一種制備球形金屬粉末的裝置的制造方法

一種制備球形金屬粉末的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于粉末冶金技術領域，具體涉及到一種制備球形金屬粉末的裝置，包括金屬棒料，其設置在制粉爐體的頂部中心位置，所述金屬棒料包括連接端和自由端，所述連接端位于所述制粉爐體的外部，所述自由端位于所述制粉爐體的內部；至少一桿等離子槍，其設置在所述金屬棒料的周圍，且與所述金屬棒料呈預定角度；旋轉盤，其設置在所述金屬棒料的正下方；其中，所述制粉爐體內充滿惰性氣體。本實用新型提供的一種制備球形金屬粉末的裝置，其結構簡單，運行成本及能耗低，所制備的球形金屬粉末的球形度高、粒徑細小、純凈度高。
【專利說明】
一種制備球形金屬粉末的裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于粉末冶金技術領域，具體涉及到一種制備球形金屬粉末的裝置。 【背景技術】
[0002]高質量球形金屬粉末是粉末冶金近凈成形、注射成型、熱噴涂、3D打印及電子封裝等生產領域所必需的重要原料，是最后產品質量的重要基礎。隨著注射成型、熱噴涂、3D打印等技術的快速發展，上述領域對金屬粉末原料的粒度、純凈度和形貌等性能要求逐步提高，并推動粉末制備向高純凈度、窄粒徑分布、高效率和低成本方向發展。
[0003]目前，球形金屬粉末制備主要采用霧化技術，包括氣體霧化和離心霧化。
[0004]其中，氣體霧化以高速氣流將液態金屬流破碎成小液滴并凝固成粉末的過程，但是氣體霧化法制備的金屬粉末粒度分布寬，空心粉較多并存在衛星顆粒，其設備龐大，消耗氣體量大，生產成本較高。
[0005]離心霧化法是借助旋轉所產生的離心力將熔化液滴甩出并冷凝而得到球形粉末， 主要有等離子旋轉電極霧化及旋轉圓盤霧化制粉技術，等離子旋轉電極法是以等離子束將高速旋轉金屬料棒前端熔化，然后依靠金屬棒料高速旋轉的離心力甩出熔化液滴，并霧化冷卻為粉末，由于金屬棒料轉速的限制，該技術所制備的金屬粉末粒度較粗，一般大于i〇〇y m;旋轉圓盤霧化制粉技術是將熔化的金屬液滴傾倒到高速旋轉的圓盤上，然后利用高速旋轉的圓盤產生離心力甩出金屬液滴，霧化粉末，但該技術中首先要制備熔化金屬液流，目前該技術多采用感應熔煉得到熔化金屬，其能耗較高，且多用于制備低熔點金屬粉末。
[0006]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種制備球形金屬粉末的裝置，其制備的球形金屬粉末的球形度高、粒徑小、純凈度高。【實用新型內容】
[0007]本實用新型的一個目的是解決至少一個上述問題或缺陷，并提供至少一個后面將說明的優點。
[0008]本實用新型還有一個目的是提供了一種制備球形金屬粉末的裝置，其結構簡單、 設計合理且運行成本低，能耗低。
[0009]本實用新型還有一個目的是提供了一種制備球形金屬粉末的裝置，其制備的球形金屬粉末的球形度高、粒徑小、純凈度高。
[0010]本實用新型還有一個目的是提供了一種制備球形金屬粉末的裝置，其采用等離子槍發生超高溫等離子弧作為熔化金屬熱源，其能量密度大，利用率高，從而減小能耗，降低了生產成本。
[0011]本實用新型再有一個目的是提供了一種制備球形金屬粉末的裝置，其能夠使得制備的球形粉末材料的種類廣泛。
[0012]為了實現根據本實用新型的這些目的和其它優點，本實用新型提供了一種制備球形金屬粉末的裝置，包括:
[0013]金屬棒料，其設置在制粉爐體的頂部中心位置，所述金屬棒料包括連接端和自由端，所述連接端位于所述制粉爐體的外部，所述自由端位于所述制粉爐體的內部；
[0014]至少一桿等離子槍，其設置在所述金屬棒料的周圍，且與所述金屬棒料呈預定角度；
[0015]旋轉盤，其設置在所述自由端的正下方；
[0016]其中，所述制粉爐體內充滿惰性氣體。
[0017]在惰性氣體的環境下，本實用新型采用等離子槍產生的等離子弧熔化金屬棒料， 產生的金屬熔滴落到高速旋轉的轉盤上，利用離心力甩出分散熔滴后冷卻形成金屬細粒徑粉末。
[0018]優選的是，所述至少一桿等離子槍為兩桿等離子槍，所述兩桿等離子槍分別設置在所述金屬棒料的兩側，所述兩桿等離子槍分別與所述金屬棒料呈預定角度；
