JP2019527290A - 合金金属粉末を製造するための霧化装置及び方法 - Google Patents

合金金属粉末を製造するための霧化装置及び方法 Download PDF

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Abstract

本出願は、合金金属粉末を製造するための霧化装置を提供し、前記霧化装置は、合金金属液体が引き込まれる入口と霧化区域を備える霧化室を備える本体と、霧化室の霧化区域に引き込まれた前記合金金属液体に高圧不活性ガスを提供し、前記合金金属が霧化されるようにする高圧不活性ガス管路システムと、前記霧化区域に酸素を含有した気体を輸送する酸素を含有した気体管路システムとを含んでいる。本出願は、合金金属粉末の製造方法を提供する。

Description

発明の詳細な説明
［技術分野］
本出願は、霧化装置に関するものであるが、これに限らず、特に合金金属粉末を製造するための霧化装置に関するものである。
［背景技術］
現在、太陽エネルギーの分野で応用されている合金粉末の製造は、主に気体霧化粉末の製造装置によって製造され、気体霧化粉末の製造装置は主に各種の金属粉末を製造する。太陽エネルギーの分野で応用されている合金粉末の各金属成分の融点の差が非常に大きいので、例えば、銅インジウムガリウム合金では、インジウムの融点は１５６．６℃であり、ガリウムの融点は２９．８℃であり、銅の融点は１０８３．４℃であるので、銅インジウムガリウム合金粉末の合金相中にインジウム-基合金相と銅ガリウム金属間に化合物が存在し、インジウム基合金の融点が比較的に低く、銅インジウムガリウム合金の固体-液体共存温度範囲が比較的大きいため（固体-液体共存温度範囲が２５０〜６００℃に達した）、現在の気体霧化粉末の製造装置により製造された合金粉末には、厳重な結集と接着現象が存在し、合金粉末の粒子の表面には大量の小さな衛星ボールが接着されている。これは合金粉末の生産率を低下させるだけではなく、合金粉末の流動性を悪くして合金粉末の後続の使用に影響を与えることができ、例えば、目標材料に対してスプレーするとき、合金粉末の輸送によって粉末の輸送システムの目詰まりが頻繁に発生して、粉末の輸送が均一でない等の状況が発生し、同時に、最終生産製品の機能について影響を与えることができる。
［発明の概要］
下記内容は、本文の詳細叙述の主題の概要である。本概要は、請求の範囲の保護範囲を限定するためのものではない。
本出願は、合金金属粉末を製造するための霧化装置を提供し、前記霧化装置は、霧化される過程で、銅インジウムガリウム合金金属粉末がその他の金属不純物が導入されていない前提で、粉末を製造する過程で粉末の表面が鈍化されるようにして、合金金属粉末の球状、衛星ボール粉末の数量及び粉末との間の接着現象を制御することができ、最終的に合金金属粉末の流動性を向上させることができる。
本出願は、合金金属粉末を製造するための霧化装置を提供し、前記霧化装置は、霧化室を備える本体を含み、前記霧化室は、
合金金属液体が引き込まれる入口;
霧化室の霧化区域に引き込まれた前記合金金属液体に霧化媒体と動力である高圧不活性ガスを提供して、前記合金金属液体が霧化されるようにする高圧不活性ガス管路システム；及び
前記霧化区域に酸素を含有した気体を輸送して、霧化された後得た合金金属粉末の表面を鈍化させる酸素を含有した気体管路システム；を含む。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路システムは、酸素を含有した気体管路と前記酸素を含有した気体管路と流体連通する通気装置を含み、前記酸素を含有した気体管路は、前記通気装置により前記霧化区域に前記酸素を含有した気体を輸送する。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路と前記通気装置との間にはバッファが備えられ、前記バッファ内にはバッファキャビティが備えられ、前記酸素を含有した気体管路は前記バッファキャビティにより前記通気装置と流体連通されている。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路は、酸素を含有した低圧気体管路であり、前記酸素を含有した低圧気体管路内の圧力は、０．２MPaより小さくない。
オプションで、前記酸素を含有した低圧気体管路内の圧力が０．２ MPaから０．９MPaの範囲内である。
オプションで、前記通気装置は複数の金属管を含み、前記金属管は前記霧化室の上部に垂直になるように固定され、前記霧化室の水平方向に沿って間隔が均一に配置される。
オプションで、前記通気装置は、前記酸素を含有した気体管路と流体連通される接続管と、前記連結管と流体連通される環状のチューブとを含み、前記環状チューブには噴気孔が備えられ、前記噴気孔は前記環状チューブの周囲方向に沿って間隔が均一に配置される。
オプションで、前記高圧不活性ガス管路システムは、高圧不活性ガス管路と気体ノズルとを含み、前記気体ノズルと前記高圧不活性ガス管路は流体連通され、前記気体ノズルは前記入口に向かって高圧不活性ガスを噴出するように配置されている。
オプションで、前記高圧不活性ガス管路と前記気体ノズルとの間にはスプレープレートが備えられ、前記スプレープレート内には気体ノズルと流体連通されるキャビティが備えられ、前記気体ノズルは、前記スプレープレートの水平方向に沿って間隔が均一に配置され、オプションで、前記気体ノズルは環状スリットである。
オプションで、前記入口は前記スプレープレートの中部を通過し、前記スプレープレート上の気体ノズルは、前記の入口を向けるように配置される。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路システムと前記高圧不活性ガス管路システムのそれぞれには、気体流量制御装置と圧力制御調節装置を備える。
オプションで、前記霧化室の底部には、粉末収集タンクが着脱可能に連結される。
オプションで、前記霧化室には排気口が備えられ、前記排気口と排気処理装置は流体連通され、前記排気処理装置は、順番に接続されているサイクロンセパレータと粉塵濾過装置とを含む。
オプションで、前記本体は真空溶解室をさらに含み、前記真空溶解室内には溶解装置と加熱装置が備えられ、前記加熱装置は前記溶解装置に対して加熱するように配置され、前記溶解装置には液体出口が備えられ、前記液体出口はガイドチューブにより前記霧化室の前記入口と流体連通される。
オプションで、前記ガイドチューブの外周には、加熱保温カバーが備えられる。
本出願は、合金金属粉末を製造するための霧化装置を提供し、合金金属粉末を製造するための霧化装置において、前記霧化装置は本体を含み、前記本体内には、上から下への順に真空溶解室と霧化室が備えられ、前記真空溶解室内には溶解装置と加熱装置が備えられ、前記加熱装置は前記溶解装置に対して加熱し、前記溶解装置には液体出口が備えられ、前記液体出口はガイドチューブにより前記霧化室の上部と連通され、前記液体出口は霧化の前に閉鎖密封状態であり、霧化が始める前に、前記の液体出口をオープンして、溶解された金属液が下部霧化キャビティ内の霧化点に輸送する。前記霧化室内には気体ノズルが備えられ、前記気体ノズルは高圧不活性ガス管路と接続され、前記気体ノズルは前記ガイドチューブの出口に向かって高圧不活性ガスを噴出し、前記霧化室内には酸素を含有した気体管路と前記酸素を含有した気体管路と接続される通気装置が備えられ、前記酸素を含有した気体管路は前記通気装置により前記霧化室内に酸素を含有した気体を輸送する。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路と前記通気装置の間にはバッファが備えられ、前記バッファ内にはバッファキャビティが備えられ、前記酸素を含有した気体管路は前記バッファキャビティにより前記通気装置と流体連通される。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路は酸素を含有した低圧気体管路であり、前記酸素を含有した低圧気体管路内の圧力は０．２MPaより小さくない。
オプションで、前記酸素を含有した低圧気体管路内の圧力が０．２MPaから０．９MPaの範囲内である。
オプションで、前記通気装置は複数の金属管を含み、前記金属管は前記霧化室の上部に垂直になるように固定され、前記霧化室の周辺方向に沿って間隔が均一に配置される。
オプションで、前記通気装置は、前記酸素を含有した気体管路と流体連通される接続管と、前記連結管と流体連通される環状のチューブとを含み、前記環状チューブには噴気孔が備えられ、前記噴気孔は前記環状チューブの周囲方向に沿って間隔が均一に配置される。
オプションで、前記環状チューブは、環状の金属管である。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路と前記高圧不活性ガス管路のそれぞれには、気体流量制御装置と圧力制御調節装置が備えられる。
