TWM519023U - 圓球形金屬粉末製造裝置 - Google Patents
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Description
本創作係與金屬粉末製造技術有關，旨在提供一種可以有效提高金屬粉末圓率的圓球形金屬粉末製造裝置。
近年來，隨著金屬射出成型、金屬熱噴塗、金屬快速成型、金屬積層製造(3D列印)等技術發展越趨成熟，使得金屬粉末電子、資訊、冶金、能源、宇航等領域之應用範圍日益擴大；相對的，對於金屬粉末的細微性、純淨度、形貌等方面的性能要求亦逐漸提高。
再者，金屬粉末當中之金屬顆粒外型對於其後續所之成品應用，實有舉足輕重之影響；例如，錫粉的圓率提高，在製成錫膏後可提高其印刷性，以及在金屬積層製造(3D列印)鋪上金屬粉末時，若提高金屬粉末之圓率將可增加金屬粉末之移動性，從而改善金屬粉末平鋪後的平整度。
根據國際電子工業聯接協會(IPC)正式出版之J-STD-005(焊膏要求)標準，球形粉末有兩個必要條件；其一為90%以上的顆粒，其最長軸與最短軸的最大比率為1.5，若比率大於1.5則判定為非球形粉末；其二為90%以上的顆粒，其圓率(roundness)介於1~1.07之間（圓率為1時是正圓），若大於1.07則判定為非球形粉末。
至於，一般對於金屬粉末最長軸與最短軸比率及圓率的量測方法，係將金屬粉末當中之金屬顆粒送入掃描式電子顯微鏡觀察，然後將觀察影像輸出再以圖像計算軟體分析，將得到的每顆金屬顆粒的最長軸長度，最短軸長度，圓周長及面積，然後分別套入公式計算出最長軸與最短軸比率及圓率。
在眾多金屬粉末製造工法當中，氣霧化法應可算是目前金屬粉末備製技術的主流，使用氣霧化法生產金屬或合金粉末，主要係利用高速氣流將金屬液滴細化，並使其凝固成粉粒；在目前既有習知使用氣霧化法備製金屬粉末之技術中，多係先將固體金屬原料加熱熔化成液態後，再將其以液滴型態導入一可受超音波氣流作用之霧化腔室中。
由於其熔融液態金屬呈現液滴型態時，已經有大部分的熱能流失，因此在其金屬液滴再經細化之後的凝固過程中，相對無法有足夠的溫度及時間令其收斂成球形，導致其所形成之金屬粉末普遍存在混雜少數球形金屬顆粒及多數橢圓形金屬顆粒之粒度不均的現象。
然而，目前業界針對使用氣霧化法備製金屬粉末之技術改良，仍著重在如何提升金屬粉末之霧化效率，且多普遍認為控制超音波氣流噴嘴之結構設計成為金屬粉末霧化之關鍵技術，至於有關如何提高金屬粉末圓率之技術則鮮少被揭露。
有鑑於此，本創作即在提供一種可以有效提高金屬粉末圓率的圓球形金屬粉末製造裝置，為其主要目的者。
為了達到上述目的，本創作之圓球形金屬粉末製造裝置，基本上係在一腔室內設置有：一電弧加熱模組、一第一霧化模組，以及一第二霧化模組；其中：該電弧加熱模組，係設有兩個組供分別連接正、負電荷的電極，且另設有兩組將各電極所連接之電荷引導進入至一預先設定之電弧放電區域的支架；該第一霧化模組，係設有至少一組將具預定動能之氣流引導通過該電弧放電區域的噴嘴；該第二霧化模組，係設有至少一供於通電後產生電漿噴流的電漿火炬；以及，該至少一電漿火炬係被設定令其所產生之電漿噴流作用於該第一霧化模組之氣流通過電弧放電區域之後的行程處。
利用上述結構特徵，本創作之圓球形粉末製造裝置，於運作時，係可將至少一條金屬原料與該電弧加熱模組之其中一電極電氣連接，配合將金屬原料朝電弧放電區域推進，使產生將金屬原料加熱熔解的電弧，在金屬原料受熱熔解成金屬液之瞬間即由第一霧化模組對其施予第一次霧化形成複數金屬液滴，可以有效降低金屬液滴之熱能損失，接著由第二霧化模組之電漿噴流對第一次霧化所形成之金屬液滴再施予第二次霧化形成複數細微金屬顆粒，且由電漿噴流提供足夠的溫度，讓細微金屬顆粒得以有相對較長的時間收歛成球形，以達到提高金屬粉末圓率之目的。
依據上述技術特徵，所述圓球形金屬粉末製造裝置，係進一步包括一可供承接至少一條金屬原料，且將所承接之金屬原料朝該電弧放電區域推進的進料模組。
所述電弧加熱模組之各支架係設有一可供金屬原料穿過的通道；該進料模組係分別與各支架對應設有至少兩個供與金屬原料接觸的傳送輪。
所述電弧加熱模組係於其中一組支架設有一可供金屬原料穿過的通道；該進料模組係與設有通道之支架對應設有至少兩個供與金屬原料接觸的傳送輪。