[0019]其中，所述兩桿等離子槍的能量提供裝置為兩個電源。[0〇2〇] 所述等離子槍在所述制粉爐體上部偏離中心位置為200-300mm。[〇〇21]優選的是，所述預定角度為30-60°。[〇〇22]優選的是，所述預定角度為45°。[〇〇23]優選的是，還包括旋轉進給機構，旋轉桿及旋轉驅動機構，所述旋轉進給機構與所述連接端固定連接，所述旋轉桿的上端部穿過所述制粉爐體的底部中心位置與所述旋轉盤固定連接，所述旋轉桿的下端與所述旋轉驅動機構連接;所述旋轉進給機構為電機、絲桿、 導軌、滑塊構成；
[0024]其中，所述旋轉桿上套設一旋轉動密封，所述旋轉動密封位于所述制粉爐體的底部中心位置，所述金屬棒料與所述制粉爐體的頂部中心位置處設置一動密封；
[0025]其中，所述旋轉驅動機構的轉速為40000r/min?60000r/min。[0〇26] 其中，所述旋轉進給機構的轉速為60-80r/min，進給速度為2-5mm/s。[〇〇27]優選的是，還包括:真空組件，其設置在所述制粉爐體的頂部一側，所述真空組件包括真空機組，第一管道及緩沖罐，所述第一管道與所述制粉爐體貫通，所述真空機組通過所述第一管道連接至所述制粉爐體的頂部一側，所述緩沖罐設置在所述第一管道上;惰性氣瓶，其通過第二管道連接至所述制粉爐體的頂部另一側。[〇〇28]優選的是，所述惰性氣瓶提供的所述惰性氣體為氬氣或者氦氣。[〇〇29]所述惰性氣瓶內部充入的高純惰性氣體為Ar氣或He氣，所述高純惰性氣體的質量純度不小于99.999 %。
[0030]優選的是，所述制粉爐體的底部中心位置將所述制粉爐體的底壁分成兩塊向下傾斜的出粉板，所述出粉板向下傾斜的一端的邊緣向下延伸形成豎直板，所述豎直板與所述制粉爐體的側壁形成出粉口，所述出粉口上連接有出粉閥，所述出粉口的下端設置有收粉桶。
[0031]優選的是，所述金屬棒料的直徑為30-80mm，長度300-2000mm。[0〇32 ]優選的是，所述金屬棒料的直徑為60mm，長度為1000mm，所述旋轉驅動機構的轉速為5500〇1'/1]1；[11，所述旋轉進給機構的轉速為7〇1'/1]1；[11，進給速度為31111]1/8。
[0033] 選取直徑60mm和長度1000mm的所述金屬棒料，在轉速55000r/min和所述旋轉進給機構的轉速為70r/min，進給速度為3mm/s的條件下，制取的金屬粉末顆粒粒徑細小，顆粒均勻，流動性好。
[0034]本實用新型的有益效果
[0035]1、本實用新型提供的一種制備球形金屬粉末的裝置，其采用的等離子槍發生超高溫等離子弧作為熔化金屬熱源，其能量密度高，能量利用率高。
[0036]2、本實用新型提供的一種制備球形金屬粉末的裝置，其制備的球形粉末材料種類廣泛，擴大了應用范圍。
[0037]3、本實用新型提供的一種制備球形金屬粉末的裝置，其通過使用旋轉盤，配合等離子槍，使得制備粉末的粒徑細小，顆粒均勻，流動性好。
[0038]4、本實用新型提供的一種制備球形金屬粉末的裝置，其原料熔化及霧化制粉均在惰性氣氛下，保證所制備金屬粉末的低氧高純凈。[〇〇39]5、本實用新型提供的一種制備球形金屬粉末的裝置，其結構簡單，設計合理，實用性強，具有市場競爭力。【附圖說明】
[0040]圖1為本實用新型所述制備球形金屬粉末的裝置結構示意圖。【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0042]應當理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術語并不排除一個或者多個其它元件或其組合的存在或添加。
[0043]如圖1所示，本實用新型提供了一種制備球形金屬粉末的裝置，包括:[〇〇44]金屬棒料2，其設置在制粉爐體1的頂部中心位置，所述金屬棒料2包括連接端和自由端，所述連接端位于所述制粉爐體的外部，所述自由端位于所述制粉爐體的內部；
[0045]至少一桿等離子槍3,其設置在所述金屬棒料2的周圍，且與所述金屬棒料2呈預定角度；[〇〇46]旋轉盤10，其設置在所述自由端的正下方；
[0047]其中，所述制粉爐體1內充滿惰性氣體。
[0048]在惰性氣體的環境下，本實用新型采用等離子槍產生的等離子弧熔化金屬棒料， 產生的金屬熔滴落到高速旋轉的轉盤上，利用離心力甩出分散熔滴后冷卻形成金屬細粒徑粉末。制成的金屬粉末粒徑細小，顆粒均勻，流動性好，而且制成的金屬粉末低氧高純凈。