オプションで、前記高圧不活性ガス管路と前記気体ノズルとの間にはスプレープレートが備えられ、前記スプレープレート内には気体ノズルと流体連通されるキャビティが備えられ、前記気体ノズルは前記スプレープレートの周辺方向に沿って間隔が均一に配置される。
オプションで、前記気体ノズルは、環状スリットである。
オプションで、前記ガイドチューブの出口は前記スプレープレートの中部を通過し、前記スプレープレート上の気体ノズルは前記ガイドチューブの出口を向けるように配置される。
オプションで、前記スプレープレートは環状のスプレープレートであり、前記キャビティは環状キャビティである。
オプションで、前記霧化室の底部には、粉末収集タンクが着脱可能に接続される。
オプションで、前記霧化室には排気口が備えられ、前記排気口と排気処理装置は流体連通され、前記排気処理装置は、順番に接続されているサイクロンセパレータと粉塵濾過装置とを含む。
オプションで、前記ガイドチューブの外周には、加熱保温カバーが備えられる。
本出願は、合金金属粉末の製造方法を提供し、前記方法は、
合金金属液体を霧化室に導入するステップ;
前記合金金属液体に高圧不活性ガスを噴射して、前記合金金属液体を霧化させるステップ;
酸素を含有した気体を前記霧化室の霧化区域に導入して、前記霧化区域が酸化雰囲気に変化するようにして、霧化された後得た合金金属粉末の表面を鈍化させるステップ;を含む。
本出願において、当業者が理解されるべきことは、
「高圧不活性ガス」とは、高圧不活性ガス管路システムから提供されて合金金属液体に噴射するとき、合金金属液体を霧化することができる圧力を備える不活性ガス（例えば、窒素またはアルゴン）を指し;
「合金金属粉末の表面が鈍化される」というのは、合金金属粉末の表面が微量に酸化された後、合金金属粉末との間の接着を効果的に抑制することができ、衛星ボールの形成程度を減少させることができるということを示し;
「合金金属粉末の表面が微量に酸化される」というのは、合金金属粉末の表面が鈍化され、また、合金金属粉末の酸化される程度が合金金属粉末の球形形状を改変させない程度であり、合金金属粉末の総酸素含有量が比較的に低いレベルの合金金属粉末の表面が酸化されるようにして、これにより前記合金金属粉末を使用して目標材料を製造することができるようにして、目標材料をスパッタリングして使用している企業のニーズに適合するようにすることを指す。
「酸素を含有した低圧ガス」とは、酸素を含有した気体管路のうち、「合金金属粉末の表面が微量に酸化される」ことを実現できる圧力を指す。
「環状チューブ」は、リング状を備える管路に限定されず、閉ループを形成し、接続管と流体連通して酸素を含有した気体を放出する他の形状の管路を含むことができる。
本出願の有益な効果は、以下の通りである。
１、本出願の霧化室内には酸素を含有した気体管路と通気装置が備えられ、酸素を含有した気体管路は通気装置によって霧化室内に酸素を含有した気体を輸送して、酸素を含有した気体は合金金属溶液が霧化される過程で、合金金属粉末の表面を鈍化させ、霧化される過程で、合金金属溶液が霧化されて形成された液滴の大きさが異なっており、安定した霧化気流中で、異なるサイズの液滴または粒子は異なる速度を持って、粒子が小さいほど速度が速いので、小さな粒子は、速度が比較的に遅い比較的に大きな粒子と衝突されるので、前記表面が鈍化された合金金属粉末は、小さな粒子が接着されている現象を顕著的に減少させることができ、これにより、衛星ボールの形成を抑制することができ、粉末間の接着現象を減少させることができ、特に固体-液体ボール領域の範囲が比較的大きい銅インジウムガリウム等インジウム合金に対して効果が非常に顕著である。
２、本出願の酸素を含有した気体管路には気体流量制御装置と圧力制御調節装置が備えられて、通気装置から噴射される酸素を含有した気体が霧化室内で酸素濃度が制御可能な酸化雰囲気を形成して、霧化室内の酸化性の強弱は前記噴射される酸素を含有した気体の酸素濃度、流量によって決定されるので、酸素を含有した気体が霧化室内の霧化区域に進入される流量を制御することにより合金金属溶液が霧化される過程で小さな液滴と小さな粒子の酸化の程度を制御することができ、したがって、これらの制御可能な酸化プロセスを利用して、合金金属粉末の表面に対して性質を改変させることと鈍化させることができ、粉末の酸素含有量が最終製品の使用機能に対して影響を与えない。
３、本出願の霧化室の排気口は排気処理装置と連通して、霧化された気体を排気口を経由して霧化室から流出させ、サイクロン分離器によってファインパウダーを分離した後、再び粉塵濾過装置を経由して大気に放出ようにする。
４、本出願の霧化室の底部には粉末収集タンクが着脱可能に接続されて、霧化室内で霧化されて形成された合金金属粉末を粉末収集タンク内に落とし、粉末収集タンクを解体することにより、霧化されて形成された合金粉末を得ることができる。
５、本出願中の酸素を含有した気体管路は酸素を含有した低圧気体管路であり、霧化室内に酸素を含有した低圧気体を導入することにより、低流量の精密な流量制御を効果的に実現することができる。
６、本出願中の酸素を含有した気体管路は、バッファキャビティによって通気装置と連通され、バッファキャビティは通気装置を安定した圧力の環境で酸素を含有した気体を噴射するようにすることができるので、酸素を含有した気体の精密な流量制御を実現することができる。
７、本出願中の通気装置は、水平方向に間隔が均一に配置される複数の金属管であり、金属管が霧化室内に輸送した酸素を含有した気体を均一に分布することができる。
８、本出願中の通気装置は環状金属管及び環状金属管に備えられる噴気孔を含んで、噴気孔が霧化室内に輸送する酸素を含有した気体を均一に分布することができる。
９、本出願中の高圧不活性ガス管路は環状スプレープレートによって気体ノズルと連通され、環状のスプレープレートは気体ノズルを安定圧力環境で、高圧不活性ガスを噴射するようにして、高圧不活性気体の精密な流量制御を実現することができる。
１０、本出願中のガイドチューブの外周には、加熱保温カバーが備えられ、加熱保温カバーは霧化動作の開始前に、ガイドチューブを所定の温度まで加熱することにより、霧化し始めのステップでガイドチューブが、金属液がガイドチューブで凝固されることによる目詰まりになることを避けことができる。
本出願の他の特徴と長所は、後述する明細書で説明するものであり、そして明細書から、より明確になったり、本出願を実施しすることにより、よりよく理解されるだろう。本出願の目的とその他の長所は、明細書、請求の範囲及び図面で特に提起された構造から実現されて得ることができる。
［図面の簡単な説明］
図面は、本出願の技術方案をよりよく理解するために提供されたものであり、そして図面は、明細書の一部を構成し、本出願の実施例と一緒に本出願の技術方案を解釈するが、本出願の技術方案について限定しない。
図１は、本出願の霧化装置の一実施形態の断面図であり;
図２は、本出願の合金金属粉末を製造する方法のフローチャートであり;
図３は、本出願の霧化装置の他の一実施形態の断面図であり;
図４は、本出願の霧化装置の通気装置の構造を示す例示図であり;
図５は、本出願の通気装置の環状金属管の底部の構造を示す例示図である。
［発明を実施するための形態］
本出願の目的、技術方案と長所がより明確にするために、以下の図面と組み合わせて、本出願の実施例について詳細に説明する。ただし、お互いに衝突されていない状況では、本出願の実施例と実施例の特徴は、互いに任意に組み合わせることができる。
本出願の実施案には合金金属粉末を製造するための霧化装置を提供し、前記霧化装置は、霧化室を備える本体を含み、前記霧化室は、
合金金属液体が引き込まれる入口;
霧化室の霧化区域に引き込まれた前記合金金属液体に霧化媒体と動力である高圧不活性ガスを提供して、前記合金金属液体が霧化されるようにする高圧不活性ガス管路システム；及び
前記霧化区域に酸素を含有した気体を輸送して、霧化された後得た合金金属粉末の表面を鈍化させる酸素を含有した気体管路システム；を含んでいる。
本出願の実施案は合金金属粉末の製造方法を提供し、前記方法のフローチャートは、図２に示されたようである。前記の方法は、
合金金属液体を霧化室に導入するステップ;
前記合金金属液体に高圧不活性ガスを噴射して、前記合金金属液体が霧化されるようにするステップ;また
酸素を含有した気体を前記霧化室の霧化区域に導入し、前記霧化区域が酸化雰囲気に変化するようにして、霧化された後得た合金金属粉末の表面を鈍化させるステップ;を含んでいる。
具体的には、以下の実施例１と２を参照して、詳細に説明する。
実施例１
