，分别通过对应的熔液流道311进入初混槽312内，采用错位对向流入的方式，可使硅熔液和铝熔液会在初混槽312内螺旋混合，起到初步混合的作用，最终从底部的出液口3121流入第二坩埚320内，熔液流道311与初混槽312的结构设计，可减少后续搅拌混合时间，从而降低混合熔液在第二坩埚320内的停留时间，最终达到降低氧化程度的目的。

作为一种可选的实施方式，搅拌机构340包括支撑架341、驱动电机342、主动轮343、传动带344、从动轮345、转动轴346和多组搅拌叶轮347；驱动电机342设置于支撑架341上；主动轮343与驱动电机342连接；传动带344绕设于主动轮343上；传动带344绕设于从动轮345上；转动轴346连接于从动轮345底部，且转动轴346活动贯穿支撑架341并伸入第二坩埚320内，支撑架341内设置有与转动轴346配合的滚珠轴承，起到支撑和配合转动的作用；多组搅拌叶轮347连接于转动轴346底部。

在本实施方式中，搅拌操作时，驱动电机342带动主动轮343转动，通过传动带344带动从动轮345及转动轴346整体转动，从而使搅拌叶轮347对熔液进行充分搅拌，自动化搅拌，搅拌混合效率高。

需要说明的是，基于本实施例的制备系统，还具有以下优点：当两个第一坩埚100内的熔液流入第二坩埚320后，制粉过程开始进行，此时关闭两个第一坩埚100的出液嘴110水口，继续向两第一坩埚100内加入配比好的铝颗粒及硅颗粒，控制合适的升温时间，为下一炉准备好熔液，待第二坩埚320内之前的熔液用完后，再次向其中注入准备好的新熔液，如此往复，从而可实现连续生产。

作为一种可选的实施方式，还包括粉末收集装置500，粉末收集装置500包括回收管道510、离心风机520、多个风筛罐530和微粉滤仓540，回收管道510的一端连接于雾化罐410底部；离心风机520连接于回收管道510的另一端；多个风筛罐530通过回收管道510串联连接；微粉滤仓540串联于回收管道510位于离心风机520与相邻风筛罐530之间的管段上。

在本实施方式中，通过配置粉末收集装置500，硅铝粉末在雾化罐410内制成后，在离心风机520吸力作用下，硅铝粉末顺着管路依次经过回收管道510上串联的多个风筛罐530（一般三个即可）和微粉收集箱，回收管道510利用风滤，金属颗粒往下坠，同时氮气顺着气流往上走，达到分离粉末的作用，最终氮气通过离心风机520排出去，因此本实施方式可将氮气流里的硅铝粉末顺着气流方向依次按粒径从大到小分类收集到对应的风筛罐530内，最后粒径最小的粉末则收集在微粉滤仓540内，从而对硅铝粉末的粒径进行了一个初分类，简化了后段的筛分工序，提高生产效率。

需要说明的是，回收管道510具有多段，分别连接于风筛罐530顶部以及靠近其顶部的侧端，而微粉滤仓540两侧的回收管道510分别连接在其上下侧，位于微粉滤仓540上侧的回收管道510另一端连接离心风机520，这里风筛罐530包括圆锥筒及其底部的集料箱，和旋风除尘器原理类似，这里不再赘述；由于雾化罐410内不断充入氮气，而雾化罐410为密封环境，通过回收管道510一方面不断排出氮气，保证雾化罐410内外气压平衡，另一方便氮气可形成气流将粉末带进回收管道510内，便于筛分，一举两得，结构设计灵活。

综上所述，本实施例针对硅铝粉末在非真空环境状态的条件下的制备，其表面氧化程度的控制从铝熔液单独低温熔炼、坩埚顶部开口惰性气体保护、下漏料结构以及雾化过程后段保护等多个节点层层把控，严格控制氧含量，通过对内部环境以及工艺的控制，从而极大地降低了硅铝粉末表面氧化程度，制得低氧含量的硅铝粉末；而针对成分偏析不均匀问题，从初混槽312以及第二坩埚320配置的搅拌机构340等节点进行控制，通过搅拌方式使其充分混合，直至均匀，保证了液体状态下不偏析，以此保证后续产品材质均匀稳定。通过对表面氧化程度以及成分偏析的控制，从而制得高质量的硅铝粉末产品。

