专利名称：制备铜粉的二次加速超音速雾化喷嘴系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种雾化制备铜粉所使用的喷嘴和压盖，尤其是制备铜粉的二次加速超音速雾化喷嘴系统。
背景技术：
在有色金属中，铜粉的产量及消耗量在不断增加，尤其是粒度在400目(直径38μm)以上的细化铜粉，近年来其需求量更是明显加大，400目以上的细化铜粉也是目前我国铜粉生产和应用的发展趋势。
国内生产铜粉的方法有电解法、气体还原法、雾化法等。电解法需要消耗大量的电能，粉末活性大，需要还原处理，成本高，不宜生产铜基合金粉末，而且大量的废电解液还需要重新处理，否则会污染环境；气体还原法价格高，粉末产品纯度受原材料纯度的直接影响，也不宜产生铜基合金粉末；另外还有气相蒸发法、等离子体法、机械化学方法、γ射线辐照——水热结晶联合方法等，其生产的纳米铜粉价格极其昂贵，令需求者望而却步。
雾化法是目前应用最广泛的金属制粉方法，金属的雾化过程非常复杂，涉及许多因素，对粉末粒度与性能控制的技术要求很高，其中喷嘴和压盖是雾化获取高品质铜粉的关键部件之一。根据理论研究和实践经验，好的雾化喷嘴系统应满足以下条件1、雾化介质能获得尽可能大的出口速度和能量。2、雾化介质与金属液流之间能形成合理的喷射角度。3、金属液流能产生最大的紊流。4、保证雾化介质出口速度和金属液流的最佳速率，还有最佳控制金属液流流量。5、工作稳定性好，不被阻塞。6、加工制造简单。目前普遍采用的喷嘴是内孔呈圆台形的收缩型喷嘴和原苏联专利63470号公布的喷嘴内孔出口部分为锥形孔的单扩口喷嘴，内孔收缩型喷嘴使铜液流量减少，流速增大，有利于铜液的粉碎，但因为铜液在喷嘴出口处的速度不是很大，因此形成的原始液滴较大或流束较粗，给粉碎增加了困难，导致喷粉较粗；采用单扩口喷嘴所获得的铜粉品质比使用内孔收缩型喷嘴的高，但雾化效果还是不很理想。压盖的结构设计成压盖与喷嘴间的介质通道在近出口处形成一个截面更小的收缩流道(拉瓦尔型)，雾化介质在收缩流道内可实现一次加速，为使雾化介质有更高的流速和动能，粉碎力也进一步增强，可以得到超细粉体。笔者经研究发现，制造细铜粉，采用超音速气体雾化是最佳选择，而且所得到的粉末比较集中。雾化液流的粉碎程度与动粘度系数及温度流量有关，提高温度可以降低动粘度系数，但是提高温度会增加烧损，降低成品率。大部分金属的表面张力随着温度的升高而降低，但是两种金属除外，一种就是铜，所以选择铜液过热度为200℃为宜。在恒定的金属液流下，提高雾化气体的出口速度是提高雾化能力的关键。拉瓦尔型虽然能获得超音速，但速度还是欠缺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使金属液流产生更大的紊流，雾化介质能够获得二次加速的制备铜粉的二次加速超音速雾化喷嘴系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该雾化喷嘴系统包括包括喷嘴1和压盖2，喷嘴1的内孔出口7为锥台形，喷嘴1与压盖2间形成一个介质通道3，压盖2内设有一个凸台结构A5，其喷嘴1内孔的进口6也制成锥台形，进口6与出口7锥台的锥顶并接；压盖2内的凸台结构至少有二个。进口6锥台的长度比出口7锥台的更长；进口6锥台的锥度大于出口7锥台的锥度。喷嘴1的顶角为45度。凸台结构A5的顶角为40度，其它凸台结构的顶角逐渐增大。
本发明的有益效果是，(1)雾化介质在流道内经过二次加速后达到超音速，然后绝热膨胀喷出，使雾化介质获得了极大的出口速度和所需要的能量，粉碎力加强，能获得较细的粉体。