図１に示すように、合金金属粉末を製造するための霧化装置において、前記霧化装置は本体１を含み、本体１は円柱型の塔本体と円錐の底部を備え、本体１内には上から下への順に真空溶解室２と霧化室３を備え、真空溶解室２は霧化室３の真上方に備えられ、真空溶解室２と霧化室３の間には１つのプレートによって隔離される。真空溶解室２内には、溶解装置５と加熱装置４が設けられ、本実施例では、溶解装置５は坩堝であり、加熱装置４は溶解装置５の外周を囲むように設置され、加熱装置４は溶解装置５に対して加熱することができ、溶化装置５内の温度を前記溶解装置５内の合金金属のすべてが合金金属液体に溶けるように加熱することができる。溶解装置５の底部には液体出口１８が備えられ、溶解装置５は液体出口１８によってガイドチューブ６の一端に連通され、液体出口１８は溶解装置５内の合金金属液体をガイドチューブ６内にガイドすることができる。霧化開始前に、液体出口１８は、機械密封装置（図示せず）によって閉鎖される。霧化するときに、前記機械密封装置は、必要に応じて液体出口１８の閉鎖を制御して、合金金属液体がガイドチューブ６を経由して霧化点に到達するようにすることができる。
ガイドチューブ６は真空溶解室２と霧化室３の間を隔離するためのプレートを通過し、ガイドチューブ６の他端の出口７は、霧化室３の上部と連通され、これにより合金金属液体を霧化室３の上部に輸送して霧化することができる。ガイドチューブ６の外周には加熱保温カバーが備えられ、加熱保温カバーは、霧化開始段階で合金金属溶液がガイドチューブ６内で凝固されることによるガイドチューブが目詰まりになること避けできるように霧化動作が開始される前ガイドチューブ６を所定の温度まで加熱することができる。
霧化室３の上部には順番に接続されている高圧不活性ガス管路８、環状スプレープレート９及び気体ノズル１０が備えられ、高圧不活性ガス管路８は霧化室３内に高圧不活性ガスを輸送することができ、環状スプレープレート９は霧化室３の上部に水平になるように固定され、環状スプレープレート９内には環状キャビティ１１が備えられ、環状スプレープレート９の底部には複数の気体ノズル１０が連通され、気体ノズル１０が環状スプレープレート９の円周方向に沿って配置されるか、または環状スリットを前記気体ノズル１０とする。霧化が開始されると、高圧不活性ガス管路８は、まず、高圧不活性ガスを環状スプレープレート９中の環状キャビティ１１に輸送して緩衝し、環状キャビティ１１内の高圧の不活性ガスは、再び気体ノズル１０内に輸送され、気体ノズル１０は継続的に安定的に高圧不活性ガスを噴射するようにする。前記環状スプレープレート９の中部は中空構造であり、すなわち、環状キャビティ１１であり、ガイドチューブ６は、環状スプレープレート９を通過して、環状スプレープレート９の底部の気体ノズル１０をガイドチューブ６の出口７の周囲を囲むように配置されるようにし、気体ノズル１０はガイドチューブ６の出口７を向けるように設置されて、気体ノズル１０から噴出される高圧不活性ガスがガイドチューブ６の出口７に噴射されるようにする。霧化が開始したとき、ガイドチューブ６内の合金金属溶液は出口７によって流出され、気体ノズル１０は出口７から流出される合金金属溶液に対して高圧不活性ガスを噴射して、合金金属溶液を霧化させる。
本実施例では、霧化室３の上部には順番に連通される酸素を含有した気体管路１２、バッファ１３及び通気装置１４を備え、酸素を含有した気体管路１２は霧化室３内に酸素を含有した気体を輸送することができ、バッファ１３は環状に形成され、バッファ１３内には環状のバッファキャビティ１５が備えられ、酸素を含有した気体管路１２はバッファキャビティ１５と連通しされ、バッファ１３の底部には通気装置１４が備えられ、通気装置１４は垂直に設置される複数の金属管例えばステンレス鋼管であり、通気装置１４はバッファ１３の底部の円周方向に沿って間隔が均一に配置され、通気装置１４の一端はバッファキャビティ１５と連通され、通気装置１４の他端は霧化室３の上部に垂直になるように固定される。霧化が始まるとき、酸素を含有した気体管路１２は、まず、酸素を含有した気体をバッファ１３中のバッファキャビティ１５に輸送して緩衝し、バッファキャビティ１５内の酸素を含有した気体は、再び通気装置１４内に輸送することにより、通気装置１４が霧化室３内に酸素を含有した気体を輸送するようにする。
酸素を含有した気体は、合金金属溶液が霧化される過程で、合金金属粉末の表面を鈍化させることができ、霧化される過程で合金金属溶液が霧化されて形成された液滴の大きさがそれぞれ異なり、安定した霧化気流中で、サイズが異なる液滴または粒子は異なる速度を有し、粒子が小さいほど速度が速いので、小さな粒子は、速度が比較に遅くまた大きさが比較的に大きい粒子と衝突することが発生するので、前記表面に対して鈍化した合金金属粉末は、小さな粒子の接着現象を顕著に減少させることができ、衛星ボールの形成を抑制することができ、特に固体-液体共存領域の範囲が比較的に大きい銅インジウムガリウム等インジウム合金に対して、効果が顕著である。
本実施例において、酸素を含有した気体管路１２はバッファキャビティ１５によって通気装置１４と連通され、バッファキャビティ１５は通気装置１４を安定した圧力環境で、酸素を含有した気体を噴射するようにして、これにより、酸素を含有した気体の流量を精密に制御することができ;本発明中の通気装置１４は霧化室３の円周方向に沿って間隔が均一に配置されるので、通気装置１４が霧化室３内に輸送した酸素を含有した気体が均一に分布することができる。
本実施例では、酸素を含有した気体管路１２は酸素を含有した低圧気体管路であり、ここで、酸素を含有した低圧ガス管路は、その内部の気体の圧力が０．２Mpa乃至０．９MPaである管路であり、酸素を含有した低圧気体管路は霧化室３内に酸素を含有した低圧気体を導入することができるので、酸素を含有した気体の低流量での高精度の流量制御を実現することができる。
本実施例では、酸素を含有した気体管路１２と高圧不活性ガス管路８のそれぞれには気体流量制御装置と圧力制御調節装置が備えられ、気体流量制御装置と圧力制御調節装置のそれぞれは酸素を含有した気体管路１２と高圧不活性ガス管路８内の気体の流量と圧力を制御し、酸素を含有した気体管路１２上の気体流量制御装置と圧力制御調節装置は、通気装置１４から噴射された酸素を含有した気体を霧化し室３内で制御可能な酸化雰囲気を形成させることができる。霧化室３内の酸化の強弱は、前記噴射された酸素を含有した気体の酸素濃度と流量によって決定されるので、酸素を含有した気体が霧化室３内の霧化区域に進入される流量を制御することにより、合金金属溶液が霧化される過程で、小さな液滴と小さな粒子の酸化の程度を制御することができ、これにより、これらの制御可能な酸化プロセスを利用して、合金金属粉末の表面に対して性質を改変させることと鈍化させることができる。
本実施例では、霧化室３の底部には粉末収集タンク１６が着脱可能に連結され、ここで、粉末収集タンク１６はフランジによって霧化室３の底部と接続して、粉末収集タンク１６は霧化室３内で霧化されて形成された合金金属粉末を収集することができ、粉末収集タンク１６を解体することにより霧化された合金粉末を得ることができる。
本実施例では、霧化室３には排気口が備えられ、排気口と排気処理装置が連通され、排気処理装置は順番に接続されているサイクロンセパレータ１７と粉塵濾過装置とを含み、排気処理装置は、霧化された気体を排気口を経由して霧化室３から排出されるようにして、サイクロン分離器１７でファインパウダーを分離した後、粉塵濾過装置を経て濾過して、大気中に放出するようにする。
本出願の霧化準備過程では、各金属原料は溶解装置５で完全に溶解され、霧化前に、溶解装置５の底部の液体出口１８は機械密封装置（例えば、プランジャー装置）によって閉鎖されるので、合金金属液体がガイドチューブ６によって霧化室３内に落ちず、霧化し始めるとき、外部から接続された機構により溶解装置５の底部の液体出口１８の機械密封装置を持ち上げ、合金金属液体がガイドチューブ６によって霧化室３の上部に流れるようにして、すなわち、環状スプレープレート９中部の中空構造の中心位置に流れるようにする。同時に、高圧不活性ガス管路８と酸素を含有した気体管路１２のスイッチをオンさせ、高圧不活性ガスの流量と圧力を所定値まで調整して、高圧の不活性ガスが環状スプレープレート９の底部の気体ノズル１０を通過するとき、高速の気流が発生し、この速度は音速を超えているため、ガイドチューブ６から流出される合金金属液体と猛烈な相互作用をし、これにより、前記合金金属液体を小さな液滴に霧化させ、小さな液滴は気流の促進過程で強制的に迅速に冷却され、合金金属粉末を得ることができ、同時にバッファ１３と通気装置１４によりガイドされた酸素を含有した気体は霧化室の霧化区域に導入され、前記酸素を含有した気体に含有した酸素は、霧化区域を制御可能な酸化雰囲気に変化させ、小さな液滴は飛びながら冷却される過程で表面が微量に酸化されることによって、得た合金金属粉末の表面が鈍化され、これにより合金金属粉末との間の接着を抑制することができ、衛星ボールの形成を減少することができ、特に固体-液体共存領域の範囲が比較的大きい銅インジウムガリウム等インジウム合金に対して、効果が顕著である。