[0049]在上述情況的基礎上，再一個實施例，所述至少一桿等離子槍為兩桿等離子槍3， 所述兩桿等離子槍3分別設置在所述金屬棒料2的兩側，所述兩桿等離子槍3分別與所述金屬棒料2呈預定角度;其中，所述兩桿等離子槍3的能量提供裝置為兩個電源6。所述等離子槍3在制粉爐體1上部偏離中心位置為260mm。
[0050]本實用新型采用所述等離子槍3發生超高溫等離子弧作為熔化金屬熱源，其能量密度高，能量利用率大，從低熔點金屬鋁到高溫合金及鈮、鉬及合金等難熔金屬，使用范圍廣。[0051 ]在上述實施例的基礎上，再一個實施例，所述預定角度為30-60°。
[0052]在上述實施例的基礎上，又一個實施例，所述預定角度為45°。[〇〇53]在上述實施例的基礎上，再一個實施例，還包括旋轉進給機構8,旋轉桿12及旋轉驅動機構11，所述旋轉進給機構8與所述連接端固定連接，所述旋轉桿12的上端部穿過所述制粉爐體1的底部中心位置與所述旋轉盤10固定連接，所述旋轉桿12的下端與所述旋轉驅動機構11連接；[OOM] 其中，所述旋轉進給機構的轉速為60-80r/min，進給速度為2-5mm/s。
[0055]其中，所述旋轉桿12上套設一旋轉動密封9,所述旋轉動密封9位于所述制粉爐體1 的底部中心位置，所述金屬棒料2與所述制粉爐體1的頂部中心位置處設置一動密封7; [〇〇56] 其中，所述旋轉驅動機構11的轉速為40000-60000r/min。[〇〇57]所述旋轉驅動機構11高速旋轉，通過所述旋轉桿12帶動所述旋轉盤10高速旋轉， 從而使得制備的粉末粒徑細小，顆粒均勻，流動性好。
[0058]在上述實施例的基礎上，再一個實施例，還包括:真空組件，其設置在所述制粉爐體1的頂部一側，所述真空組件包括真空機組4,第一管道17及緩沖罐18,所述第一管道17與所述制粉爐體1貫通，所述真空機組4通過所述第一管道17連接至所述制粉爐體1的頂部一側，所述緩沖罐18設置在所述第一管道17上;惰性氣瓶5，其通過第二管道16連接至所述制粉爐體1的頂部另一側。
[0059]所述真空機組4對所述制粉爐體1內部進行抽真空，達到預設真空后，關閉真空機組，然后，所述惰性氣瓶通過所述第二管道16對所述制粉爐體1內部充入惰性氣體，所述惰性氣體的質量純度大于或者等于99.999%，所述金屬棒料2熔化及霧化制粉流程均在惰性氣氛下，保證所制備粉末的低氧高純凈。
[0060]再一個實施例，所述惰性氣瓶5提供的所述惰性氣體為氬氣或者氦氣。
[0061]再一個實施例，所述制粉爐體1的底部中心位置將所述制粉爐體1的底壁分成兩塊向下傾斜的出粉板15,所述出粉板15向下傾斜的一端的邊緣向下延伸形成豎直板，所述豎直板與所述制粉爐體1的側壁形成出粉口 19，所述出粉口 19上連接有出粉閥13，所述出粉口 19的下端設置有收粉桶14。
[0062]冷凝后的球形金屬粉末經過所述出粉板15和所述出粉口 19流入所述收粉桶14中， 對制備出的球形金屬粉末進行收集。
[0063]再一個實施例，本實用新型選擇所述旋轉進給機構的轉速為70r/min，進給速度為 3mm/s，所述旋轉驅動機構的轉速為55000r/min，所述金屬棒料為直徑60mm和長度1000mm的鈮金屬棒料，在此條件下，制備出直徑小于45wii的鈮金屬粉末顆粒占鉬金屬粉末顆粒總量的45%，制粉效果好。
[0064]制粉開始時，通過所述旋轉進給機構8把所述金屬棒料2穿過所述制粉爐體1的頂部中心位置出的動密封7,送入制粉爐體1中，對所述制粉爐體1進行抽真空，沖入氬氣或者氦氣惰性氣體，啟動高速旋轉驅動機構11驅動所述旋轉盤10旋轉，然后等離子槍3發生高溫等離子弧作用到所述金屬棒料2的自由端，熔化的金屬棒料2形成金屬熔體，落入到所述旋轉盤10,經旋轉盤10高速離心，冷凝成球形金屬粉末，通過所述出粉板15,落入到收粉桶14 內。
[0065]本實用新型在長期實驗過程中，還選擇了鋁金屬棒料，鉬合金金屬棒料等其他金屬棒料進行實驗，制備出的粉末顆粒直徑小于45wii的顆粒占總粉末顆粒的20 %以上，制粉效果好，具有很好的市場競爭力。
[0066]本實用新型還有其他供選擇的實施例，這里就不再做詳細說明。