所述第一霧化模組之至少一噴嘴係設於該電弧加熱模組之兩組支架中間。
所述第一霧化模組之至少一噴嘴係設於該電弧加熱模組之兩組支架外圍。
所述第二霧化模組之至少一電漿火炬係設於該電弧加熱模組之兩組支架外圍。
本創作所揭露之圓球形金屬粉末製造裝置，可在金屬原料受熱熔解成金屬液之瞬間即對其施予第一次霧化形成複數金屬液滴，接著由第二霧化模組之電漿噴流再對金屬液滴施予第二次霧化形成複數細微金屬顆粒，不但可以有效降低金屬液滴之熱能損失，更可由電漿噴流提供足夠的溫度，讓細微金屬顆粒得以有相對較長的時間收歛成球形，達到提高金屬粉末圓率之目的；尤其，受電弧加熱熔解的金屬液在依序經過第一次霧化及第二次霧化之後，可以有效提高細微金屬顆粒之分布率，以相對更為積極、可靠之手段提升圓球形金屬粉末品質。
本創作主要提供一種可以有效提高金屬粉末圓率的圓球形金屬粉末製造裝置，第1圖及第2圖所示，本創作之圓球形金屬粉末製造裝置，基本上係在一腔室20內設置有：一電弧加熱模組30、一第一霧化模組40，以及一第二霧化模組50；其中：
該電弧加熱模組30，係設有兩個組供分別連接正、負電荷的電極31、32，且另設有兩組將各電極31、32所連接之電荷引導進入至一預先設定之電弧放電區域30A的支架33；在第1圖及第2圖所示之實施例中，所述電弧加熱模組30之各支架33係設有一可供金屬原料10穿過的通道331。
該第一霧化模組40，係設有至少一組將具預定動能之氣流引導通過該電弧加熱模組30之電弧放電區域30A的噴嘴41；在本實施例中，所述第一霧化模組40之至少一噴嘴41係設於該電弧加熱模組30之兩組支架33中間；於實施時，所述第一霧化模組40之至少一噴嘴41亦可設於該電弧加熱模組30之兩組支架33外圍。
該第二霧化模組50，係設有至少一供於通電後產生電漿噴流的電漿火炬51；該至少一電漿火炬51係被設定令其所產生之電漿噴流作用於該第一霧化模組40之氣流通過電弧放電區域30A之後的行程處；於實施時，所述第二霧化模組50之至少一電漿火炬51係可如圖所示，設於該電弧加熱模組30之兩組支架33外圍。
原則上，本創作之圓球形粉末製造裝置，於運作時，係可將至少一條金屬原料與該電弧加熱模組之其中一電極電氣連接，於電弧加熱模組之全數電極通電之後，配合將金屬原料朝電弧放電區域推進，即可使各電極所連接之電荷進入電弧放電區域，進而產生將金屬原料加熱熔解的電弧。
在第1圖及第2圖所示之實施例中，係將兩條金屬原料10分別與電弧加熱模組30之兩個電極31電氣連接(亦即由兩條金屬原料10分別連接用以產生電弧之正、負電荷)，各金屬原料10係可分別穿入電弧加熱模組30各支架33之通道331中，由支架33將其所穿置的金屬原料10引導進入電弧放電區域30A，同時將其所連接的電荷引導進入電弧放電區域30A。
據以，當電弧加熱模組30之全數電極31通電之後，配合將兩條金屬原料10同時朝電弧放電區域30A推進，即可使各電極所連接之電荷進入電弧放電區域30A，進而產生同時將兩條金屬原料10加熱熔解的電弧。
在此同時，可由第一霧化模組40所產生之氣流作用於金屬原料10受熱之後熔解的金屬液，藉以對熔解的金屬液立即施予第一次霧化使形成複數微細的金屬液滴11，同時由第二霧化模組50所產生之電漿噴流作用於經第一次霧化所形成之金屬液滴11，使經第一次霧化所形成之金屬液滴11再次霧化(細化)形成複數細微金屬顆粒12即可完成具有複數細微金屬顆粒12之圓球形金屬粉末之製造。
再者，本創作之圓球形金屬粉末製造裝置，係可進一步包括一可供承接至少一條金屬原料10，且將所承接之金屬原料10朝該電弧加熱模組30之電弧放電區域30A推進的進料模組60；在第1圖及第2圖所示之實施例中，所述電弧加熱模組30之各支架33係設有一可供金屬原料10穿過的通道331；該進料模組60係分別與各支架33對應設有至少兩個供與金屬原料10接觸的傳送輪61；至於，其金屬原料10係可以為具有預先設定線徑的線狀金屬原料或棒狀金屬原料，使得以在進料模組60之傳送輪61帶動下，以預先設定之速率朝電弧放電區域30A推進，以持續供應用以製造圓球形金屬粉末所需之原料。
再者，本創作之圓球形金屬粉末製造裝置，亦可如第3圖及第4圖所示，所述電弧加熱模組30係於其中一組支架33設有一可供金屬原料10穿過的通道331，該設有通道331之支架33亦可以同時該第一霧化模組40之噴嘴41；至於，該進料模組60係與設有通道331之支架33對應設有至少兩個供與金屬原料10接觸的傳送輪61。
