CN1277570A - 制备金属粉末的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过向流下的熔融金属流吹送一种冷液体制备金属粉末的方法,其特征在于冷却液体从环形喷嘴连续向下流向熔融金属流,以一层双曲面的形式环绕着熔融金属流,其中环形喷嘴有一个熔融金属流可以通过的孔,和在该层双曲面里面的收缩部分附近,双曲面的压力降低50～750mmHg。根据本发明,可以制备粒度分布范围窄的细微和球形的金属粉末。

Description

制备金属粉末的方法
本发明涉及一种制备金属粉末的方法，具体说来涉及一种制备粒度分布窄的细微和球状的金属粉末。
制备金属粉末有好几种方法，其中之一是公知的雾化方法，它是一种把冷却介质(或雾化介质)吹送向熔融金属流以有效制备金属粉末的方法。雾化方法通常被分类为使用气体冷却介质的气体雾化方法和使用液体冷却介质的液体雾化方法。
气体雾化方法例如已知的利用在美国专利1,659,291和美国专利3,235,783中公开的喷嘴进行雾化的方法。但根据该气体雾化方法不能观察从喷嘴排出的气体射流，利用Schlieren照相术观察证明气体射流的流动单调膨胀。据认为气体射流是一个可压缩的流体，在从喷嘴喷出后绝热膨胀。因为绝热膨胀使得气体射流的能量密度急剧降低，很难通过气体雾化方法有效获得细微的金属粉末。这样制备的金属粉末具有宽的粒度分布。另外，气体喷射方法还存在另一个问题，空气可能卷入要吹送熔融金属的气体射流。
然而，用作冷却介质的气体具有相对低的冷却能力，这样被气体射流分散的熔融金属滴可以在自身变成球形后固化。因此，根据该气体雾化方法制备的金属粉末通常是球形的。
在上述美国专利1,659,291和美国专利3,235,783中公开的喷嘴有一个在喷嘴切线方向的气体入口和在喷嘴中的叶片，以把排出的气体射流导引到与喷嘴中央的倾向相近的方向。据认为该倾向能避免气体卷入气体射流中，这样熔融金属就不能被向上吹送。
另一方面，已经公知的液体雾化方法如其特征在于液体射流在一条线中会聚的V-射流型液体雾化方法(如图11(a)或图11(b)所示)，其特征在于液体射流在一个点会聚的圆锥-射流型液体雾化方法(如图11(c)所示)，其特征在于从铅笔射流型喷嘴部分14排出的液体射流在一点会聚的铅笔-射流型液体雾化方法(如图11(d)所示)。
因为在液体雾化方法中使用的冷却介质是一种不能被压缩的流体，用来分散熔融金属流6的液体射流的能量密度比气体射流的大得多。因此，液体雾化金属粉末比气体雾化金属粉末细微得多。
然而，现有技术的液体雾化方法存在一个问题，液体射流在一条线或一个点会聚或碰撞。因此，在固化之前分散的熔融金属滴就必须在焦点附近浓缩，并剧烈穿过液体射流，从而被突然冷却。因此分散的熔融金属滴以簇的形式彼此接触和粘附到一起，这样获得的金属粉末就具有不规则的形状和包括粗金属粉末的宽的粒度分布。
因此，如果所需的金属粉末具有球状外形和窄的粒度分布，必须加之以另外的分离或机械处理，因而提高了制造成本。
在液体雾化方法中有几个解决上述问题的改进方法。
一种改进方法是使仰角较小的V-射流或圆锥射流会聚，从而降低液体射流的碰撞能量，从而降低分散的金属滴的变形。然而实际上获得的金属粉末并不具有球状外形。并且，因为这一改进方法使得喷嘴和焦点之间的距离加大，就会损失大量的能量，这样所获得的粗粒金属粉末就具有较宽的粒度分布。
在日本专利No.552,253(日本专利公开号No.43-6,389)，日本专利公开号3-55,522和日本专利公开号2-56,403中公开了几种圆锥射流型液体雾化的改进方法。根据公开在日本专利号2-56,403的发明，把冷却介质以喷嘴的切线或法线方向导入来排出液体射流。假如排出的液体存在成孔的情况，只能制备出粗粒的金属粉末。
在日本专利公开号No.53-16,390公开了另一种改进方法，在底面提供了一个用来制造液体射流湍流的排管以提高分散熔融金属流的效率。根据本改进方法，熔融金属流与湍流液体射流剧烈接触以制备细微的金属粉末，但金属粉末不是球形的。