实施例2

参照图1-图5，本实施例提供一种硅铝粉末制备方法，基于上述实施例1中的一种硅铝粉末制备系统，包括以下步骤：

按重量配比好硅颗粒和铝颗粒，将硅颗粒和铝颗粒分别放入对应的第一坩埚100内；

在第一坩埚100顶部缓慢持续地喷射惰性气体，以在第一坩埚100顶部形成惰性气体保护层；

然后分别对两个第一坩埚100升温，以分别得到对应温度的硅熔液和铝熔液；

通过两组第一出液控制装置200分别打开对应第一坩埚100的出液嘴110，以使硅熔液和铝熔液通过对应出液嘴110同时流入导料通道310内，最后流入第二坩埚320内；

在第二坩埚320顶部缓慢持续地喷射惰性气体，以在第二坩埚320顶部形成惰性气体保护层；

通过搅拌机构340将硅熔液和铝熔液进行混合，以制得硅铝熔液；

通过第二出液控制装置330打开喷嘴420，以使硅铝熔液从第二坩埚320底部流入雾化罐410内；

启动氮气气站440使气管430对喷嘴420喷射（高压）氮气，以将硅铝熔液被（高压）氮气吹散成液珠，以使液珠在雾化罐410内下落过程中形成固体粉末，以制得硅铝粉末。

在本实施例中，配比好一定量的硅颗粒和铝颗粒分别通过对应第一坩埚100进行熔炼，这里熔炼温度至硅熔液温度1750℃，铝熔液温度750℃，这个过程在第一坩埚100顶部喷射惰性气体（一般为氩气）以形成保护层，起到降低氧化程度的作用，然后通过第一出液控制装置200分别打开对应第一坩埚100的出液嘴110，以使硅熔液和铝熔液通过对应出液嘴110同时流入导料通道310内，起到一定初混料的作用，最后流入第二坩埚320内再通过搅拌机构340将硅熔液和铝熔液进行混合制得硅铝熔液，这个过程同样在第二坩埚320顶部喷射惰性气体以形成保护层，搅拌充分后将硅铝熔液通过喷嘴420流入雾化罐410内，同时对喷嘴420喷射高压氮气，从而制得硅铝粉末，这个过程中每个节点均考虑到熔液可能被氧化的场景，并采用针对性地应对措施，通过层层把控，可大幅降低氧化程度，最终制得的硅铝粉末产品表面氧化程度较低，满足产品质量要求。

制得的硅铝粉末产品在显微镜下观察的照片如图6所示，从图中可明确看出，本申请制得的硅铝粉末产品呈现亮银色，是氧含量低的表现（氧含量高的硅铝粉末，会呈现淡黄褐色），满足高质量产品制备需求。

下面通过具体实施例来说明本申请制备硅铝粉末的过程：

实施例3：预制备AlSi27粉末

首先根据实测和计算，得知制硅熔液的第一坩埚100底部可残留3.8kg硅熔液，制铝熔液的第一坩埚100底部可残留5.2kg铝熔液；

配比铝颗粒73kg+5.2kg=78.2kg，配比硅颗粒27kg+3.8kg=30.8kg；

将制硅熔液的第一坩埚100的中频线圈600熔炼打开，待坩埚中温度升至800℃时，打开第二坩埚320的中频线圈600进行熔炼；

待制硅熔液的第一坩埚100中温度升至950℃时，打开制铝熔液的第一坩埚100的中频线圈600进行熔炼；

根据经验硅熔液达到1750℃，铝熔液温度达到750℃时间大致相同，且第二坩埚320升至1150℃时间大致相同；

待温度达到设定值后同时打开两第一坩埚100的出液嘴110水口，将制硅熔液的第一坩埚100内的塞棒230提高3.5mm，将制铝熔液的第一坩埚100内的塞棒230提高6.3mm；

