制備超細近球形低氧金屬粉末的霧化設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及金屬粉末材料制備技術領域，具體是涉及一種制備超細近球形低氧金屬粉末的霧化設備，所制備的粉末適合于金屬注射成形使用。
【背景技術】
[0002]金屬粉末材料一般是通過還原法、機械破碎法、電解法以及霧化方法制備，其中霧化法由于產能大，成分均勻，應用范圍廣而成為粉末生產的主要方式。霧化法是通過高速的氣流或者水流將從漏眼中流出的熔融金屬液流擊碎成小液滴并在飛行過程中冷卻成金屬粉末的方法，前者稱之為氣霧化法，后者稱之為水霧化法。
[0003]氣霧化法生產的粉末一般具有球形度好、氧含量低、振實密度高等特點，適合于Ti，A1等易氧化金屬及合金粉末的生產。然而氣霧化在制備超細粉末方面存在一定困難，因為作為霧化介質的惰性氣體能量低。此外惰性氣體的成本相對較高，導致氣霧化粉末價格曰蟲印貝ο
[0004]水霧化法生產的粉末一般具有形貌不規則、粒度細、振實密度低等特點，霧化過程中產生的水蒸氣容易與金屬反應，導致水霧化粉末的氧含量偏高。但是由于高壓水的動能大，水霧化法適合于大批量生產金屬細粉。
[0005]隨著金屬注射成形的不斷發展，對于超細(一般指中位徑D50<10ym)，近球形(一般要求振實密度>4.5g/cm3)，低氧含量(一般要求氧含量低于5000ppm)的金屬粉末需求量不斷增大。
[0006]金屬注射成形的工藝過程是先將金屬粉末與有機高分子材料諸如各種蠟和熱塑性樹脂經過混煉形成喂料，喂料通過注塑機在模具中成形，最后脫除粘接劑，燒結成所需制品。粉末形貌為近球形則可增加注塑過程中喂料的流動性。振實密度是粉末形貌的一種反映，當振實密度高時，可以認為喂料的流動性會更好。為了保證喂料的流動性和制品的尺寸精度，注射成形中粘接劑的體積一般為35%_50%。由于粘接劑在最終環節中要被脫除干凈，因此制品的尺寸將會收縮。出于尺寸精度和粘接劑脫除時間考慮，粘接劑的含量越少越好。為了保證喂料的流動性則要求粉末的振實密度高。
[0007]由于細的粉末在燒結過程中接觸點更多，能得到高的燒結密度，因此注射成形所用的粉末粒度較細，一般D50 < I Ομπι合適。
[0008]粉末的氧含量在燒結過程中難以除去，在制品中會形成非金屬相的夾雜，因此注射成形的粉末氧含量需要越低越好。
[0009]氣霧化法可以得到合適注射成形使用的近球形，低氧含量粉末，但是其細粉收得率少，導致成本上升。水霧化法可大批量生產廉價金屬粉末，但是由于形貌不規則，只能通過增加粘接劑的比例來達到喂料流動性要求。這兩者均限制了金屬注射成形的發展。
[0010]專利號為ZL99254400.9的中國專利公開了一種高壓水霧化制粉裝置，該裝置使用60MPa高壓水進行霧化，所得的粉末為多角狀和不規則形狀，應用在注射成形中不利于喂料的流動性。專利號為ZL201320565703.X的中國專利公開了一種粉末冶金高壓水霧化制粉裝置，通過加設第二霧化器，從第二噴嘴中噴射出來的低壓惰性氣體一氖氣來減少金屬及合金的氧化，降低粉末的氧含量，而且所用的霧化水壓僅為10-12MPa，制備的粉末，無法獲得足的超細粉末。專利號為ZL201220006798.7的中國專利公開了一種高效氣液雙層流水霧化制粉噴嘴，在于噴嘴內層通入一定壓力的氣體形成環型層流氣膜，該環型層流氣膜包圍液流柱，使之不受周圍氣體擾動，所制得的-325目粉末為65 %，對于注射成形來說偏粗，影響使用。申請號為201310304846.X的中國實用新型專利申請公開了一種微細球形不銹鋼粉末的制備方法，通過建立穩定氬等離子體，調節等離子體參數，從而對水霧化不規則不銹鋼粉原料進行加熱，冷卻固化后分離得到微細球形不銹鋼粉末，然而這種方法增加了后處理過程，成本大幅上升。申請號為201110323793.7的中國實用新型專利申請公開了一種超高壓水霧化制備低氧含量微細金剛石制品用預合金粉末的方法，但是該方法主要是針對金剛石胎體粉末。