在日本公开专利公开号No.1-123,012公开了一种涡旋型的环形喷嘴，以双曲面层的形式排出环绕熔融金属流的冷却介质。从用来分散的环形喷嘴排出液体射流以连续削去经过双曲面层收缩部分的熔融金属流的外周。因此，该喷嘴能防止分散的熔融金属滴彼此粘附，从而制备出细微的球状的金属粉末。然而，因为分散熔融金属流的效率非常低，一部分熔融金属流就不被分散经过双曲面层的收缩部分以至于产生粗粒的金属粉末。因此，就不能真正地通过在日本未公开专利公开号No.1-123,012公开的圆形喷嘴制备粒度分布窄的金属粉末。
本发明的目的是提供一种有效制备较细微和更具有球形形状的金属粉末，其粒径分布比现有金属中的液体雾化方法制备的金属粉末窄。
为了克服上述问题，本发明人进行研究并完成了本发明。提供了一种通过把冷的液体吹送到一个向下流动的熔融金属流中制备金属粉末的方法，其特征在于冷却液体从环形喷嘴连续向下流向熔融金属流，以一层双曲面的形式环绕着熔融金属流，其中环形喷嘴有一个熔融金属流可以通过的孔，和在该层双曲面里面的收缩部分附近，双曲面的压力降低50～750mmHg。
因此，通过把液体射流以一层双曲面的形式喷向向下流动的熔融金属流，并在双曲面层的内部产生很大的压力差解决上述的问题。降低双曲面层中的压力有几种方法。例如，可以把排管安置在下文所述的环形喷嘴的较低部位，使用一个有较小内体积的室，或在室安装一个优选的排液装置。
下面是本发明的详细描述。
附图简述
图1是安置在用来制备金属粉末的本发明的装置上的正在运行的环形喷嘴的横截面图(a)和纵向剖视图(b)。
图2是在图1中以双曲面的形式从环形喷嘴中排出的液体射流的透视图。
图3是本发明的环形喷嘴的另一个实施方案的图。
图4是本发明的环形喷嘴的另一个实施方案的图。
图5到7是从各种喷嘴中排出的双曲面层或圆锥内产生的压力变化的比较。
图8表示的是液体射流的涡旋角和获得的金属粉末中值之间的关系。
图10用电镜放大的根据本发明和现有技术的金属粉末。
图11表示的是根据现有技术的各种液体雾化方法图。
图12表示的是本发明的环形喷嘴的另一个实施方案的图。
图1是使用本发明制备金属粉末的方法的环形喷嘴的实施方案，具体地说，(a)表示的是一个横截面图，(b)表示的是在(a)的y轴的纵向剖面图。在图1中表示的喷嘴1被安置在一个用来制备金属的装置上，这样流下的金属流6可以通过在环形喷嘴中形成的孔2。
环形喷嘴有入口3，涡旋室4，环形狭缝5和排管21。把冷却液体从入口3引入，在涡旋室中形成涡流，从环形狭缝5中排出，射向流经孔2的熔融金属流。下面是关于该环形喷嘴1的进一步详细描述。
入口3被安置在环形喷嘴内的涡旋室4的切线方向，这样可以把冷却液体导入涡旋室4中。尽管在本发明的环形喷嘴中至少提供一个入口是足够的，但是在该实施方案中提供两个入口能够在较高的压力下导引冷却液体。入口也不必安置在涡旋室的切线方向，而可以形成于涡旋室的法线方向。
涡旋室4是形成来环绕环形喷嘴1的孔2的外周。因此，在冷却液体放出来之前将冷却液体导入到涡流室4中，形成涡流，围绕通过孔2流出的熔融金属流。涡旋室4有一个腔空间7，在室4外周没有障碍，这样从入口导入的冷却液体一般可以散布在涡旋室中。因此冷却液体就能在高压下导入到环形喷嘴中。如果在喷嘴在切线方法有两个或更多的入口3，就可以省略腔7。
在涡旋室4的腔7中提供有几个叶片8。叶片8用来稳定冷却液体流，这样可以使冷却液体更接近涡旋里面。然后在通常是恒定的压力下的把冷却液体从沿孔2的内表面形成的环形狭缝5(直径20mm)的任何一点释放出来。在喷嘴半径方向和叶片上部外侧的切线方向之间形成的角是3°≤ω0≤90°，优选是5°≤ω0≤90°，更优选是7°≤ω0≤90°，这样液体射流可以以下文所述的涡旋角ω的优选范围来释放。
另外，也可以提供另一种能被轮转机等旋转的途径或通道可用来在涡旋室使冷却液体形成涡流，和所述的叶片一起使用或代替叶片。
