CN1200789C - 速凝、电磁振动雾化制金属与合金粉末的方法与设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种速凝、电磁振动雾化制金属与合金粉末的方法与设备，其方法是在一定条件下，熔融态金属或合金通过喷嘴，射流到旋转盘上，被甩到旋转盘外围的带有激振器的电磁振动薄板上，通过振动形成圆形金属液滴，落下速凝成金属合金粉末。其设备包括合金冶炼熔融与射流装置和电磁振动雾化粉末装置两部分，两部分均为密闭装置。内设带有入气管和喷嘴的熔料坩埚，坩埚下方设可带循环水的转轴的旋转盘，旋转盘外围设有伞筒形振动板，振动板带有一个或多个激振器，装置下部设有粉体收集器。其优点是设备结构简单，方法易实现，获得的金属与合金粉末粒度范围宽，颗粒表面光洁，粒度均匀，成本低。

Description

速凝、电磁振动雾化制金属与合金粉末的方法与设备

一、技术领域

本发明涉及一种金属粉末的制造方法与设备，特别是一种速凝、电磁振动雾化制金属与合金粉末的方法与设备。

二、背景技术

目前利用速凝、快淬制备金属合金粉的方法有：铜辊+研磨法、高压气体雾化法和大功率电磁振荡雾化法。

(1)铜辊+研磨法：美国MQ金属磁粉(U.SPatent Number：4902361)是采用真空中将熔融合金射流喷到旋转铜辊上，快淬(速凝)成薄片，通过氢化处理，研磨成粉。其缺陷是需要配置研磨装置与工艺等附加制粉条件，且粉粒的表面因研磨而被破坏。

(2)高压气体雾化法：《金属-Fe-B系磁性粉末的制造方法》(日本专利，专利号：平1-205402)是利用高压气体喷吹熔融合金，使其雾化成粉末的方法。其缺点是需配置高压气体及其循环装置与工艺，且工艺复杂，实现难度大，至今仍停留在实验室阶段。

(3)大功率电磁振荡雾化法(中国专利，专利申请号：00122011.X，为本发明人所发明)、是利用雾化腔的整体铁芯线圈和铁扼，在铁扼和旋转盘间的缝隙处产生电磁振荡，进行电磁振荡雾化制粉。该工艺需要的设置复杂，电磁功率大，技术要求高，目前仍停留在理论阶段，难以实现。

三、发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种利用电磁激振力使金属或合金液雾化成细熔滴，自由落下固化成粉末，从而获得非晶态、纳米晶或微米尺寸晶粒度的毫米或微米级粉粒或纳米级粉粒粒度的金属与合金粉末的方法与设备。

本发明的目的是通过下述方法实现的：

本发明的制粉方法是在熔料坩埚中装入金属或合金，在真空或保护气氛中将金属或合金熔融成液体，并射流至坩埚下部的旋转盘上，利用旋转盘的转动将金属液甩到周边安有激振器的电磁振动板上，通过电磁激振力使金属液雾化成熔滴，自由落下，固化成粉末。

实现上述方法的设备包括合金冶炼熔融与射流装量和电磁振动雾化粉末装置两部分，其特征是合金冶炼熔融与射流装置包括一个真空可充气室，真空室中央设有熔料坩埚，熔料坩埚顶部设有坩埚入气管，熔料坩埚底部设有喷嘴；电磁振动雾化粉末装置包括真空可充气室、电机箱、粉末收集器，在真空可充气室内，上部设有伞筒形叠片振动薄板，伞筒形振动薄板外围设有至少一部的电磁激振器，电磁激振器与振动薄板固定为一体，在真空室和伞筒形振动薄板的中央垂直设有其上部固定安装有旋转盘的可通有冷却循环水的转盘轴，转盘轴通过动密封与空气中的电机箱相接，真空可充气室下部呈锥形，设有真空阀，与可预抽真空和充气的带有真空阀的粉末收集器联接，合金冶炼熔融与射流装置置于电磁振动雾化粉末装置的上部，并通过熔料坩埚底部的喷嘴联通，其喷嘴的喷孔与电磁振动雾化粉末装置的旋转盘相对。

上述熔料坩埚底部的喷嘴至少有一个，其喷孔的形状可为矩形或圆形。

在电磁振动雾化粉末装置中，伞筒形叠片振动薄板是由1至8片振动薄板叠在一起围成伞状筒形，并用弹簧吊挂在真空室的上部，其伞面与水平面构成的倾斜角为0至95°。电磁激振器是软磁、永磁、磁致伸缩或超声波激振器，其频率范围在5至20KHz间连续可调、电磁振动力范围在10N至10KN之间。这样的电磁激振器，在伞筒形振动薄板外围设有1至8部，并用螺栓与振动薄板联为一体。

本发明的优点是：设备结构简单，方法容易实现，获得的金属或合金粉末粒度范围宽，可生产粉末粒度为3mm-20nm的非晶态、纳米晶或微米尺寸晶粒度的毫米或微米级粉粒或纳米级粉粒度的金属与合金粉末，且粉粒的表面光洁，由于不存在研磨过程，因此粉粒表面不会遭到破坏。

四、附图说明

图1为本发明的设备的结构示意图；

图2为图1中熔料坩埚的放大图。

五、具体实施方式

本发明的设备分合金冶炼熔融与射流装置、电磁振动雾化粉末装置两部分，见图1、图2。

合金冶炼熔融与射流装置的组成是：真空可充气室1中设有熔料坩埚2，熔料坩埚顶部设有坩埚入气管3，熔料坩埚2底部设有多孔喷嘴4，熔料坩埚2置于真空室1的中央，并固定安装在电磁振动雾化粉末装置的旋转盘上方。

