高頻超音速等離子氣體制備微細(xì)球狀金屬粉末的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高頻超音速等離子氣體制備微細(xì)球狀金屬粉末的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，金屬粉末冶金零部件注射成形生產(chǎn)技術(shù)、金屬材料表面熔覆修復(fù)及噴涂技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段。金屬粉末3D打印技術(shù)、3D激光成形技術(shù)、3D電子束成形技術(shù)等前沿科學(xué)也在迅猛發(fā)展，在這種背景下對(duì)其金屬粉末原材料提出了更高的要求，金屬粉末產(chǎn)品的化學(xué)純度、球形率、粒度及粒度分布的高質(zhì)量將是高新技術(shù)市場(chǎng)化產(chǎn)業(yè)化的基石。目前，高質(zhì)量金屬球形粉末的生產(chǎn)技術(shù)主要是氣體霧化法和等離子旋轉(zhuǎn)電極法。氣體霧化法根據(jù)熔化金屬的方式不同主要有高頻感應(yīng)氣霧化法、中頻感應(yīng)坩禍熔化氣霧化法、等離子超聲波氣霧化法、高溫離子體霧化法。其中等離子旋轉(zhuǎn)電極法受限于轉(zhuǎn)速和輔件而生產(chǎn)的粉末粒度粗，且生產(chǎn)成本高不宜大力推廣；高頻感應(yīng)氣霧化法、中頻感應(yīng)坩禍熔化氣霧化法受限于熔化液流速且流體難控，氣嘴結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣體利用率低，生產(chǎn)的粉末細(xì)粉少，并且投資大生產(chǎn)成本高；等離子超聲波氣霧化法受限于超聲波發(fā)生器的動(dòng)態(tài)跟蹤控制和連續(xù)化批量化生產(chǎn)；高溫離子體霧化法是利用等離子體具備的高溫性和一定的氣流速度特性將熔化霧化一體化來(lái)制粉的方法，但是，這種高溫離子體霧化法存在很多不足之處:一是連續(xù)向霧化塔中通入冷卻的氬氣進(jìn)行熱交換冷卻一方面氬氣會(huì)有損耗，另一方面大量冷卻的氬氣和為了確保對(duì)稱等離子體矩形成高溫等離子體焦點(diǎn)區(qū)所需大量氬氣使得系統(tǒng)用氣量很大，這樣就需要很強(qiáng)的氬氣過(guò)濾凈化回收加壓再循環(huán)利用系統(tǒng)，導(dǎo)致投資大，生產(chǎn)運(yùn)行成本高，再有霧化塔中始終是高壓環(huán)境影響等離子體矩氣流速度、長(zhǎng)度，大小粉粒粘連機(jī)會(huì)增多；二是對(duì)稱等離子體矩形成高溫等離子體焦點(diǎn)區(qū)，直徑為5mm卷絲或棒材直接送入等離子體焦點(diǎn)最高溫區(qū)，這樣大量的原材料被迅速熔化在等離子體焦點(diǎn)最高溫區(qū)停留時(shí)間是瞬間的，很難保證熔化料細(xì)化破碎率，等離子體矩形成高溫等離子體的利用率低。上述缺陷，制約了金屬粉末冶金零部件向更高領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，因此有必要提出改進(jìn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題:提供一種高頻超音速等離子氣體制備微細(xì)球狀金屬粉末的裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中制備金屬粉末方法及設(shè)備投資大、生產(chǎn)成本高和無(wú)法產(chǎn)業(yè)化商品化等缺陷和不足。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案:高頻超音速等離子氣體制備微細(xì)球狀金屬粉末的裝置，具有抽真空排氣系統(tǒng)，所述抽真空排氣系統(tǒng)的入口端與真空系統(tǒng)連通，抽真空排氣系統(tǒng)的一個(gè)出口端與真空霧化室入口端連通，所述真空霧化室外緣面設(shè)有分段式獨(dú)立循環(huán)的冷卻水套裝置，所述冷卻水套裝置的入水口和出水口分別與水冷系統(tǒng)的出水口和進(jìn)水口連通；抽真空排氣系統(tǒng)的另一個(gè)出口端與安裝真空無(wú)級(jí)調(diào)速多向送絲系統(tǒng)的送絲真空室連通，所述送絲真空室內(nèi)設(shè)有與之連通的容納單級(jí)多級(jí)高頻超音速等離子發(fā)生器的等離子發(fā)生器真空室。
[0005]進(jìn)一步地，所述真空霧化室自帶氣粉分離過(guò)濾器和出粉口。