冷却液体获得在涡旋室4中涡旋力，被引导到环形狭缝5，进一步在位于叶片内的腔空间7’中涡旋。在涡旋室4内的腔空间7’朝向环形狭缝5变得越来越窄。从而冷却液体以100米/秒或更大，优选是130米/秒或更大的流速，更优选是200米/秒或更大的流速被从环形狭缝5中放出，液体射流的速率可以通过Bernoulli氏定理用在入口3测定的导入的冷却流体压力计算。
在通过孔2后必须把液体射流喷向熔融金属流，环形狭缝不局限位于孔的内表面，而是可以位于环形喷嘴的下表面。根据本发明，环形狭缝的形式不限于附图所示的圆形，而可以是椭圆形，矩形等。
从环形喷嘴1排出的液体射流13可以采取图2所示的一层双曲面的形式。在图1和图2所示的单层双曲面有几个流线10表明从环形狭缝5的任一点喷出的液体射流的方向。根据本发明，从环形狭缝5任一点喷出的液体射流13(或每根流线10)可以流动形成收缩部分11，这样它首先不经碰撞而会聚，然后发散。单层双曲面收缩部分有时不能被观察到，尤其是当液体射流以湍流流动或以下述较小的涡旋角ω流动。当从液体射流读出的流线的涡旋角为1°或更大时，看来根据本发明可以获得优选的效果。
液体射流优选从本发明的环形喷嘴中以下述的涡旋角ω和俯角θ喷出。
液体射流的速度V可以被分成沿环形狭缝切线方向(如图4中的x轴方向)的速度分量Vx，在环形狭缝法线方向(如图4中的y轴方向)的速度分量Vy，以及垂直方向的速度分量Vz(如图3中的z轴方向)。然后把涡旋角定义为y轴与Vx和Vy产生的力的方向之间的角。俯角θ被定义为z轴与Vy和Vz产生的力的方向之间的角。
优选液体射流的涡旋角为1°≤ω≤20°，更优选是2°≤ω≤15°，最优选是3°≤ω≤10°，优选俯角θ是5°≤θ≤60°，更优选是7°≤θ≤55°，最优选是8°≤θ≤40°。在上述涡旋角ω和俯角θ范围喷出的液体射流可以产生特别好的金属粉末。
该喷嘴被提供有一个排管21，排管21的内径一般与环形喷嘴的任意点的内径相近，并且从如图1(b)所示的环形喷嘴的下表面向下伸出。优选在排管的内壁提供一层涂层例如最高硬度的金属或瓷器以防止它被磨损。排管21被安置在环形喷嘴上，这样环形喷嘴的中轴可以与排管的中轴一致，使得液体从喷嘴狭缝5排出形成在排管21中的双曲面层。从而在双曲面层的内部可以产生显著的大的压力差。
根据本发明，从双曲面上部边缘到收缩部分的长度被定义为“l”，在双曲面层中收缩部分中央上下0.5l范围被称为“双曲面层收缩部分的临近区域”，在环形喷嘴孔的入口附近的压力被称为“液体雾化环境的压力”(参照图5)。双曲面层的收缩部分的临近区域比液体雾化区域的压力小50-750mmHg，优选是100-750mmHg，更优选是150-700mmHg，最优选是200-700mmHg。进而，双曲面上部的临近区域，被严格限制在双曲面层上部边缘上下0.5l的范围，优选比液体雾化环境的压力小10-100mmHg。另外，在收缩部分的较低部分，被严格限制在“双曲面层收缩部分的临近区域”，优选比液体雾化环境的压力低50-700mmHg。在双曲面层中的这么大的压力差可以增强分散熔融金属流的效率，这样就防止它不被分散就通过收缩部分。
安置在本发明的环形喷嘴的排管的大小并不受限制。然而，当排管的长度被定义为“L”，排管的内径被定义为“R”，环形狭缝5的直径为定义为“r”，排管的长度L优选为3-100r，更优选为5-50r，内径R优选为1.5-5r，更优选为2-4r。
如图3所示，排管被安装有一个干管直径比收缩部分11的直径大的整流体22，这样干管的上部分26就沿双曲面层较低部分的内部定位。整流体22防止液体射流与排管内径碰撞，这样液体流就不能从湍流变成上流。整流体22起到降低在排管下部分的截面积的作用，进而降低在双曲面收缩部分11或较低的32的压力。整流体可以有各种形状例如柱型，圆柱型，锥型或截锥型，被一个固定器28安装在排管内，固定器28从内壁伸进排管的半径方向。另外，可以用从排管外部深出的固定器28’固定。