硅熔液和铝熔液流入初混槽312，再流入第二坩埚320内；

启动搅拌机构340，持续5分钟，关闭搅拌；

打开氮气气站440的气阀，将压力调整3.2mpa；

打开第二坩埚320底部的喷嘴420，将第二坩埚320内的塞棒230提升3.2mm；

混合熔液从喷嘴420底部流出，被氮气雾化成硅铝粉末，后被收集到各风筛罐530中，从而完成AlSi27粉末的制备。

实施例4：预制备AlSi50粉末

首先根据实测和计算，得知制硅熔液的第一坩埚100底部可残留3.8kg硅熔液，制铝熔液的第一坩埚100底部可残留5.2kg铝熔液；

配比铝颗粒50kg+5.2kg=55.2kg，配比硅颗粒50kg+3.8kg=53.8kg；

将制硅熔液的第一坩埚100的中频线圈600熔炼打开，待坩埚中温度升至880℃时，打开第二坩埚320的中频线圈600进行熔炼；

待制硅熔液的第一坩埚100中温度升至1050℃时，打开制铝熔液的第一坩埚100的中频线圈600进行熔炼；

根据经验硅熔液达到1800℃，铝熔液温度达到750℃时间大致相同，且第二坩埚320升至1350℃时间大致相同；

待温度达到设定值后同时打开两第一坩埚100的出液嘴110水口，将制硅熔液的第一坩埚100内的塞棒230提高5.4mm，将制铝熔液的第一坩埚100内的塞棒230提高5.4mm；

硅熔液和铝熔液流入初混槽312，再流入第二坩埚320内；

启动搅拌机构340，持续5分钟，关闭搅拌；

打开氮气气站440的气阀，将压力调整3.2mpa；

打开第二坩埚320底部的喷嘴420，将第二坩埚320内的塞棒230提升3.2mm；

混合熔液从喷嘴420底部流出，被氮气雾化成硅铝粉末，后被收集到各风筛罐530中，从而完成AlSi50粉末的制备。

综上所述，通过本申请制备的硅铝粉莫末具有以下优点：

（1）低氧含量，本申请在非真空状态下，通过对内部环境以及工艺的控制，制备低氧含量的硅铝粉末；

（2）材质均匀性，本申请制备的硅铝粉末，成分稳定且均匀，无偏析情况；

（3）连续生产能力，本申请通过硅熔液和铝熔液单独熔炼再混合的方式，可实现连续生产；

因此，本申请在非真空状态下，可连续生产，可以较低的设备成本实现低氧含量硅铝粉末的大量生产，可降低硅铝粉末的制备成本，大大提高市场竞争力。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种硅铝粉末制备系统，其特征在于，包括：

两个第一坩埚，两个所述第一坩埚分别用于制备硅熔液和铝熔液，两所述第一坩埚顶部均设有惰性气体保护层，且两所述第一坩埚底部均设置有出液嘴；

两组第一出液控制装置，两组所述第一出液控制装置用于分别打开或封闭对应所述出液嘴；所述第一出液控制装置包括：升降机构；提升骨架，所述提升骨架位于所述第一坩埚上方，且所述提升骨架连接于所述升降机构上，以使所述提升骨架上升或下降；塞棒，所述塞棒连接于所述提升骨架上，所述塞棒的一段伸入所述第一坩埚内并可封堵所述出液嘴的顶部；

混合装置，所述混合装置用于接收分别从两个所述出液嘴出来的硅熔液和铝熔液，并将硅熔液和铝熔液进行混合，以制得硅铝熔液；所述混合装置包括：导料通道，所述导料通道同时连通两所述出液嘴底部，所述导料通道底部开设有出液口；第二坩埚，所述第二坩埚位于所述导料通道的出液口下方，喷嘴贯穿所述第二坩埚底部，所述第二坩埚顶部设有惰性气体保护层；第二出液控制装置，所述第二出液控制装置用于打开或封闭所述喷嘴的顶部，所述第二出液控制装置的结构与所述第一出液控制装置的结构相同；搅拌机构，所述搅拌机构用于对所述第二坩埚内的熔液进行搅拌；