[0006]其中，所述冷卻水套裝置由冷卻水套I和冷卻水套II構(gòu)成，所述真空霧化室整體呈錐形結(jié)構(gòu)，所述冷卻水套I設(shè)于真空霧化室的錐形小端處，冷卻水套I上設(shè)有進(jìn)水口 I和出水口 I ;所述冷卻水套II設(shè)于真空霧化室的錐形大端處，冷卻水套II上設(shè)有進(jìn)水口 II和出水口 II，上述進(jìn)水口 I和出水口 1、進(jìn)水口 II和出水口 II分別與水冷系統(tǒng)的出水口和進(jìn)水口連通，且冷卻水套I和冷卻水套II將真空霧化室的外緣面包裹。
[0007]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn):
[0008]1、此裝置生產(chǎn)的粉末具有純度高、粒度細(xì)、分布集中、外觀呈球形特征；
[0009]2、本實(shí)用新型采用自帶氣粉分離過(guò)濾器、冷卻水套和出粉口的真空霧化室，真空無(wú)級(jí)調(diào)速多向送絲室、抽真空排氣系統(tǒng)、單級(jí)多級(jí)高頻超音速等離子發(fā)生器非對(duì)稱切割式熔化霧化的制備金屬粉末裝置，整套裝置占地小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，全密閉式，易操作，投資少，運(yùn)行成本低；
[0010]3)多方向多根絲材同時(shí)送絲能充分利用等離子氣體熱能，大大提高產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本；
[0011]4)霧化的液滴在冷卻水套的作用下冷卻固化成微細(xì)粉末，并被真空霧化室自帶的氣粉分離過(guò)濾器分離。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖1描述本實(shí)用新型的一種實(shí)施例。
[0014]高頻超音速等離子氣體制備微細(xì)球狀金屬粉末的裝置，具有抽真空排氣系統(tǒng)1，所述抽真空排氣系統(tǒng)I的入口端與真空系統(tǒng)連通，抽真空排氣系統(tǒng)I的一個(gè)出口端與真空霧化室6入口端連通，所述真空霧化室6外緣面設(shè)有分段式獨(dú)立循環(huán)的冷卻水套裝置5，所述冷卻水套裝置5的入水口和出水口分別與水冷系統(tǒng)的出水口和進(jìn)水口連通；抽真空排氣系統(tǒng)I的另一個(gè)出口端與安裝真空無(wú)級(jí)調(diào)速多向送絲系統(tǒng)2的送絲真空室3連通，所述送絲真空室3內(nèi)設(shè)有與之連通的容納單級(jí)多級(jí)高頻超音速等離子發(fā)生器7的等離子發(fā)生器真空室4。上述真空霧化室6自帶氣粉分離過(guò)濾器8和出粉口 9。
[0015]上述冷卻水套裝置5由冷卻水套I 10和冷卻水套II 11構(gòu)成，所述真空霧化室6整體呈錐形結(jié)構(gòu)，所述冷卻水套I 10設(shè)于真空霧化室6的錐形小端處，冷卻水套I 10上設(shè)有進(jìn)水口 I 12和出水口 I 13;所述冷卻水套II 11設(shè)于真空霧化室6的錐形大端處，冷卻水套II 11上設(shè)有進(jìn)水口 II 14和出水口 II 15，上述進(jìn)水口 I 12和出水口 I 13、進(jìn)水口 II 14和出水口 II 15分別與水冷系統(tǒng)的出水口和進(jìn)水口連通，且冷卻水套I 10和冷卻水套II 11將真空霧化室6的外緣面包裹。
[0016]還提供一種高頻超音速等離子氣體制備微細(xì)球狀金屬粉末的方法，包含下述步驟:
[0017]1、將備好的金屬絲材盤(pán)卷安裝到真空無(wú)級(jí)調(diào)速多向送絲系統(tǒng)7上；所述金屬絲材的直徑不大于2mm，以便恪化霧化充分；本實(shí)施例中，以Ti絲材為例；
[0018]2、將單級(jí)多級(jí)高頻超音速等離子發(fā)生器7安裝在等離子生器真空室4內(nèi)，并使金屬絲材盤(pán)卷的絲頭靠近將單級(jí)多級(jí)高頻超音速等離子發(fā)生器7的槍頭；所述單級(jí)多級(jí)高頻超音速等離子發(fā)生器7有單陰極高頻超音速等離子槍發(fā)生器和三陰極高頻超音速等離子槍發(fā)生器；
[0019]3、接通等離子電源和高純氬氣瓶及冷卻水套裝置5的水冷系統(tǒng)，無(wú)泄漏是保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提，通循環(huán)水冷系統(tǒng)，簡(jiǎn)單、節(jié)能、容易管理；關(guān)好真空霧化室6的出粉口，啟動(dòng)抽真空排氣系統(tǒng)I使送絲真空室3、等離子發(fā)生器真空室4和真空霧化室6的真空度達(dá)到1*10 3Pa ;抽真空排氣系統(tǒng)I是前期抽霧化室真空，后期保證負(fù)壓排氣的關(guān)鍵，也是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵；