[0067]盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領域，對于熟悉本領域的人員而言， 可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。
【主權項】
1.一種制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，包括:金屬棒料，其設置在制粉爐體的頂部中心位置，所述金屬棒料包括連接端和自由端，所 述連接端位于所述制粉爐體的外部，所述自由端位于所述制粉爐體的內部；至少一桿等離子槍，其設置在所述金屬棒料的周圍，且與所述金屬棒料呈預定角度；旋轉盤，其設置在所述自由端的正下方；其中，所述制粉爐體內充滿惰性氣體。2.如權利要求1所述的制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，所述至少一桿等離子槍 為兩桿等離子槍，所述兩桿等離子槍分別設置在所述金屬棒料的兩側，所述兩桿等離子槍 分別與所述金屬棒料呈預定角度；其中，所述兩桿等離子槍的能量提供裝置為兩個電源。3.如權利要求2所述的制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，所述預定角度為30-60。。4.如權利要求3所述的制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，所述預定角度為45°。5.如權利要求1至4中任意一項所述的制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，還包括 旋轉進給機構，旋轉桿及旋轉驅動機構，所述旋轉進給機構與所述連接端固定連接，所述旋 轉桿的上端部穿過所述制粉爐體的底部中心位置與所述旋轉盤固定連接，所述旋轉桿的下 端與所述旋轉驅動機構連接；其中，所述旋轉桿上套設一旋轉動密封，所述旋轉動密封位于所述制粉爐體的底部中 心位置，所述金屬棒料與所述制粉爐體的頂部中心位置處設置一動密封；其中，所述旋轉驅動機構的轉速為40000-60000r/min;其中，所述旋轉進給機構的轉速為60-80r/min，進給速度為2-5mm/s。6.如權利要求5所述的制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，還包括:真空組件，其設置在所述制粉爐體的頂部一側，所述真空組件包括真空機組，第一管道 及緩沖罐，所述第一管道與所述制粉爐體貫通，所述真空機組通過所述第一管道連接至所 述制粉爐體的頂部一側，所述緩沖罐設置在所述第一管道上；惰性氣瓶，其通過第二管道連接至所述制粉爐體的頂部另一側。7.如權利要求6所述的制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，所述惰性氣瓶提供的所 述惰性氣體為氬氣或者氦氣。8.如權利要求7所述的制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，所述制粉爐體的底部中 心位置將所述制粉爐體的底壁分成兩塊向下傾斜的出粉板，所述出粉板向下傾斜的一端的 邊緣向下延伸形成豎直板，所述豎直板與所述制粉爐體的側壁形成出粉口，所述出粉口上 連接有出粉閥，所述出粉口的下端設置有收粉桶。9.如權利要求8所述的制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，所述金屬棒料的直徑為 30_80mm，長度 300-2000mm。10.如權利要求9所述的制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，所述金屬棒料的直徑 為60mm，長度為1000mm，所述旋轉驅動機構的轉速為55000r/min，所述旋轉進給機構的轉速 為70r/min，進給速度為3mm/s。
【文檔編號】B22F9/10GK205599920SQ201620296876
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】賀衛衛, 陳斌科, 向長淑, 朱紀磊, 鳳治華, 王超, 黃瑜, 蘇騰飛
【申請人】西安賽隆金屬材料有限責任公司