本出願は、酸素を含有した気体の圧力と流量を調節することにより、霧化室３内の酸素濃度を効果的に調節でき、合金金属粉末の表面の酸化の程度を制御することができるようになり、これにより合金金属粉末の表面を鈍化させ、合金金属粉末の酸化の程度が合金金属粉末の球形形状を改変させない程度にすることができ、合金金属粉末の総酸素含有量がより低いレベルに置かれてようにして、例えば、前記装置及び方法によって製造された銅インジウムガリウム粉末の酸素含有量が５０００ppmであり、好ましくは、酸素含有量が１００〜１５００ppmである。前記銅インジウムガリウム粉末に製造された銅インジウムガリウム目標材料について実験し、テストをした結果、目標材料をスパッタリングして使用している企業のニーズを満足することができる。
実施例２
実施例２と実施例１の違いは、図３、図４及び図５に示すように、図１中の通気装置１４を接続管１９と環状金属管２０を含んでいる通気装置に交換され、接続チューブ１９は霧化室３の上部に垂直になるように固定され、接続管１９の一端はバッファ１３中のバッファキャビティ１５と連通しされ、その他端は環状金属管２０と連通され、環状金属管２０の底部には噴気孔が備えられ、噴気孔は環状金属管２０の円周方向に沿って間隔が均一に分布される。酸素を含有した気体は、酸素を含有した気体管路１２、バッファキャビティ１５、接続チューブ１９を経由して、最終的に環状の金属管２０に到達し、環状金属管２０の噴気孔から噴出される。したがって、本実施例では、環状の金属管２０上の噴気孔は、酸素を含有した気体が霧化区域で均一に輸送されて分布されることに有利である。
本開示内容は、本出願の実施例の原理の実例であり、本出願についてどのような形式上又は実質的に限定するものではなく、または本出願を具体的な実施案に限定するものではない。当業者にとって、本出願の実施例の技術方案の要素、方法、およびシステムなどは、前記の本出願の実施例、技術方案の例えば請求の範囲に定義された原理、精神および範囲を違反していない状況での変動、改変、変更、進化することができることは自明なものである。これらの変動、改変、変更、および進化した実施方案は、本出願の同等の実施例内に含まれ、これらの同等の実施例は、本出願の請求の範囲に限られた範囲内に含まれる。複数の異なる形式で、本出願の実施例を具体化することができますが、これらの詳細な記述には、本発明の一部の実施方案である。また、本出願の実施例は、前記各種の実施方案の一部または全部の任意の組み合わせを含み、これは、本出願の請求の範囲に限られた範囲内に含まれる。本出願又は任意の引用する特許、引用する特許出願又はその他の引用する資料の中の任意の場所で提示されたすべての特許、特許出願、および他の引用資料は引用する方法で、その全体を組み込む。
前記公開された内容は、説明性を持っているので徹底性を持っているのではない。当業者にとって、本明細書では、多くの変化と選択可能な方法を暗示する。これらのすべての選択可能な方法と変化は、本請求の範囲の範囲内に含まれ、ここで用語「含む」とは「含むが、これに限定しない」という意味である。ここで、本出願の選択可能な実施案の物語を完成した。当業者は、前記の実施方案の他の等価変換を認識することができ、これらの等価変換は、本文の請求の範囲に含まれる。
［産業上の利用可能性］
本出願は、合金金属粉末を製造するための霧化装置及び方法を提供し、前記装置及び方法を介して霧化過程で合金金属の小さな粒子の接着を減少させることができ、合金金属粉末の球状、衛星ボール粉末の数量及び粉末との間の接着現象を制御することができ、最終的に合金金属粉末の流動性を向上させることができ、より効果的に流動性の優れた合金金属粉末を得ることができる。
図１は、本出願の霧化装置の一実施形態の断面図である。 図２は、本出願の合金金属粉末を製造する方法のフローチャートである。 図３は、本出願の霧化装置の他の一実施形態の断面図である。 図４は、本出願の霧化装置の通気装置の構造を示す例示図である。 図５は、本出願の通気装置の環状金属管の底部の構造を示す例示図である。
発明の詳細な説明
［技術分野］
本出願は、霧化装置に関するものであるが、これに限らず、特に合金金属粉末を製造するための霧化装置に関するものである。
［背景技術］
現在、太陽エネルギーの分野で応用されている合金粉末の製造は、主に気体霧化粉末の製造装置によって製造され、気体霧化粉末の製造装置は主に各種の金属粉末を製造する。太陽エネルギーの分野で応用されている合金粉末の各金属成分の融点の差が非常に大きいので、例えば、銅インジウムガリウム合金では、インジウムの融点は１５６．６℃であり、ガリウムの融点は２９．８℃であり、銅の融点は１０８３．４℃であるので、銅インジウムガリウム合金粉末の合金相中にインジウム-基合金相と銅ガリウム金属間に化合物が存在し、インジウム基合金の融点が比較的に低く、銅インジウムガリウム合金の固体-液体共存温度範囲が比較的大きいため（固体-液体共存温度範囲が２５０〜６００℃に達した）、現在の気体霧化粉末の製造装置により製造された合金粉末には、厳重な結集と接着現象が存在し、合金粉末の粒子の表面には大量の小さな衛星ボールが接着されている。これは合金粉末の生産率を低下させるだけではなく、合金粉末の流動性を悪くして合金粉末の後続の使用に影響を与えることができ、例えば、目標材料に対してスプレーするとき、合金粉末の輸送によって粉末の輸送システムの目詰まりが頻繁に発生して、粉末の輸送が均一でない等の状況が発生し、同時に、最終生産製品の機能について影響を与えることができる。
［発明の概要］
下記内容は、本文の詳細叙述の主題の概要である。本概要は、請求の範囲の保護範囲を限定するためのものではない。
本出願は、合金金属粉末を製造するための霧化装置を提供し、前記霧化装置は、霧化される過程で、銅インジウムガリウム合金金属粉末がその他の金属不純物が導入されていない前提で、粉末を製造する過程で粉末の表面が鈍化されるようにして、合金金属粉末の球状、衛星ボール粉末の数量及び粉末との間の接着現象を制御することができ、最終的に合金金属粉末の流動性を向上させることができる。
本出願は、合金金属粉末を製造するための霧化装置を提供し、前記霧化装置は、
合金金属液体が引き込まれる入口と霧化区域を備える霧化室を備える本体、
霧化室の霧化区域に引き込まれた前記合金金属液体に高圧不活性ガスを提供して、前記合金金属液体が霧化されるようにする高圧不活性ガス管路システム；及び
前記霧化区域に酸素を含有した気体を輸送する酸素を含有した気体管路システム；を含む。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路システムは、酸素を含有した気体管路と前記酸素を含有した気体管路と連通する通気装置を含み、前記酸素を含有した気体管路は、前記通気装置により前記霧化区域に前記酸素を含有した気体を輸送する。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路と前記通気装置との間にはバッファが備えられ、前記バッファ内にはバッファキャビティが備えられ、前記酸素を含有した気体管路は前記バッファキャビティにより前記通気装置と連通されている。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路は、酸素を含有した低圧気体管路であり、前記酸素を含有した低圧気体管路内の圧力は、０．２MPaより小さくない。
オプションで、前記酸素を含有した低圧気体管路内の圧力が０．２ MPaから０．９MPaの範囲内である。
オプションで、前記通気装置は複数の金属管を含み、前記金属管は前記霧化室の上部に垂直になるように固定され、前記霧化室の水平方向に沿って間隔が均一に配置される。
オプションで、前記通気装置は、前記酸素を含有した気体管路と連通される接続管と、前記連結管と連通される環状のチューブとを含み、前記環状チューブには噴気孔が備えられ、前記噴気孔は前記環状チューブの周囲方向に沿って間隔が均一に配置される。
オプションで、前記高圧不活性ガス管路システムは、高圧不活性ガス管路と気体ノズルとを含み、前記気体ノズルと前記高圧不活性ガス管路は連通され、前記気体ノズルは前記入口に向かって高圧不活性ガスを噴出するように配置されている。
オプションで、前記高圧不活性ガス管路と前記気体ノズルとの間にはスプレープレートが備えられ、前記スプレープレート内には気体ノズルと連通されるキャビティが備えられ、前記気体ノズルは、前記スプレープレートの水平方向に沿って間隔が均一に配置され、オプションで、前記気体ノズルは環状スリットである。