所述导料通道包括：两组熔液流道，两组所述熔液流道分别连通于两所述出液嘴底部，两所述熔液流道均向下倾斜布置；初混槽，所述初混槽呈漏斗形，所述出液口开设于所述初混槽底部，所述初混槽同时连接于两所述熔液流道底部，两所述熔液流道沿所述初混槽切线方向与所述初混槽连接，且两所述熔液流道在俯视角以所述初混槽中心呈中心对称布置；

雾化装置，所述雾化装置用于对从所述混合装置出来的硅铝熔液进行雾化，以制得硅铝粉末，所述雾化装置包括：雾化罐；喷嘴，所述喷嘴连接于所述雾化罐顶部，且所述喷嘴伸入所述混合装置内底部；气管，所述气管的一端伸入所述雾化罐内并靠近所述喷嘴；氮气气站，所述氮气气站连接所述气管的另一端，所述氮气气站用于提供氮气；

还包括粉末收集装置，所述粉末收集装置包括：回收管道，所述回收管道的一端连接于所述雾化罐底部；离心风机，所述离心风机连接于所述回收管道的另一端；多个风筛罐，多个所述风筛罐通过所述回收管道串联连接；微粉滤仓，所述微粉滤仓串联于所述回收管道位于所述离心风机与相邻所述风筛罐之间的管段上。

2.如权利要求1所述的一种硅铝粉末制备系统，其特征在于，所述出液嘴的顶部高于所述第一坩埚的内底部，所述喷嘴的顶部高于所述混合装置的内底部。

3.如权利要求1所述的一种硅铝粉末制备系统，其特征在于，所述升降机构包括：

千斤顶，所述千斤顶的伸缩端连接于所述提升骨架底部；

至少两个导柱，所述导柱设置于所述千斤顶上，且所述导柱均活动贯穿所述提升骨架，所述导柱外壁沿所述导柱高度方向设置有多个刻度线。

4.如权利要求1所述的一种硅铝粉末制备系统，其特征在于，所述搅拌机构包括：

支撑架；

驱动电机，所述驱动电机设置于所述支撑架上；

主动轮，所述主动轮与所述驱动电机连接；

传动带，所述传动带绕设于所述主动轮上；

从动轮，所述传动带绕设于所述从动轮上；

转动轴，所述转动轴连接于所述从动轮底部，且所述转动轴活动贯穿所述支撑架并伸入所述第二坩埚内；

多组搅拌叶轮，多组所述搅拌叶轮连接于所述转动轴底部。

5.一种硅铝粉末制备方法，其特征在于，基于如权利要求1-4中任一项所述的一种硅铝粉末制备系统，包括以下步骤：

按重量配比好硅颗粒和铝颗粒，将硅颗粒和铝颗粒分别放入对应的所述第一坩埚内；

在所述第一坩埚顶部缓慢持续地喷射惰性气体，以在所述第一坩埚顶部形成惰性气体保护层；

然后分别对两个所述第一坩埚升温，以分别得到对应温度的硅熔液和铝熔液；

通过两组所述第一出液控制装置分别打开对应所述第一坩埚的出液嘴，以使所述硅熔液和所述铝熔液通过对应所述出液嘴同时流入所述导料通道内，最后流入所述第二坩埚内；

在所述第二坩埚顶部缓慢持续地喷射惰性气体，以在所述第二坩埚顶部形成惰性气体保护层；

通过所述搅拌机构将所述硅熔液和所述铝熔液进行混合，以制得硅铝熔液；

通过所述第二出液控制装置打开所述喷嘴，以使所述硅铝熔液从所述第二坩埚底部流入所述雾化罐内；

启动所述氮气气站使所述气管对所述喷嘴喷射氮气，以将所述硅铝熔液被氮气吹散成液珠，以使所述液珠在所述雾化罐内下落过程中形成固体粉末，以制得硅铝粉末。