有上述整流体的排管可以有与不具有整流体的排管相同的长度，尽管可以长3-30r，优选是5-20r。
如图3的虚线所示，可以向排管进一步提供一个气体入口管24，该管24有一个阀门29，用来调整在排管中的压力。气体入口管24可以在液体射流时使气体(或大气)同时被导入排管中，这样控制在排管中的压力或液体射流流动状况，从而防止尾气管被磨损或粘附到熔融金属滴。可以开启或关闭阀门和调整气体入口管的大小，配置方向和配置位置来控制气体向排管的导入。也可以在气体入口管提供吹风机强制把空气注入到排管中，这样进一步降低在排管中的压力。
排管21的内径并不局限于在其任何点的直径类似。如图4所示，排管可以有倾斜的部件部分36，倾斜部件部分的纵截面通过排管的中轴，向下延伸与中轴分开。倾斜部件部分缓和或防止液体射流与排管内壁的碰撞，这样获得的金属粉末具有较小的变形，并且岁排管内壁的破坏也减缓了。
如图4所示，优选倾斜不见部分36的角φ对垂直方向5°≤φ≤60°，该角φ优选被设定比上述俯角θ小5-20°。
另外，使用有倾斜部件部分的排管优选伴随与所述整流体22一起配置。这种有整流体的排管可以有与没有整流体排管相同的长度，尽管优选包括长3-30r，更优选为5-20r。
除了向排管提供所述倾斜部件部分36外，可以使用有如图12所示的几个纵截面通过排管的中轴的倾斜部件的排管，包括向下伸出远离中轴的第一个倾斜部件部分36，一个从第一倾斜部件部分36的下面部分垂直向下伸展的第一个垂直部件部分37，一个从第一个垂直部件部分37下端向下伸展接近中轴的第二倾斜部件部分36’，以及一个从第二倾斜部件部分36’下端垂直向下延伸的第二垂直部件部分37’。因此具有所述向下延伸的倾斜部件部分的排管有多个内径，首先扩展，然后逐渐降低。有几个倾斜部件部分的排管可以不提供有整流体。在倾斜部件部分36’和垂直方向之间形成的角φ’可以与上述角φ不同，尽管优选与它相近。
尽管水可以以各种体积被从喷嘴排出，优选“在单位时间的熔融金属流”体积与“单位时间的排出的冷却液体积”之比为1∶2-100，更优选1∶3-50，最优选1∶5-30。因此，可以有效和经济地制备良好的金属粉末。
本发明并不限于如图1所示的有环形狭缝5的环形喷嘴。例如，可以每年配置几个铅笔射流型的喷嘴部件14(图7(d))，其排出口沿在图1中示出的环形狭缝5定向，这样每个铅笔射流型的喷嘴部件可以以与流线10一致的双曲面层的形式排出。在这种情况下，每年配置的铅笔射流型喷嘴部件包括根据本发明的环形喷嘴。
具有环形喷嘴1的用来制备金属粉末的装置可以有效产生较细微和球形的金属粉末，该金属粉末的粒径分布比现有技术的窄。但本发明并不局限于一个具体的方面，熔融金属流的分数不仅是象现有技术那样与液体射流碰撞，而且遵循下面的机制而制成细微的金属粉末的。
根据本发明，不能被压缩的液体射流具有高的能量密度，以双曲面层的形式排出液体射流以稳定流动而不会聚，在排管中形成的双曲面层在收缩部分11或较低部分32有突然降低的压力。因此，当熔融金属流6流向收缩部分11时，在通过收缩部分从而产生细微熔融金属滴之前它被一般恒定的能量吸引流动规则地和连续地分散。
所得的分散的熔融金属滴可以通过收缩部分11并移向较低部分32而固化成金属粉末。根据本发明，在固化前熔融金属滴相对平静地冷却，随后不经过双曲面层的正面以被表面张力成球。相反，根据现有技术的液体雾化方法分散的熔融金属滴在液体射流的焦点彼此接触，并被迅速冷却和剧烈接触并通过液体射流，这是与本发明显著不同的改进的地方。
本发明可以应用到任何种类的金属例如金属元素，金属化合物，金属合金和金属间化合物。根据本发明，通过调节适合金属特性的雾化条件来制备有所述的特性的金属粉末。
通过本发明制备的金属粉末优选特性如下所述。除了特别令人注意的，下面描述了根据本发明雾化的粒径为1mm并用JISZ-8801能较少分离金属粉末。