オプションで、前記入口は前記スプレープレートの中部を通過し、前記スプレープレート上の気体ノズルは、前記の入口を向けるように配置される。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路システムと前記高圧不活性ガス管路システムのそれぞれには、気体流量制御装置と圧力制御調節装置を備える。
オプションで、前記霧化室の底部には、粉末収集タンクが着脱可能に連結される。
オプションで、前記霧化室には排気口が備えられ、前記排気口と排気処理装置は連通され、前記排気処理装置は、順番に接続されているサイクロンセパレータと粉塵濾過装置とを含む。
オプションで、前記本体は真空溶解室をさらに含み、前記真空溶解室内には溶解装置と加熱装置が備えられ、前記加熱装置は前記溶解装置に対して加熱するように配置され、前記溶解装置には液体出口が備えられ、前記液体出口はガイドチューブにより前記霧化室の前記入口と連通される。
オプションで、前記ガイドチューブの外周には、加熱保温カバーが備えられる。
本出願は、合金金属粉末を製造するための霧化装置を提供し、合金金属粉末を製造するための霧化装置において、前記霧化装置は本体を含み、前記本体内には、上から下への順に真空溶解室と霧化室が備えられ、前記真空溶解室内には溶解装置と加熱装置が備えられ、前記加熱装置は前記溶解装置に対して加熱し、前記溶解装置には液体出口が備えられ、前記液体出口はガイドチューブにより前記霧化室の上部と連通され、前記液体出口は霧化の前に閉鎖密封状態であり、霧化が始める前に、前記の液体出口をオープンして、溶解された金属液が下部霧化キャビティ内の霧化点に輸送する。前記霧化室内には気体ノズルが備えられ、前記気体ノズルは高圧不活性ガス管路と接続され、前記気体ノズルは前記ガイドチューブの出口に向かって高圧不活性ガスを噴出し、前記霧化室内には酸素を含有した気体管路と前記酸素を含有した気体管路と接続される通気装置が備えられ、前記酸素を含有した気体管路は前記通気装置により前記霧化室内に酸素を含有した気体を輸送する。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路と前記通気装置の間にはバッファが備えられ、前記バッファ内にはバッファキャビティが備えられ、前記酸素を含有した気体管路は前記バッファキャビティにより前記通気装置と連通される。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路は酸素を含有した低圧気体管路であり、前記酸素を含有した低圧気体管路内の圧力は０．２MPaより小さくない。
オプションで、前記酸素を含有した低圧気体管路内の圧力が０．２MPaから０．９MPaの範囲内である。
オプションで、前記通気装置は複数の金属管を含み、前記金属管は前記霧化室の上部に垂直になるように固定され、前記霧化室の周辺方向に沿って間隔が均一に配置される。
オプションで、前記通気装置は、前記酸素を含有した気体管路と連通される接続管と、前記連結管と連通される環状のチューブとを含み、前記環状チューブには噴気孔が備えられ、前記噴気孔は前記環状チューブの周囲方向に沿って間隔が均一に配置される。
オプションで、前記環状チューブは、環状の金属管である。
オプションで、前記酸素を含有した気体管路と前記高圧不活性ガス管路のそれぞれには、気体流量制御装置と圧力制御調節装置が備えられる。
オプションで、前記高圧不活性ガス管路と前記気体ノズルとの間にはスプレープレートが備えられ、前記スプレープレート内には気体ノズルと連通されるキャビティが備えられ、前記気体ノズルは前記スプレープレートの周辺方向に沿って間隔が均一に配置される。
オプションで、前記気体ノズルは、環状スリットである。
オプションで、前記ガイドチューブの出口は前記スプレープレートの中部を通過し、前記スプレープレート上の気体ノズルは前記ガイドチューブの出口を向けるように配置される。
オプションで、前記スプレープレートは環状のスプレープレートであり、前記キャビティは環状キャビティである。
オプションで、前記霧化室の底部には、粉末収集タンクが着脱可能に接続される。
オプションで、前記霧化室には排気口が備えられ、前記排気口と排気処理装置は連通され、前記排気処理装置は、順番に接続されているサイクロンセパレータと粉塵濾過装置とを含む。
オプションで、前記ガイドチューブの外周には、加熱保温カバーが備えられる。
本出願は、合金金属粉末の製造方法を提供し、前記方法は、
合金金属液体を霧化室に導入するステップ;
前記合金金属液体に高圧不活性ガスを噴射して、前記合金金属液体を霧化させるステップ;
酸素を含有した気体を前記霧化室の霧化区域に導入して、前記霧化区域が酸化雰囲気に変化するようにして、霧化された後得た合金金属粉末の表面を鈍化させるステップ;を含む。
本出願において、当業者が理解されるべきことは、
「高圧不活性ガス」とは、高圧不活性ガス管路システムから提供されて合金金属液体に噴射するとき、合金金属液体を霧化することができる圧力を備える不活性ガス（例えば、窒素またはアルゴン）を指し;
「合金金属粉末の表面が鈍化される」というのは、合金金属粉末の表面が微量に酸化された後、合金金属粉末との間の接着を効果的に抑制することができ、衛星ボールの形成程度を減少させることができるということを示し;
「合金金属粉末の表面が微量に酸化される」というのは、合金金属粉末の表面が鈍化され、また、合金金属粉末の酸化される程度が合金金属粉末の球形形状を改変させない程度であり、合金金属粉末の総酸素含有量が比較的に低いレベルの合金金属粉末の表面が酸化されるようにして、これにより前記合金金属粉末を使用して目標材料を製造することができるようにして、目標材料をスパッタリングして使用している企業のニーズに適合するようにすることを指す。
「酸素を含有した低圧ガス」とは、酸素を含有した気体管路のうち、「合金金属粉末の表面が微量に酸化される」ことを実現できる圧力を指す。
「環状チューブ」は、リング状を備える管路に限定されず、閉ループを形成し、接続管と連通して酸素を含有した気体を放出する他の形状の管路を含むことができる。
本出願の有益な効果は、以下の通りである。
１、本出願の霧化室内には酸素を含有した気体管路と通気装置が備えられ、酸素を含有した気体管路は通気装置によって霧化室内に酸素を含有した気体を輸送して、酸素を含有した気体は合金金属溶液が霧化される過程で、合金金属粉末の表面を鈍化させ、霧化される過程で、合金金属溶液が霧化されて形成された液滴の大きさが異なっており、安定した霧化気流中で、異なるサイズの液滴または粒子は異なる速度を持って、粒子が小さいほど速度が速いので、小さな粒子は、速度が比較的に遅い比較的に大きな粒子と衝突されるので、前記表面が鈍化された合金金属粉末は、小さな粒子が接着されている現象を顕著的に減少させることができ、これにより、衛星ボールの形成を抑制することができ、粉末間の接着現象を減少させることができ、特に固体-液体ボール領域の範囲が比較的大きい銅インジウムガリウム等インジウム合金に対して効果が非常に顕著である。
２、本出願の酸素を含有した気体管路には気体流量制御装置と圧力制御調節装置が備えられて、通気装置から噴射される酸素を含有した気体が霧化室内で酸素濃度が制御可能な酸化雰囲気を形成して、霧化室内の酸化性の強弱は前記噴射される酸素を含有した気体の酸素濃度、流量によって決定されるので、酸素を含有した気体が霧化室内の霧化区域に進入される流量を制御することにより合金金属溶液が霧化される過程で小さな液滴と小さな粒子の酸化の程度を制御することができ、したがって、これらの制御可能な酸化プロセスを利用して、合金金属粉末の表面に対して性質を改変させることと鈍化させることができ、粉末の酸素含有量が最終製品の使用機能に対して影響を与えない。
３、本出願の霧化室の排気口は排気処理装置と連通して、霧化された気体を排気口を経由して霧化室から流出させ、サイクロン分離器によってファインパウダーを分離した後、再び粉塵濾過装置を経由して大気に放出ようにする。
４、本出願の霧化室の底部には粉末収集タンクが着脱可能に接続されて、霧化室内で霧化されて形成された合金金属粉末を粉末収集タンク内に落とし、粉末収集タンクを解体することにより、霧化されて形成された合金粉末を得ることができる。
５、本出願中の酸素を含有した気体管路は酸素を含有した低圧気体管路であり、霧化室内に酸素を含有した低圧気体を導入することにより、低流量の精密な流量制御を効果的に実現することができる。
６、本出願中の酸素を含有した気体管路は、バッファキャビティによって通気装置と連通され、バッファキャビティは通気装置を安定した圧力の環境で酸素を含有した気体を噴射するようにすることができるので、酸素を含有した気体の精密な流量制御を実現することができる。
７、本出願中の通気装置は、水平方向に間隔が均一に配置される複数の金属管であり、金属管が霧化室内に輸送した酸素を含有した気体を均一に分布することができる。
８、本出願中の通気装置は環状金属管及び環状金属管に備えられる噴気孔を含んで、噴気孔が霧化室内に輸送する酸素を含有した気体を均一に分布することができる。