电磁振动雾化粉末装置的组成是：真空可充气室5内，上部有伞筒形叠片振动薄板6，用弹簧吊挂和围成与熔料坩埚的底部水平面成0至95°倾斜角的伞状筒形，伞筒形振动薄板6外围设有1部至8部频率范围在5至20KHz连续可调、电磁振动力范围在10N至10KN的电磁激振器7，与振动薄板6组成一体；真空室5和伞桶形振动薄板6中央、垂直设有转速连续可调的旋转盘8，旋转盘固定安装在可通有冷却循环水的转盘轴9上；转盘9通过密封与空气中的电机箱10相联接；真空可充气室5下部成锥形，设有真空阀11，与可预抽真空和充气、带有真空阀12的粉末收集器13联接。

本发明的合金粉末制备工芝：首先真空室1和真空室5同时抽真空，开启电磁激振器7和旋转盘8，在熔料坩埚2中装入合金或熔融合金液，熔融合金，利用坩埚入气管3向真空室1充入保护气，并使真空室1与真空室5形成气压差，使熔料坩埚2中合金液通过喷嘴4射流至由电机箱10的电机带动旋转的旋转盘8上，被旋转盘甩到预先设定频率、激振力的激振器7连动的振动薄板6上，雾化成熔滴，自由落下，固化成粉末。通过真空阀11和真空阀12，由粉末收集器13收集粉末。

实施例1

镁锭装入坩埚2，真空室1和真空室5同时抽真空，真空度约10^-2帕时，充0.1MPa氩气，感应加热熔融合金；开启电磁激振器7，将激振器频率和激振力分别调到5Hz、200N，开动旋转盘8，将真空室1充0.2MPa气压，使熔料射流到转速为600转/分的旋转盘8，甩到振动薄板6上雾化成熔滴，自由落下，固化成粉末。用标准筛分析，得粉末平均粒径2mm(占总量的90％强)。

实施例2

NdFeB合金锭装入坩埚2，真空室1和真空室5同时抽真空，真空度约10^-2帕时，充0.1MPa氩气，感应加热熔融合金；开启电磁激振器7，将激振器频率和激振力分别调到1KHz、1000N，开动旋转盘8，将真空室1充0.2MPa气压，使熔料射流到转速为2500转/分的旋转盘8，甩到振动薄板6上雾化成熔滴，自由落下，固化成粉末。用标准筛分析，得粉末平均粒径100μm，(占总量的95％)。

实施例3

SmFe合金锭装入坩埚2，真空室1和真空室5同时抽真空，真空度约10^-2帕时，充0.1MPa氩气，感应加热熔融合金；开启电磁激振器7，将激振器频率和激振力分别调到1KHz、1000N，开动旋转盘8，将真空室1充0.2MPa气压，使熔料射流到转带为2500转/分的旋转盘8，甩到振动薄板6上雾化成熔滴，自由落下，固化成粉末。用标准筛分析，得粉末平均粒径100μm，(占总量的95％)。

实施例4

NdFeB合金锭装入坩埚2，真空室1和真空室5同时抽真空，真空度约10^-2帕时，充0.1MPa氩气，感应加热熔融合金；开启电磁激振器7，将激振器频率和激振力分别调到10KHz、3000N，开动旋转盘8，将真空室1充0.2MPa气压，使熔料射流到转速为2500转/分的旋转盘8，甩到振动薄板6上雾化成熔滴，自由落下，固化成粉末。随机取样，用粉粒分布仪测定，得粉末平均粒径≤1μm，(占总量的95％)。

Claims (6)

1、一种速凝、电磁振动雾化制金属与合金粉末的方法，其特征是在熔料坩埚中装入金属或合金，在真空或保护气氛中将金属或合金熔融成液体，并射流至坩埚下部的旋转盘上，利用旋转盘的转动将金属液甩到周边安有激振器的电磁振动板上，通过电磁激振力使金属液雾化成熔滴，自由落下，固化成粉末。

2、实现权利要求1所述方法的设备包括合金冶炼熔融与射流装置和电磁振动雾化粉末装置两部分，其特征是合金冶炼熔融与射流装置包括一个真空可充气室，真空室中央设有熔料坩埚，熔料坩埚顶部设有坩埚入气管，熔料坩埚底部设有喷嘴；电磁振动雾化粉末装置包括真空可充气室、电机箱、粉末收集器，在真空可充气室内，上部设有伞筒形叠片振动薄板，伞筒形振动薄板外围设有至少一部的电磁激振器，电磁激振器与振动薄板固定为一体，在真空室和伞筒形振动薄板的中央垂直设有其上部固定安装有旋转盘的可通有冷却循环水的转盘轴，转盘轴通过动密封与空气中的电机箱相接，真空可充气室下部呈锥形，设有真空阀，与可预抽真空和充气的带有真空阀的粉末收集器联接，合金冶炼熔融与射流装置置于电磁振动雾化粉末装置的上部，并通过熔料坩埚底部的喷嘴联通，其喷嘴的喷孔与电磁振动雾化粉末装置的旋转盘相对。

3、根据权利要求2所述的设备，其特征是熔料坩埚底部的喷嘴至少有一个，其喷孔的形状为矩形或圆形。

4、根据权利要求2所述的设备，其特征是在电磁振动雾化粉末装置中，伞筒形叠片振动薄板是由1至8片振动薄板叠在一起围成伞状筒形，并用弹簧吊挂在真空室的上部，其伞面与水平面构成的倾斜角为0至95°。

5、根据权利要求2所述的设备，其特征是电磁激振器是软磁、永磁、磁致伸缩或超声波激振器，其频率范围在5至20KHz间连续可调、电磁振动力范围在10N至10KN之间。

6、根据权利要求2所述的设备，其特征是在振动薄板外围设有1至8部电磁激振器。

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