CN212239190U - 一种毫米级金属球的制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种毫米级金属球的制备装置，包括通过振动机构带动振动的熔料罐、用于熔料罐保温的保温结构以及设置在熔料罐下方的收集罐，所述熔料罐通过弹簧与收集罐连接，熔料罐的底部开设有多个出料孔。制备金属球时，将熔融的金属倒入熔料罐中，熔融金属通过出料孔流出，振动机构产生的振动使流出的金属射流断裂成小液滴，小液滴由于表面张力几乎变成球形，下降过程中冷却凝固成金属球后被收集罐收集。采用本申请的制备装置，加工成本低，加工效率高，加工质量可靠，能大规模生产微小金属球，特别适用于0.1‑4mm金属球的大规模生产。

Description

一种毫米级金属球的制备装置

技术领域

本实用新型涉及金属球制备技术领域，尤其涉及一种毫米级金属球的制备装置。

背景技术

目前，金属球广泛应用于机械领域(轴承滚珠)、电子封装领域(BGA锡球、铜-锡核壳结构粒子)、化学催化领域(镍基合金粒子)等。为了满足以上各领域的需求，不仅要满足尺寸均匀、球形度高等要求，还要满足制备过程的热履历相同，因而国内外仍有相当多的研究投入到金属球的制备技术上。

金属球的制备方法从成球机理方面来分，大致可以分为铸造法、锻造研磨法、切丝或打孔重熔法、雾化法、均匀液滴喷射法、脉冲微孔喷射法。

铸造法是将金属熔融后浇铸到磨具中而成球。该方法成本低，粒径均匀，但表面质量差，且不能制造5mm以下的金属球。

锻造研磨法是将短小金属丝放在金属模中进行锻造研磨而成球，主要用于制造轴承滚珠。该方法能制造1mm以上的金属球，但受材料物理性能的限制，不能制造脆性金属球。

切丝或打孔重熔法首先通过拉丝剪切或箔片冲压等机械加工方式把需要制备的材料加工成均匀质量的微小单元投入到液体介质中重熔成液滴，然后凝固成球，再经过筛分、清洗、检验从而得到满足要求的金属球。该方法可控性较好，但对于小粒径的球或塑性加工性能不好的金属比较困难，同时必须将制得的金属球进行清洗，显著影响了生产效率和效益。

雾化法是工业上主要采用的制备金属球形粒子的方法，如气雾化法、离心雾化法、等离子体雾化、水雾化法和真空雾化法等，其中采用较多的为气雾化法和离心雾化法两类。气雾化法(GA)是指利用气体压力将流经喷嘴的液体冲击破碎的方法。离心雾化(CA)是将要雾化的熔融液体流到旋转的圆盘上，在离心力的作用下，脱离转盘的边缘，落入冷却介质中固化的方法。雾化法生产效率高，成本较低，但是其生产的微粒子粒径分布范围很大，热履历不一致。

均匀液滴喷射法利用了腊肠型射流不稳定原理，通过对从毛细管中喷出的液流施加周期性扰动，液流在扰动作用下断裂并形成均匀液滴。根据施加扰动的不同，均匀液滴法又可分为机械振动法、压电振动法、电场雾化法。该方法制备的粒子粒径一致，圆球度好，具有较好的发展前景，多用于制备1mm以下的金属球形粒子。然而该方法存在设备庞大、机构复杂、成本高等缺点。

脉冲微孔喷射法是将原材料在熔化装置中熔化成液体，再将液体导入到液滴产生装置中，使其充满整个空间并保持一定压力，通过压电陶瓷产生微小位移，并把此位移传递到坩埚中的液体上，通过能量传递使一定量的微小液柱从坩埚底部的小孔中喷出，每次喷出的液体形成一个液滴，在表面张力和重力的作用下形成球形液滴并在降落的过程中无容器凝固形成球形粒子。该方法热履历一致、球形度高、尺寸均匀，可以实现按需喷射。与均匀液滴喷射法类似，该方法主要用于制备小于1mm的球形粒子，同样存在设备庞大、机构复杂、成本高等缺点。