①用本发明制备的金属粉末优选具有表面密度比为28％或更多，尤其是30％或更多，更优选是32％。
②用本发明制备的金属粉末优选具有堆积密度比为45％或更多，尤其是50％或更多，更优选是50％或更多。
③金属粉末优选具有直径中值为50μm或更小，尤其是35μm或更小，更优选是25μm或更小，最优选是15μm或更小。
④直径中值为25μm或更小的金属粉末优选可以包括有下列粒径和下列浓度的细微粉末。
1)优选存在粒径为10μm或更小浓度至少为20重量％或更多，尤其是40重量％或更多更优选为45重量％或更多的细微粉末。
2)优选存在粒径为5μm或更小浓度为至少3重量％，尤其是10重量％或更多，更优选是18％重量或更多的细微粉末。
⑤直径中值为15μm或更小的金属粉末优选可以包括有下列粒径和下列浓度的细微粉末。
1)优选存在粒径为10μm或更小浓度至少为35重量％或更多，尤其是45重量％或更多更优选为50重量％或更多的细微粉末。
2)优选存在粒径为5μm或更小浓度至少为10重量％，尤其是15重量％或更多，更优选是20重量或更多的细微粉末。
3)优选存在粒径为1μm或更小浓度至少为0.01重量％，尤其是0.05重量％或更多，更优选是0.1重量％或更多的细微粉末。
⑥通过本发明制备的金属粉末可以具有几何标准偏差2.5或更小，特别是2.3或更小，更优选是2.2或更小，几何标准偏差可以估计粒径分布的宽度。
⑦本发明制备的金属粉末优选有比表面积4000cm2/g或更小，特别是3000cm2/g或更小，更优选是2500cm2/g或更小。
实施例
结合实施例进一步描述本发明。下面的实施例是本发明人在应用期间进行的最好方式，但本发明并不局限于此。
测定了从各个环形喷嘴排出的液体的压力变化。用一个沿中轴从双曲面层顶部插入的截面积比收缩部分小20％的管孔测定压力，这样测定压力的管的另一个管孔与压力计相连。
图5表示的是根据本发明的有排管的涡旋型环形喷嘴A1和根据现有技术的没有排管的涡旋行喷嘴B1，以及根据现有技术的锥型射流型环形喷嘴C的双曲面中的压力变化的曲线。
该图表明本发明的环形喷嘴A1在收缩部分产生显著的压力降。
图6表示的是根据本发明的有各种长度排管的涡旋型环形喷嘴A2和A3和根据现有技术的没有排管的涡旋行喷嘴B1的双曲面中的压力变化的曲线。
该图表明有排管的环形喷嘴A2和A3在收缩部分比没有排管的环形喷嘴B1产生显著的压力降。环形喷嘴的A3比环形喷嘴A2有更长的排管，也有更大的压力降。
图7表示的是根据本发明的环形喷嘴A4和根据现有技术的没有排管的涡旋型环形喷嘴B2或B3的液体射流在双曲面层内产生的压力变化曲线。
该图表明排管能够使在双曲面中的压力降低。
使用本发明的环形喷嘴制得了各种Cu，Cu-10％Sn合金，Cr-Ni-Mo合金和Fe-Si-Co合金的金属粉末。
在表1中描述的分析项是对用JISZ8801选择的粒径小于1mm或更小的金属粉末进行的。表1也示出了结果。这些分析的具体方法如下。
表观密度用ISO-3923测定。
堆积密度用ISO-3953测定。
表观密度比是根据“表观密度”/固体密度*100计算的。
堆积密度比是根据“堆积密度”/固体密度*100计算的。
微粒粒径的中值是使用MICRO TRAC用激光衍射方法(体积％)测定的。假如包括粒径为250μm或更多的金属粉末对金属粉末的粒径用筛子测定。
用激光衍射散射方法(体积％)测定粒径为10μm或更小，5μm或更小，或1μm或更小在整个金属粉末中所占的细微粉末的含量。
几何标准偏差是用在获得的粒径中值中“50％直径的金属的累计”/“15.87％的金属粉末的累计”计算的。
比表面积是根据气相吸收方法用BET方法测定的。
含氧量是用非-弥散红外吸收检测仪测定的。
产率是用JISZ8801选出的粒径45μm或更小的金属粉末占粒径1mm或更小的金属粉末的重量百分比。
用Hitachi Seisakusyo Co.Ltd.制造的扫描电镜拍摄电镜显微图。
在表2中的结果证实当与同种金属粉末比较本发明可以影响如下的特性。