[0020]4、開(kāi)啟單級(jí)多級(jí)高頻超音速等離子發(fā)生器7和真空無(wú)級(jí)調(diào)速多向送絲系統(tǒng)2，金屬絲頭被送入單級(jí)多級(jí)尚頻超首速等尚子器7的尚頻超首速等尚子氣體火焰中，尚頻超首速等離子氣體火焰是非對(duì)稱與絲頭軸線垂直或大角度成階梯切割絲頭和熔滴束從而達(dá)到微量熔化加上等離子氣體高頻振動(dòng)波和超音速度沖擊分散霧化成超細(xì)液滴使得熔滴充分霧化；
[0021]5、充分霧化的液滴被超音速氬氣直接吹入真空霧化室6，霧化的液滴在冷卻水套裝置5的作用下冷卻固化成微細(xì)粉末，并被真空霧化室6自帶的氣粉分離過(guò)濾器分離，清掃真空霧化室6即可收集小于10um的微細(xì)高純球形鈦金屬粉末。
[0022]本實(shí)用新型的裝備和工藝技術(shù)生產(chǎn)的金屬粉末產(chǎn)品不只局限于鈦金屬。
[0023]上述實(shí)施例，只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限制本實(shí)用新型實(shí)施范圍，故凡以本實(shí)用新型權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高頻超音速等離子氣體制備微細(xì)球狀金屬粉末的裝置，具有抽真空排氣系統(tǒng)(1)，其特征在于:所述抽真空排氣系統(tǒng)(I)的入口端與真空系統(tǒng)連通，抽真空排氣系統(tǒng)(I)的一個(gè)出口端與真空霧化室(6)入口端連通，所述真空霧化室(6)外緣面設(shè)有分段式獨(dú)立循環(huán)的冷卻水套裝置(5)，所述冷卻水套裝置(5)的入水口和出水口分別與水冷系統(tǒng)的出水口和進(jìn)水口連通；抽真空排氣系統(tǒng)(I)的另一個(gè)出口端與安裝真空無(wú)級(jí)調(diào)速多向送絲系統(tǒng)(2)的送絲真空室(3)連通，所述送絲真空室(3)內(nèi)設(shè)有與之連通的容納單級(jí)多級(jí)高頻超音速等離子發(fā)生器(7)的等離子發(fā)生器真空室(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻超音速等離子氣體制備微細(xì)球狀金屬粉末的裝置，其特征在于:所述真空霧化室(6)自帶氣粉分離過(guò)濾器(8)和出粉口(9)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻超音速等離子氣體制備微細(xì)球狀金屬粉末的裝置，其特征在于:所述冷卻水套裝置(5)由冷卻水套I (10)和冷卻水套II (11)構(gòu)成，所述真空霧化室(6)整體呈錐形結(jié)構(gòu)，所述冷卻水套I (10)設(shè)于真空霧化室￠)的錐形小端處，冷卻水套I (10)上設(shè)有進(jìn)水口 I (12)和出水口 I (13);所述冷卻水套II (11)設(shè)于真空霧化室(6)的錐形大端處，冷卻水套II (11)上設(shè)有進(jìn)水口 II (14)和出水口 II (15)，上述進(jìn)水口I (12)和出水口 I (13)、進(jìn)水口 II (14)和出水口 II (15)分別與水冷系統(tǒng)的出水口和進(jìn)水口連通，且冷卻水套I (10)和冷卻水套II (11)將真空霧化室￠)的外緣面包裹。
【專利摘要】提供一種高頻超音速等離子氣體制備微細(xì)球狀金屬粉末的裝置，具有抽真空排氣系統(tǒng)，所述抽真空排氣系統(tǒng)的入口端與真空系統(tǒng)連通，抽真空排氣系統(tǒng)的一個(gè)出口端與真空霧化室入口端連通，所述真空霧化室外緣面設(shè)有分段式獨(dú)立循環(huán)的冷卻水套裝置，所述冷卻水套裝置的入水口和出水口分別與水冷系統(tǒng)的出水口和進(jìn)水口連通；抽真空排氣系統(tǒng)的另一個(gè)出口端與安裝真空無(wú)級(jí)調(diào)速多向送絲系統(tǒng)的送絲真空室連通，所述送絲真空室內(nèi)設(shè)有與之連通的容納單級(jí)多級(jí)高頻超音速等離子發(fā)生器的等離子發(fā)生器真空室。采用本實(shí)用新型克服現(xiàn)有技術(shù)中制備金屬粉末方法及設(shè)備投資大、生產(chǎn)成本高和無(wú)法產(chǎn)業(yè)化商品化等不足和缺陷。
【IPC分類(lèi)】B22F9/08
【公開(kāi)號(hào)】CN204892966
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520652157
【發(fā)明人】劉學(xué)暉, 韓偉東
【申請(qǐng)人】寶雞市博信金屬材料有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日