９、本出願中の高圧不活性ガス管路は環状スプレープレートによって気体ノズルと連通され、環状のスプレープレートは気体ノズルを安定圧力環境で、高圧不活性ガスを噴射するようにして、高圧不活性気体の精密な流量制御を実現することができる。
１０、本出願中のガイドチューブの外周には、加熱保温カバーが備えられ、加熱保温カバーは霧化動作の開始前に、ガイドチューブを所定の温度まで加熱することにより、霧化し始めのステップでガイドチューブが、金属液がガイドチューブで凝固されることによる目詰まりになることを避けことができる。
本出願の他の特徴と長所は、後述する明細書で説明するものであり、そして明細書から、より明確になったり、本出願を実施しすることにより、よりよく理解されるだろう。本出願の目的とその他の長所は、明細書、請求の範囲及び図面で特に提起された構造から実現されて得ることができる。
［図面の簡単な説明］
図面は、本出願の技術方案をよりよく理解するために提供されたものであり、そして図面は、明細書の一部を構成し、本出願の実施例と一緒に本出願の技術方案を解釈するが、本出願の技術方案について限定しない。
図１は、本出願の霧化装置の一実施形態の断面図であり;
図２は、本出願の合金金属粉末を製造する方法のフローチャートであり;
図３は、本出願の霧化装置の他の一実施形態の断面図であり;
図４は、本出願の霧化装置の通気装置の構造を示す例示図であり;
図５は、本出願の通気装置の環状金属管の底部の構造を示す例示図である。
［発明を実施するための形態］
本出願の目的、技術方案と長所がより明確にするために、以下の図面と組み合わせて、本出願の実施例について詳細に説明する。ただし、お互いに衝突されていない状況では、本出願の実施例と実施例の特徴は、互いに任意に組み合わせることができる。
本出願の実施案には合金金属粉末を製造するための霧化装置を提供し、前記霧化装置は、
合金金属液体が引き込まれる入口と霧化室を備える本体、
霧化室の霧化区域に引き込まれた前記合金金属液体に霧化媒体と動力である高圧不活性ガスを提供して、前記合金金属液体が霧化されるようにする高圧不活性ガス管路システム；及び
前記霧化区域に酸素を含有した気体を輸送して、霧化された後得た合金金属粉末の表面を鈍化させる酸素を含有した気体管路システム；を含んでいる。
本出願の実施案は合金金属粉末の製造方法を提供し、前記方法のフローチャートは、図２に示されたようである。前記の方法は、
合金金属液体を霧化室に導入するステップ;
前記合金金属液体に高圧不活性ガスを噴射して、前記合金金属液体が霧化されるようにするステップ;また
酸素を含有した気体を前記霧化室の霧化区域に導入し、前記霧化区域が酸化雰囲気に変化するようにして、霧化された後得た合金金属粉末の表面を鈍化させるステップ;を含んでいる。
具体的には、以下の実施例１と２を参照して、詳細に説明する。
実施例１
図１に示すように、合金金属粉末を製造するための霧化装置において、前記霧化装置は、霧化室３備える本体１と、高圧不活性ガス管路システムと、酸素を含有した気体管路システムとを含み、ここで、霧化室３は入口３０と霧化区域３１を備える。本体１は円柱型の塔本体と円錐の底部を備え、本体１内には上から下への順に真空溶解室２と霧化室３を備え、真空溶解室２は霧化室３の真上方に備えられ、真空溶解室２と霧化室３の間には１つのプレートによって隔離される。真空溶解室２内には、溶解装置５と加熱装置４が設けられ、本実施例では、溶解装置５は坩堝であり、加熱装置４は溶解装置５の外周を囲むように設置され、加熱装置４は溶解装置５に対して加熱することができ、溶化装置５内の温度を前記溶解装置５内の合金金属のすべてが合金金属液体に溶けるように加熱することができる。溶解装置５の底部には液体出口１８が備えられ、溶解装置５は液体出口１８によってガイドチューブ６の一端に連通され、液体出口１８は溶解装置５内の合金金属液体をガイドチューブ６内にガイドすることができる。霧化開始前に、液体出口１８は、機械密封装置（図示せず）によって閉鎖される。霧化するときに、前記機械密封装置は、必要に応じて液体出口１８の閉鎖を制御して、合金金属液体がガイドチューブ６を経由して霧化点に到達するようにすることができる。
ガイドチューブ６は真空溶解室２と霧化室３の間を隔離するためのプレートを通過し、ガイドチューブ６の他端の出口７は、霧化室３の上部と連通され、これにより合金金属液体を霧化室３の上部に輸送して霧化することができる。ガイドチューブ６の外周には加熱保温カバーが備えられ、加熱保温カバーは、霧化開始段階で合金金属溶液がガイドチューブ６内で凝固されることによるガイドチューブが目詰まりになること避けできるように霧化動作が開始される前ガイドチューブ６を所定の温度まで加熱することができる。
霧化室３の上部には順番に接続されている高圧不活性ガス管路８、環状スプレープレート９及び気体ノズル１０が備えられ、高圧不活性ガス管路８は霧化室３内に高圧不活性ガスを輸送することができ、環状スプレープレート９は霧化室３の霧化区域３１に水平になるように固定され、環状スプレープレート９内には環状キャビティ１１が備えられ、霧化室３にはスプレープレート9の中部を貫通する入口３０を備え、環状スプレープレート９の底部には複数の気体ノズル１０が連通され、気体ノズル１０が環状スプレープレート９の円周方向に沿って配置されるか、または環状スリットを前記気体ノズル１０とする。霧化が開始されると、高圧不活性ガス管路８は、まず、高圧不活性ガスを環状スプレープレート９中の環状キャビティ１１に輸送して緩衝し、環状キャビティ１１内の高圧の不活性ガスは、再び気体ノズル１０内に輸送され、気体ノズル１０は継続的に安定的に高圧不活性ガスを噴射するようにする。前記環状スプレープレート９の中部は中空構造であり、すなわち、環状キャビティ１１であり、ガイドチューブ６は、環状スプレープレート９を通過して、環状スプレープレート９の底部の気体ノズル１０をガイドチューブ６の出口７の周囲を囲むように配置されるようにし、気体ノズル１０はガイドチューブ６の出口７を向けるように設置されて、気体ノズル１０から噴出される高圧不活性ガスがガイドチューブ６の出口７に噴射されるようにする。霧化が開始したとき、ガイドチューブ６内の合金金属溶液は出口７によって流出され、気体ノズル１０は出口７から流出される合金金属溶液に対して高圧不活性ガスを噴射して、合金金属溶液を霧化させる。
本実施例では、霧化室３の上部には順番に連通される酸素を含有した気体管路１２、バッファ１３及び通気装置１４を備える。バッファ１３は霧化区域３１に設置される。酸素を含有した気体管路１２は霧化室３内に酸素を含有した気体を輸送することができ、バッファ１３は環状に形成され、バッファ１３内には環状のバッファキャビティ１５が備えられ、酸素を含有した気体管路１２はバッファキャビティ１５と連通しされ、バッファ１３の底部には通気装置１４が備えられ、通気装置１４は垂直に設置される複数の金属管例えばステンレス鋼管であり、通気装置１４はバッファ１３の底部の円周方向に沿って間隔が均一に配置され、通気装置１４の一端はバッファキャビティ１５と連通され、通気装置１４の他端は霧化室３の上部に垂直になるように固定される。霧化が始まるとき、酸素を含有した気体管路１２は、まず、酸素を含有した気体をバッファ１３中のバッファキャビティ１５に輸送して緩衝し、バッファキャビティ１５内の酸素を含有した気体は、再び通気装置１４内に輸送することにより、通気装置１４が霧化室３内に酸素を含有した気体を輸送するようにする。
酸素を含有した気体は、合金金属溶液が霧化される過程で、合金金属粉末の表面を鈍化させることができ、霧化される過程で合金金属溶液が霧化されて形成された液滴の大きさがそれぞれ異なり、安定した霧化気流中で、サイズが異なる液滴または粒子は異なる速度を有し、粒子が小さいほど速度が速いので、小さな粒子は、速度が比較に遅くまた大きさが比較的に大きい粒子と衝突することが発生するので、前記表面に対して鈍化した合金金属粉末は、小さな粒子の接着現象を顕著に減少させることができ、衛星ボールの形成を抑制することができ、特に固体-液体共存領域の範囲が比較的に大きい銅インジウムガリウム等インジウム合金に対して、効果が顕著である。
本実施例において、酸素を含有した気体管路１２はバッファキャビティ１５によって通気装置１４と連通され、バッファキャビティ１５は通気装置１４を安定した圧力環境で、酸素を含有した気体を噴射するようにして、これにより、酸素を含有した気体の流量を精密に制御することができ;本発明中の通気装置１４は霧化室３の円周方向に沿って間隔が均一に配置されるので、通気装置１４が霧化室３内に輸送した酸素を含有した気体が均一に分布することができる。
本実施例では、酸素を含有した気体管路１２は酸素を含有した低圧気体管路であり、ここで、酸素を含有した低圧ガス管路は、その内部の気体の圧力が０．２Mpa乃至０．９MPaである管路であり、酸素を含有した低圧気体管路は霧化室３内に酸素を含有した低圧気体を導入することができるので、酸素を含有した気体の低流量での高精度の流量制御を実現することができる。