【實用新型內容】
[0011]針對上述問題，本實用新型提供一種制備工藝合理、連續性強，生產成本低，產品性能穩定，適合于工業化生產的制備超細近球形低氧金屬粉末的霧化設備。
[0012]為達到上述實用新型目的，本實用新型制備超細近球形低氧金屬粉末的霧化設備，該設備用于上述任一權利要求所述的霧化方法中，所述設備包括霧化漏包1、設置在霧化漏包I底面上的高壓氣體霧化噴盤2、設置在高壓氣體霧化噴盤2底面上的高壓水霧化噴盤3、設置在高壓水霧化噴盤3底面上的霧化筒4及位于霧化筒4下方的集粉罐5，其中所述高壓氣體霧化噴盤2、高壓水霧化噴盤3和霧化筒4中設置有一相互連通的通道6，該通道6內形成有霧化區域，且該通道6與霧化漏包I底部設置的漏眼相連通，所述高壓氣體霧化噴盤2上設置有環縫型高壓氣體噴嘴21，所述高壓水霧化噴盤3上按圓周排布有至少二組高壓水霧化噴嘴，每組高壓水霧化噴嘴分別包括二個沿高壓水霧化噴盤3中心軸對稱設置的高壓水霧化噴嘴7，每個高壓水霧化噴嘴7噴出的水呈扇形排布。
[0013]進一步地，所述環縫型高壓氣體噴嘴21的環縫寬度L為I?5mm，夾角ω為45?75°。
[0014]進一步地，所述的各高壓水霧化噴嘴的直徑d為0.5?1.0mm，位置對應的兩個高壓水霧化噴嘴之間的夾角Φ為25?65°，位于同一高壓水霧化噴嘴7上噴出的高壓水呈扇面分布，扇面夾角Φ為5?35°。
[0015]有益效果:
[0016]與現有相關技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0017]本實用新型所述設備與傳統氣霧化相比，增加了高壓水的破碎作用，粉末粒度更加細小，由于增加了氣體的預破碎效果，所用的霧化水量大為減小，粉末的收縮過程延長，因此球形度比傳統水霧化好，而且整個霧化過程中在惰性保護氣體中進行，降低了粉末的氧含量。而且，本發明的技術先進可靠，工藝設備簡單，連續性強，生產成本低，產品性能穩定，適合于工業化生產并可廣泛應用于金屬注射成形行業。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型制備超細近球形低氧金屬粉末的霧化設備的剖面結構示意圖；
[0019]圖2是本實用新型制備超細近球形低氧金屬粉末的霧化設備的高壓水霧化噴嘴的結構示意圖；
[0020]圖3是本實用新型實施例1的產品樣品SEM圖；
[0021 ]圖4是本實用新型實施例1的產品樣品粒度分布圖；
[0022]圖5是本實用新型實施例2的產品樣品SEM圖；
[0023]圖6是本實用新型實施例2的產品樣品粒度分布圖；
[0024]圖7是傳統水霧化產品樣品SEM圖；
[0025]圖8是傳統水霧化產品樣品粒度分布圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合說明書附圖對本實用新型做進一步的描述。
[0027]實施例1
[0028]如圖1-圖2所示，本實施例制備超細近球形低氧金屬粉末的霧化設備，包括霧化漏包1、設置在霧化漏包I底面上的高壓氣體霧化噴盤2、設置在高壓氣體霧化噴盤2底面上的高壓水霧化噴盤3、設置在高壓水霧化噴盤3底面上的霧化筒4及位于霧化筒4下方的集粉罐5，其中高壓氣體霧化噴盤2、高壓水霧化噴盤3和霧化筒4中設置有一相互連通的通道6，該通道6內形成有霧化區域，且該通道6與霧化漏包I底部設置的漏眼相連通，而霧化筒4體內的水位使用渣漿栗進行控制，同時在高壓氣體霧化噴盤2上設置有環縫型高壓氣體噴嘴21，且該環縫型高壓氣體噴嘴21的環縫寬度L為I?5mm，夾角ω為45?75°，而在高壓水霧化噴盤3上按圓周排布有至少二組高壓水霧化噴嘴，每組高壓水霧化噴嘴分別由二個沿高壓水霧化噴盤3中心軸對稱設置的高壓水霧化噴嘴7組成，每個高壓水霧化噴嘴7上分別設置有沿上下方向呈扇形排布的至少二個高壓水霧化噴嘴，而各高壓水霧化噴嘴的直徑d為0.5?1.0mm，且對稱的兩個高壓水霧化噴嘴7上的高壓水霧