(2)减小了雾化介质与金属液流间的交角，喷射顶角设计成45度，增加了雾化介质喷口与金属液流轴线间的距离，环缝宽度适当(1mm)，环缝间隙均匀。保证了雾化介质与金属液流之间形成最合理的角度以及雾化介质出口速度和金属液流的最佳速率，喷嘴不易堵塞，工作稳定性好(3)铜液沿近乎拉瓦尔型的管中喷出，由于绝热膨胀，铜液密度变小，扩大了紊流区、增加了紊流量，使金属液流产生了最大的紊流，同时也增大了雾化介质和铜液流的交角，从而增大了雾化介质对铜液的粉碎次数。
(4)本系统由喷嘴和压盖两部分组成，加工时可以分开加工，加工工艺简单，安装拆卸方便。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明剖视图。
图中1.喷嘴，2.压盖，3.介质通道，4.凸台结构B，5.凸台结构A，6.进口，7.出口。
具体实施例方式
喷嘴1进口6锥台的长度设计成比出口7锥台的2.75倍，进口6锥台的锥度为1∶2.2，出口7锥台的锥度为1∶4。喷嘴1与竖直方向的夹角，即顶角设计成45度。
压盖2压盖2内侧设计有两个凸台结构，凸台结构A5与竖直方向的夹角，即顶角设计成40度，凸台结构B4与竖直方向的夹角，即顶角设计成54度。
喷嘴材料选择Cf/SiC复合材料，绝热材料和防护套选择由22％硼铝酸盐纤维的FRC1-12制成耐熔复合隔热材料。
将压盖2套在喷嘴1上，喷嘴1与压盖2间形成一个介质通道3，介质通道3在凸台结构B4和凸台结构A5处形成收缩流道，收缩流道在凸台结构B4处开始，其通道截面逐渐缩小，到凸台结构A5处时通道截面最小，然后沿出口处逐渐扩大。铜液流从喷嘴内孔喷出，由于进口6为圆锥形，且锥体较长，因此，铜液流在其中运动时被气流吸力压缩，把能量储存起来，至出口7处时达到最大值，再向外扩张，即先压缩后扩张，由于其速度很大和压缩空气波的振动，铜液流以不稳定的波浪状向前流动并分散成许多小液滴或细的纤维束，甚至剩余铜液流可能全部分散成细纤维束沿扩口壁向前运动造成中间为一空间，当细纤维束和小液滴到达“雾化焦点”附近时被气流冲刷而分散成更小的液滴，使喷粉粒度变细。而雾化介质从喷嘴1与压盖2形成的介质通道3喷出，雾化介质经凸台结构B4和凸台结构A5，流道截面积二次减小然后扩大，雾化介质实现二次加速，然后绝热膨胀达到超音速，以极大的速度和能量在喷嘴下方作用于铜液流，直接击碎液体铜得到超细铜粉。
权利要求
1.一种制备铜粉的二次加速超音速雾化喷嘴系统，包括喷嘴(1)和压盖(2)，喷嘴(1)的内孔出口(7)为锥台形，喷嘴(1)与压盖(2)间形成一个介质通道(3)，压盖(2)内设有一个凸台结构A(5)，其特征在于，其喷嘴(1)内孔的进口(6)也制成锥台形，进口(6)与出口(7)锥台的锥顶并接；压盖(2)内的凸台结构至少有二个。
2.根据权利要求1所述的制备铜粉的二次加速超音速雾化喷嘴系统，其特征在于进口(6)锥台的长度比出口(7)锥台的更长；进口(6)锥台的锥度大于出口(7)锥台的锥度。
3.根据权利要求1所述的制备铜粉的二次加速超音速雾化喷嘴系统，其特征在于喷嘴(1)的顶角为45度。
4.根据权利要求1所述的制备铜粉的二次加速超音速雾化喷嘴系统，其特征在于凸台结构A(5)的顶角为40度，其它凸台结构的顶角逐渐增大。
全文摘要
本发明公开了一种制备铜粉的二次加速超音速雾化喷嘴系统，其喷嘴1内孔的进口6也制成锥台形，进口6与出口7锥台的锥顶并接；压盖2内的凸台结构至少有二个。本发明的喷嘴后部为圆锥形且锥体较长，铜液流被气流吸力压缩，把能量储存起来，喷出使粒度更细。雾化介质在流道内经过二次加速后达到超音速，然后绝热膨胀喷出，使雾化介质获得了极大的出口速度和所需要的能量，粉碎力加强，获得的粉体粒度更细。本发明的喷嘴和压盖可以分开加工，加工工艺简单，安装拆卸方便。
文档编号B22F9/08GK101062523SQ200710102780
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月28日 优先权日2006年6月16日
发明者刘晓波, 孙康, 黄开启 申请人:江西理工大学