由此可见，上述现有金属球的制备方法都存在一定缺陷，特别是难以低成本、大规模地制造0.1-4mm的金属球。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种毫米级金属球的制备装置，以便降低加工成本，提高加工质量和效率。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：一种毫米级金属球的制备装置，包括通过振动机构带动振动的熔料罐、用于熔料罐保温的保温结构以及设置在熔料罐下方的收集罐，所述熔料罐通过弹簧与收集罐连接，熔料罐的底部开设有多个出料孔。

进一步，所述振动机构为振动电机。

进一步，所述保温结构为设置在熔料罐外壁的电加热保温层。

进一步，所述出料孔的孔径为0.1-2mm。

进一步，所述弹簧处在熔料罐底部与收集罐顶部之间。

进一步，所述收集罐顶部一体形成限位颈部。

本实用新型的有益效果：

本申请的毫米级金属球的制备装置，包括通过振动机构带动振动的熔料罐、用于熔料罐保温的保温结构以及设置在熔料罐下方的收集罐，所述熔料罐通过弹簧与收集罐连接，熔料罐的底部开设有多个出料孔。制备金属球时，将熔融的金属倒入熔料罐中，熔融金属通过出料孔流出，振动机构产生的振动使流出的金属射流断裂成小液滴，小液滴由于表面张力几乎变成球形，下降过程中冷却凝固成金属球后被收集罐收集。采用本申请的制备装置，加工成本低，加工效率高，加工质量可靠，能大规模生产微小金属球，特别适用于0.1-4mm金属球的大规模生产。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

图1为本实用新型整体的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实施例公开了一种毫米级金属球的制备装置，包括通过振动机构5带动振动的熔料罐1、用于熔料罐1保温的保温结构6以及设置在熔料罐下方的收集罐4，所述熔料罐1通过弹簧3与收集罐4连接，熔料罐的底部开设有多个出料孔2。

具体来说，所述振动机构5为设置在熔料罐外壁的振动电机；所述保温结构6为设置在熔料罐外壁的电加热保温层；所述出料孔为圆孔状，孔径为0.1-2mm；所述弹簧处在熔料罐底部与收集罐顶部之间。

制备金属球的具体操作过程为：第一步，将熔料罐1升温至金属熔点以上并保温，熔料罐的加热和保温为现有技术，这里不做详细说明；第二步，开启振动电机6；第三步，将熔融的金属倒入熔料罐1中，熔融金属通过出料孔2流出，振动电机产生的振动使流出的金属射流断裂成小液滴，小液滴由于表面张力几乎变成球形，下降过程中冷却凝固成金属球，在收集罐4中得到微小金属球。

综上所述，采用本申请的制备装置，加工成本低，加工效率高，加工质量可靠，能大规模生产微小金属球，特别适用于0.1-4mm金属球的大规模生产。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述收集罐4顶部一体形成限位颈部7，所述限位颈部7与熔料罐1底部之间存在间隙。在熔料罐上下振动过程中，限位颈部对熔料罐的下移具有限位作用，可避免弹簧处于压缩极限，从而有利于提高弹簧的使用寿命。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种毫米级金属球的制备装置，其特征在于：包括通过振动机构带动振动的熔料罐、用于熔料罐保温的保温结构以及设置在熔料罐下方的收集罐，所述熔料罐通过弹簧与收集罐连接，熔料罐的底部开设有多个出料孔。

2.根据权利要求1所述的毫米级金属球的制备装置，其特征在于：所述振动机构为振动电机。

3.根据权利要求2所述的毫米级金属球的制备装置，其特征在于：所述保温结构为设置在熔料罐外壁的电加热保温层。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的毫米级金属球的制备装置，其特征在于：所述出料孔的孔径为0.1-2mm。

5.根据权利要求4所述的毫米级金属球的制备装置，其特征在于：所述弹簧处在熔料罐底部与收集罐顶部之间。

6.根据权利要求5所述的毫米级金属球的制备装置，其特征在于：所述收集罐顶部一体形成限位颈部。

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