本実施例では、酸素を含有した気体管路１２と高圧不活性ガス管路８のそれぞれには気体流量制御装置と圧力制御調節装置が備えられ、気体流量制御装置と圧力制御調節装置のそれぞれは酸素を含有した気体管路１２と高圧不活性ガス管路８内の気体の流量と圧力を制御し、酸素を含有した気体管路１２上の気体流量制御装置と圧力制御調節装置は、通気装置１４から噴射された酸素を含有した気体を霧化し室３内で制御可能な酸化雰囲気を形成させることができる。霧化室３内の酸化の強弱は、前記噴射された酸素を含有した気体の酸素濃度と流量によって決定されるので、酸素を含有した気体が霧化室３内の霧化区域３１に進入される流量を制御することにより、合金金属溶液が霧化される過程で、小さな液滴と小さな粒子の酸化の程度を制御することができ、これにより、これらの制御可能な酸化プロセスを利用して、合金金属粉末の表面に対して性質を改変させることと鈍化させることができる。
本実施例では、霧化室３の底部には粉末収集タンク１６が着脱可能に連結され、ここで、粉末収集タンク１６はフランジによって霧化室３の底部と接続して、粉末収集タンク１６は霧化室３内で霧化されて形成された合金金属粉末を収集することができ、粉末収集タンク１６を解体することにより霧化された合金粉末を得ることができる。
本実施例では、霧化室３には排気口が備えられ、排気口と排気処理装置が連通され、排気処理装置は順番に接続されているサイクロンセパレータ１７と粉塵濾過装置とを含み、排気処理装置は、霧化された気体を排気口を経由して霧化室３から排出されるようにして、サイクロン分離器１７でファインパウダーを分離した後、粉塵濾過装置を経て濾過して、大気中に放出するようにする。
本出願の霧化準備過程では、各金属原料は溶解装置５で完全に溶解され、霧化前に、溶解装置５の底部の液体出口１８は機械密封装置（例えば、プランジャー装置）によって閉鎖されるので、合金金属液体がガイドチューブ６によって霧化室３内に落ちず、霧化し始めるとき、外部から接続された機構により溶解装置５の底部の液体出口１８の機械密封装置を持ち上げ、合金金属液体がガイドチューブ６によって霧化室３の上部に流れるようにして、すなわち、環状スプレープレート９中部の中空構造の中心位置に流れるようにする。同時に、高圧不活性ガス管路８と酸素を含有した気体管路１２のスイッチをオンさせ、高圧不活性ガスの流量と圧力を所定値まで調整して、高圧の不活性ガスが環状スプレープレート９の底部の気体ノズル１０を通過するとき、高速の気流が発生し、この速度は音速を超えているため、ガイドチューブ６から流出される合金金属液体と猛烈な相互作用をし、これにより、前記合金金属液体を小さな液滴に霧化させ、小さな液滴は気流の促進過程で強制的に迅速に冷却され、合金金属粉末を得ることができ、同時にバッファ１３と通気装置１４によりガイドされた酸素を含有した気体は霧化室の霧化区域３１に導入され、前記酸素を含有した気体に含有した酸素は、霧化区域３１を制御可能な酸化雰囲気に変化させ、小さな液滴は飛びながら冷却される過程で表面が微量に酸化されることによって、得た合金金属粉末の表面が鈍化され、これにより合金金属粉末との間の接着を抑制することができ、衛星ボールの形成を減少することができ、特に固体-液体共存領域の範囲が比較的大きい銅インジウムガリウム等インジウム合金に対して、効果が顕著である。
本出願は、酸素を含有した気体の圧力と流量を調節することにより、霧化室３内の酸素濃度を効果的に調節でき、合金金属粉末の表面の酸化の程度を制御することができるようになり、これにより合金金属粉末の表面を鈍化させ、合金金属粉末の酸化の程度が合金金属粉末の球形形状を改変させない程度にすることができ、合金金属粉末の総酸素含有量がより低いレベルに置かれてようにして、例えば、前記装置及び方法によって製造された銅インジウムガリウム粉末の酸素含有量が５０００ppmであり、酸素含有量が１００〜１５００ppmであることができる。前記銅インジウムガリウム粉末に製造された銅インジウムガリウム目標材料について実験し、テストをした結果、目標材料をスパッタリングして使用している企業のニーズを満足することができる。
実施例２
実施例２と実施例１の違いは、図３、図４及び図５に示すように、図１中の通気装置１４を接続管１９と環状金属管２０を含んでいる通気装置に交換され、接続チューブ１９は霧化室３の上部に垂直になるように固定され、接続管１９の一端はバッファ１３中のバッファキャビティ１５と連通しされ、その他端は環状金属管２０と連通され、環状金属管２０の底部には噴気孔が備えられ、噴気孔は環状金属管２０の円周方向に沿って間隔が均一に分布される。酸素を含有した気体は、酸素を含有した気体管路１２、バッファキャビティ１５、接続チューブ１９を経由して、最終的に環状の金属管２０に到達し、環状金属管２０の噴気孔から噴出される。したがって、本実施例では、環状の金属管２０上の噴気孔は、酸素を含有した気体が霧化区域３１で均一に輸送されて分布されることに有利である。
本開示内容は、本出願の実施例の原理の実例であり、本出願についてどのような形式上又は実質的に限定するものではなく、または本出願を具体的な実施案に限定するものではない。当業者にとって、本出願の実施例の技術方案の要素、方法、およびシステムなどは、前記の本出願の実施例、技術方案の例えば請求の範囲に定義された原理、精神および範囲を違反していない状況での変動、改変、変更、進化することができることは自明なものである。これらの変動、改変、変更、および進化した実施方案は、本出願の同等の実施例内に含まれ、これらの同等の実施例は、本出願の請求の範囲に限られた範囲内に含まれる。複数の異なる形式で、本出願の実施例を具体化することができますが、これらの詳細な記述には、本発明の一部の実施方案である。また、本出願の実施例は、前記各種の実施方案の一部または全部の任意の組み合わせを含み、これは、本出願の請求の範囲に限られた範囲内に含まれる。本出願又は任意の引用する特許、引用する特許出願又はその他の引用する資料の中の任意の場所で提示されたすべての特許、特許出願、および他の引用資料は引用する方法で、その全体を組み込む。
前記公開された内容は、説明性を持っているので徹底性を持っているのではない。当業者にとって、本明細書では、多くの変化と選択可能な方法を暗示する。これらのすべての選択可能な方法と変化は、本請求の範囲の範囲内に含まれ、ここで用語「含む」とは「含むが、これに限定しない」という意味である。ここで、本出願の選択可能な実施案の物語を完成した。当業者は、前記の実施方案の他の等価変換を認識することができ、これらの等価変換は、本文の請求の範囲に含まれる。
［産業上の利用可能性］
本出願は、合金金属粉末を製造するための霧化装置及び方法を提供し、前記装置及び方法を介して霧化過程で合金金属の小さな粒子の接着を減少させることができ、合金金属粉末の球状、衛星ボール粉末の数量及び粉末との間の接着現象を制御することができ、最終的に合金金属粉末の流動性を向上させることができ、より効果的に流動性の優れた合金金属粉末を得ることができる。
図１は、本出願の霧化装置の一実施形態の断面図である。 図２は、本出願の合金金属粉末を製造する方法のフローチャートである。 図３は、本出願の霧化装置の他の一実施形態の断面図である。 図４は、本出願の霧化装置の通気装置の構造を示す例示図である。 図５は、本出願の通気装置の環状金属管の底部の構造を示す例示図である。

Claims (27)

  1. 合金金属粉末を製造するための霧化装置において、前記霧化装置は、霧化室を備える本体を含み、前記霧化室は、
    合金金属液体が引き込まれる入口;
    霧化室の霧化区域に引き込まれた前記合金金属液体に霧化媒体と動力である高圧不活性ガスを提供して、前記合金金属液体が霧化されるようにする高圧不活性ガス管路システム；及び
    前記霧化区域に酸素を含有した気体を輸送して、霧化された後得た合金金属粉末の表面を鈍化させる酸素を含有した気体管路システム；を含む
    合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  2. 前記酸素を含有した気体管路システムは、酸素を含有した気体管路と前記酸素を含有した気体管路と流体連通する通気装置を含み、前記酸素を含有した気体管路は、前記通気装置により前記霧化区域に前記酸素を含有した気体を輸送する
    請求項１に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  3. 前記酸素を含有した気体管路と前記通気装置との間にはバッファが備えられ、前記バッファ内にはバッファキャビティが備えられ、前記酸素を含有した気体管路は前記バッファキャビティにより前記通気装置と流体連通されている