根据本发明的实施方案的表观密度和堆积密度比现有技术的金属粉末的高。而且根据本发明的实施方案的相对表观密度和相对堆积密度比现有技术的金属粉末的高。这些结果表明根据本发明的金属粉末比现有技术的金属粉末更具有球形形状。
根据本发明的金属粉末的粒径中值比现有技术的金属粉末的粒径中值小。这一结果表明根据本发明的金属粉末比现有技术的金属粉末要细微。
根据本发明的金属粉末比现有技术的金属粉末包括更多更细微的粉末。尤其是，与现有技术显著不同的是，本发明的金属粉末包括粒径1μm和更小的粒径，这在激光衍射方法中是很明显感知的。
根据本发明的金属粉末比现有技术，尤其是在金属粉末是由没有排管的环形喷嘴制备的金属粉末有更小的几何标准偏差。这一结果表明根据本发明的金属粉末比现有技术具有更窄的粒径分布。
根据本发明的金属粉末的含氧量比现有技术的低。这被认为是因为本发明的球形金属粉末有较小的表面积具有防止氧化的原因所致。
本发明的产率比现有技术的要高。这被认为是根据本发明的熔融金属流被液体射流规则和连续地分散，分散的熔融金属滴在平稳冷却之前不易于彼此接触。
用电镜拍摄的图表观看来本发明的金属粉末更具有球形，没有边角。
另外，可以用有各种涡旋角，以850Kgf/cm2和135l/min压力从本发明的环形喷嘴排出的液体射流制备各种Cu-10％Sn金属合金粉末，以考察液体射流的涡旋角和粒径中值之间的关系，涡旋角和表观或堆积密度之间的关系。这些结果如图8和9所示。
这些结果表明涡旋角越大，金属粉末就越细微和具有球形。
                                                            表1
金属粉末                        Cu                        Cu-10％Sn合金
实施方案号或对比号   实施1   实施2   对比1   对比2   对比3  实施3  实施4  对比4  对比5  对比6
雾化条件 注入冷却液体压力(Kgf/cm2)     80    400    85    375    80   205   830   100   935   150
液体射流速度(米/秒)    125    280    129    271    125   200   403   140   428   300
收缩部分的压力(mHg)   -320   -585    -    -    -50   -212   -670    -    -   -60
涡旋角ω(°)    14.1    5.44    0    0    9.8   4.1   5.4    0   0   14.7
俯角θ(°)    35    25    33    25    17   38.5   22   15.4   25   17
冷却液体体积/熔融金属的体积    10    10    10    10    10   20   20   20   20   20
有或没有排管    有    有    有    有    没有   有   有   没有   有   没有
获得的金属粉末的分析结果 表观密度(g/cm3)    4.5    3.5    3.4    2.8     4.2   3.66   2.91   3.30   2.49   3.6
堆积密度(g/cm3)    5.8    5.3    4.9    4.5     5.5   4.98   4.72   4.21   3.62   5.1
表观密度比(％)    50.6    39.0    38.2    31.5     47.2   41.1   32.7   37.1   28.0   40.0
堆积密度比(％)    65.0    59.6    55.1    50.6     61.5   46.1   53.1   47.3   40.7   57.3