在第3圖及第4圖所示之實施例中，係將一條金屬原料10與電弧加熱模組30其中一個電極31電氣連接，亦即由此單一金屬原料10連接用以產生電弧之正電荷或負電荷(圖中所示係為連接負電荷)，且將此條金屬原料10穿入電弧加熱模組30之支架33通道331中，由支架33將其所穿置的金屬原料10及其所連接之電荷引導進入電弧放電區域30A，同時由另一組支架33直接連接另一電極將其所連接的電荷引導進入電弧放電區域30A。
同樣的，當電弧加熱模組30之全數電極31通電之後，可配合在進料模組60之傳送輪61帶動下，將該條金屬原料10朝電弧放電區域30A推進，即可使各電極所連接之電荷進入電弧放電區域30A，進而產生同時將兩條金屬原料10加熱熔解的電弧。
與傳統習用技術相較，本創作所揭露之圓球形金屬粉末製造裝置，可在金屬原料受熱熔解成金屬液之瞬間即對其施予第一次霧化形成複數金屬液滴，接著由第二霧化模組之電漿噴流再對金屬液滴施予第二次霧化形成複數細微機屬顆粒，不但可以有效降低金屬液滴之熱能損失，更可由電漿噴流提供足夠的溫度，讓細微金屬顆粒得以有相對較長的時間收歛成球形，達到提高金屬粉末圓率之目的；尤其，受電弧加熱熔解的金屬液在依序經過第一次霧化及第二次霧化之後，可以有效提高細微金屬顆粒之分布率，以相對更為積極、可靠之手段提升圓球形金屬粉末品質。
以上所述之實施例僅係為說明本創作之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本創作之內容並據以實施，當不能以之限定本創作之專利範圍，即大凡依本創作所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本創作之專利範圍內。
10‧‧‧金屬原料
11‧‧‧金屬液滴
12‧‧‧金屬顆粒
20‧‧‧腔室
30‧‧‧電弧加熱模組
30A‧‧‧電弧放電區域
31‧‧‧電極
32‧‧‧電極
33‧‧‧支架
331‧‧‧通道
40‧‧‧第一霧化模組
41‧‧‧噴嘴
50‧‧‧第二霧化模組
51‧‧‧電漿火炬
60‧‧‧進料模組
61‧‧‧傳送輪
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30‧‧‧電弧加熱模組
30A‧‧‧電弧放電區域
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32‧‧‧電極
33‧‧‧支架
331‧‧‧通道
40‧‧‧第一霧化模組
41‧‧‧噴嘴
50‧‧‧第二霧化模組
51‧‧‧電漿火炬
60‧‧‧進料模組
61‧‧‧傳送輪
第1圖係為本創作第一實施例之圓球形金屬粉末製造裝置結構示意圖。 第2圖係為本創作第一實施例之圓球形金屬粉末製造裝置中電弧加熱模組之放大示意圖。 第3圖係為本創作第二實施例之圓球形金屬粉末製造裝置結構示意圖。 第4圖係為本創作第二實施例之圓球形金屬粉末製造裝置中電弧加熱模組之放大示意圖。
10‧‧‧金屬原料
11‧‧‧金屬液滴
12‧‧‧金屬顆粒
30‧‧‧電弧加熱模組
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31‧‧‧電極
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51‧‧‧電漿火炬
60‧‧‧進料模組
61‧‧‧傳送輪
Claims (7)
- 一種圓球形金屬粉末製造裝置，基本上係在一腔室(20)內設置有：一電弧加熱模組(30)、一第一霧化模組(40)，以及一第二霧化模組(50)；其中： 該電弧加熱模組(30)，係設有兩個組供分別連接正、負電荷的電極(31)、(32)，且另設有兩組將各電極(31)、(32)所連接之電荷引導進入至一預先設定之電弧放電區域(30A)的支架(33)； 該第一霧化模組(40)，係設有至少一組將具預定動能之氣流引導通過該電弧放電區域(30A)的噴嘴(41)； 該第二霧化模組(50)，係設有至少一供於通電後產生電漿噴流的電漿火炬(51)；以及， 該至少一電漿火炬(51)係被設定令其所產生之電漿噴流作用於該第一霧化模組(40)之氣流通過電弧放電區域(30A)之後的行程處。