    請求項２に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  4. 前記酸素を含有した気体管路は酸素を含有した低圧気体管路であり、前記酸素を含有した低圧気体管路内の圧力は０．２MPaより小さくなく、オプションで、前記酸素を含有した低圧気体管路内の圧力が０．２Mpa乃至０．９MPaの範囲内である
    請求項２又は３に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  5. 前記通気装置は複数の金属管を含み、前記金属管は前記霧化室の上部に垂直になるように固定され、前記霧化室の周辺方向に沿って間隔が均一に配置される
    請求項２〜４のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  6. 前記通気装置は、前記酸素を含有した気体管路と流体連通される接続管と、前記連結管と流体連通される環状のチューブとを含み、前記環状チューブには噴気孔が備えられ、前記噴気孔は前記環状チューブの周囲方向に沿って間隔が均一に配置される
    請求項２〜５のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  7. 前記高圧不活性ガス管路システムは、高圧不活性ガス管路と気体ノズルとを含み、前記気体ノズルと前記高圧不活性ガス管路は流体連通され、前記気体ノズルは前記入口に向かって高圧不活性ガスを噴出するように配置されている
    請求項１〜６のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  8. 前記高圧不活性ガス管路と前記気体ノズルとの間にはスプレープレートが備えられ、前記スプレープレート内には気体ノズルと流体連通されるキャビティが備えられ、前記気体ノズルは、前記スプレープレートの周辺方向に沿って間隔が均一に配置され、オプションで、前記気体ノズルは環状スリットである
    請求項７に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  9. 前記入口は前記スプレープレートの中部を通過し、前記スプレープレート上の気体ノズルは、前記の入口を向けるように配置される
    請求項８に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  10. 前記酸素を含有した気体管路システムと前記高圧不活性ガス管路システムのそれぞれには、気体流量制御装置と圧力制御調節装置を備える
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  11. 前記霧化室の底部には、粉末収集タンクが着脱可能に接続された
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  12. 前記霧化室には排気口が備えられ、前記排気口と排気処理装置は流体連通され、前記排気処理装置は、順番に接続されているサイクロンセパレータと粉塵濾過装置とを含む
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  13. 前記本体は真空溶解室をさらに含み、前記真空溶解室内には溶解装置と加熱装置が備えられ、前記加熱装置は前記溶解装置に対して加熱するように配置され、前記溶解装置には液体出口が備えられ、前記液体出口はガイドチューブにより前記霧化室の前記入口と流体連通される
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  14. 前記ガイドチューブの外周には、加熱保温カバーが備えられる
    請求項１３に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  15. 合金金属粉末を製造するための霧化装置において、
    前記霧化装置は本体を含み、前記本体内には、上から下への順に真空溶解室と霧化室が備えられ、前記真空溶解室内には溶解装置と加熱装置が備えられ、前記加熱装置は前記溶解装置に対して加熱し、前記溶解装置には液体出口が備えられ、前記液体出口はガイドチューブにより前記霧化室の上部と連通され、前記霧化室内には気体ノズルが備えられ、前記気体ノズルは高圧不活性ガス管路と接続され、前記気体ノズルは前記ガイドチューブの出口に向かって高圧不活性ガスを噴出し、前記霧化室内には酸素を含有した気体管路と前記酸素を含有した気体管路と接続される通気装置が備えられ、前記酸素を含有した気体管路は前記通気装置により前記霧化室内に酸素を含有した気体を輸送する
    合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  16. 前記酸素を含有した気体管路と前記通気装置の間にはバッファが備えられ、前記バッファ内にはバッファキャビティが備えられ、前記酸素を含有した気体管路は前記バッファキャビティにより前記通気装置と流体連通される
    請求項１５に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  17. 前記酸素を含有した気体管路は酸素を含有した低圧気体管路であり、前記酸素を含有した低圧気体管路内の圧力は０．２MPaより小さくなく、オプションで、前記酸素を含有した低圧気体管路内の圧力は０．２Mpa乃至０．９MPaの範囲内である
    請求項１５又は１６に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  18. 前記通気装置は複数の金属管を含み、前記金属管は前記霧化室の上部に垂直になるように固定され、前記霧化室の周辺方向に沿って間隔が均一に配置される
    請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  19. 前記通気装置は、前記酸素を含有した気体管路と流体連通される接続管と、前記連結管と流体連通される環状のチューブとを含み、前記環状チューブには噴気孔が備えられ、前記噴気孔は前記環状チューブの周囲方向に沿って間隔が均一に配置される
    請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  20. 前記酸素を含有した気体管路と前記高圧不活性ガス管路のそれぞれには、気体流量制御装置と圧力制御調節装置が備えられる
    請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  21. 前記高圧不活性ガス管路と前記気体ノズルとの間にはスプレープレートが備えられ、前記スプレープレート内には気体ノズルと流体連通されるキャビティが備えられ、前記気体ノズルは前記スプレープレートの周辺方向に沿って間隔が均一に配置される
    請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  22. 前記気体ノズルは環状スリットである
    請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  23. 前記ガイドチューブの出口は前記スプレープレートの中部を通過し、前記スプレープレート上の気体ノズルは前記ガイドチューブの出口を向けるように配置される
    請求項２１の記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  24. 前記霧化室の底部には、粉末収集タンクが着脱可能に接続された
    請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  25. 前記霧化室には排気口が備えられ、前記排気口と排気処理装置は流体連通され、前記排気処理装置は、順番に接続されているサイクロンセパレータと粉塵濾過装置とを含む
    請求項１５〜２４のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  26. 前記ガイドチューブの外周には、加熱保温カバーが備えられる
    請求項１５〜２５のいずれか一項に記載の合金金属粉末を製造するための霧化装置。
  27. 合金金属粉末の製造方法において、
    合金金属液体を霧化室に導入するステップ;
    前記合金金属液体に高圧不活性ガスを噴射して、前記合金金属液体を霧化させるステップ;
    酸素を含有した気体を前記霧化室の霧化区域に導入して、前記霧化区域が酸化雰囲気に変化するようにして、霧化された後得た合金金属粉末の表面を鈍化させるステップ;を含む
    合金金属粉末の製造方法。
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