直径中值(μm)    36.4    15.2    80.5    25.4     130   20.4   8.86   73.5   10.4   75.4
在金属粉末中的微细金属粉末的比率(％) 10μm或更小     -    46     -    18      -    -   57    -   45    -
5μm或更小     -    19     -    5      -    -   26    -   17    -
1μm或更小     -    0.11     -    0      -    -   0.39    -   0    -
几何标准偏差    1.99    2.11    2.65    2.79     3.21   2.00   2.15   2.97   2.24   3.1
比表面积(cm2/g)    370    1600    670    2200     420   1120   1900   560   2600   520
含氧量(％)    0.15    0.11    0.12    0.25     0.32   0.07   0.09   0.09   0.16   0.27
产率(％)    58.6    95.6    37.3    78.2     30.1   69.8   98.3   42.1   87.9   20.5
用电镜放大的粉末的图号     -     (a)     -     (b)       -    -     (c)    -    (d)    -
                                                                表2
金属粉末                        Cr-Ni-Mo合金                          Fe-Si-Co合金
实施方案号或对比号  实施5  实施6  对比7  对比8  对比9  实施7    实施8   对比10  对比11  对比12
雾化条件 注入冷却液体压力(Kgf/cm2)   500   720   255   720   200   855     720    800   200   200
液体射流速度(米/秒)   313   376   224   376   198   409     376    396   198   198
收缩部分的压力(mHg)   -610  -620    -    -   -70   -594     -580     -    -   -70
涡旋角ω(°)   10.2   3.7    0    0   9.0   8.13     7.5     0    0    7.7
俯角θ(°)    25   15    25    9   15   35     20     25    18    16
冷却液体体积/熔融金属的体积    40   40    40    40   40   30     30     30    30    30
有或没有排管    有   有    有   没有   没有   有     有     有   没有    没有
获得的金属粉末的分析结果 表观密度(g/cm3)   2.79   2.53   2.34   1.77   2.5   1.69     1.82    1.19   1.50    1.8
堆积密度(g/cm3)   4.88   4.73   3.71   3.28   4.7   2.29     3.22    2.17   2.50    2.8
表观密度比(％)   36.7   33.3   30.8   23.3   32.9   33.8     36.3    23.8   30.0    36.0