- 如請求項1所述之圓球形金屬粉末製造裝置，其中，該圓球形金屬粉末製造裝置，係進一步包括一可供承接至少一條金屬原料(10)，且將所承接之金屬原料(10)朝該電弧放電區域(30A)推進的進料模組(60)。
- 如請求項2所述之圓球形金屬粉末製造裝置，其中，該電弧加熱模組(30)之各支架(33)係設有一可供金屬原料(10)穿過的通道(331)；該進料模組(60)係分別與各支架(33)對應設有至少兩個供與金屬原料(10)接觸的傳送輪(61)。
- 如請求項2所述之圓球形金屬粉末製造裝置，其中，該電弧加熱模組(30)係於其中一組支架(33)設有一可供金屬原料(10)穿過的通道(331)；該進料模組(60)係與設有通道(331)之支架(33)對應設有至少兩個供與金屬原料(10)接觸的傳送輪(61)。
- 如請求項1或2所述之圓球形金屬粉末製造裝置，其中，該第一霧化模組(40)之至少一噴嘴(41)係設於該電弧加熱模組(30)之兩組支架(33)中間。
- 如請求項1或2所述之圓球形金屬粉末製造裝置，其中，該第一霧化模組(40)之至少一噴嘴(41)係設於該電弧加熱模組(30)之兩組支架(33)外圍。
- 如請求項1或2所述之圓球形金屬粉末製造裝置，其中，該第二霧化模組(50)之至少一電漿火炬(51)係設於該電弧加熱模組(30)之兩組支架(33)外圍。
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|---|---|---|---|
| TW104217243U TWM519023U (zh) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 圓球形金屬粉末製造裝置 |
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| TW104217243U TWM519023U (zh) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 圓球形金屬粉末製造裝置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWM519023U true TWM519023U (zh) | 2016-03-21 |
Family
ID=56086511
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| TW104217243U TWM519023U (zh) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 圓球形金屬粉末製造裝置 |
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| TW (1) | TWM519023U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109604623A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-12 | 深圳微纳增材技术有限公司 | 双丝弧爆制粉装置 |
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2015
- 2015-10-28 TW TW104217243U patent/TWM519023U/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109604623A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-12 | 深圳微纳增材技术有限公司 | 双丝弧爆制粉装置 |
| CN109604623B (zh) * | 2019-01-28 | 2024-04-26 | 深圳微纳增材技术有限公司 | 双丝弧爆制粉装置 |
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