堆积密度比(％)   64.2   62.3   48.8   43.2   61.8   58.8     64.5    43.4   50.1    56.0
直径中值(μm)   15.5   12.3   57.4   17.9   75.2   7.49     8.89    12.3   27.9    60.5
在金属粉末中的微细金属粉末的比率(％) 10μm或更小    28   47    -   23    -   62     38    38     -      -
 5μm或更小    10   25    -   7    -   26     15    15     -      -
 1μm或更小   0.02   0.15    -   0    -   0.42     0    0     -      -
几何标准偏差   2.24   2.07   2.79   2.57   2.8   2.19     2.07    2.79    2.87     2.9
比表面积(cm2/g)   1700   2100   590   2500   320   3700     3400    3500    1100     450
含氧量(％)   0.67   0.78   0.51   1.08   1.51   0.18     0.17    0.17    0.09     0.12
产率(％)   86.7   95.1   45.2   82.3   36.2   94.5     90.3    84.1    44.1     33.2
用电镜放大的粉末的图号   (e)    -    -    (f)    -    (g)      -     (h)     -       -

Claims (7)

1.一种通过向流下的熔融金属流吹送一种冷液体制备金属粉末的方法，其特征在于
冷却液体从环形喷嘴连续向下流向熔融金属流，以一层双曲面的形式环绕着熔融金属流，其中环形喷嘴有一个熔融金属流可以通过的孔，和
在该层双曲面里面的收缩部分附近，双曲面的压力降低50～750mmHg。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于冷却液体以涡旋角ω为1°≤ω≤20°和俯角θ为5°≤θ≤60°的方向流出。
3.由权利要求1或2所述的方法制备的金属粉末，其特征在于微粒大小的中值为50 μm或更低，几何标准差为2.5或更低，和形状是球形的。
4.制备金属粉末的装置，具有一个用来把冷却液体连续向下吹送到熔融金属流的环形喷嘴，其特征在于：
环形喷嘴有一个熔融金属流可以通过的孔，一个使冷却液体绕孔涡旋的涡旋室，一个环行狭缝，在涡旋室涡旋的冷却液体在通过孔后可以从该狭缝流向熔融金属流，一个从环行喷嘴底面向下伸出的排管，从环形喷嘴排出的冷却液体可以通过该排管，
在排管中从环形狭缝中排出的冷却液体可以以一层双曲面的形式围绕在熔融金属流，这样，在一层双曲面的中间收缩部分附近双曲面可以有50-750mmHg的压力降。
5.如权利要求4所述的制备金属粉末的装置，其特征在于排管有一个经过排管中轴的纵剖面，其中纵剖面有一个向下伸出远离中轴的斜面部分，消除或防止冷流体与排管内壁的碰撞。
6.如权利要求5所述的制备金属粉末的装置，其特征在于沿在排管中形成的一层双曲面的较低部分的内部在排管中安置了一个有干管的整流体，其中，干管的横截面比双曲面层的收缩部分的大，从而防止冷却液体从形成的湍流中通过排管。
7.如权利要求4所述的制备金属粉末的装置，其特征在于排管的纵截面通过排管的中轴，其中纵剖面有一个向下伸出远离中轴用来消除液体碰撞的斜面部分和另一个向下伸出接近中轴的斜面部分。
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