一种多丝大电流电弧雾化制备球型微细粉末的装置的制作方法

本发明属于一种多丝大电流电弧雾化制备球型微细粉末的装置，具体涉及一种通过电弧丝雾化的方法进行球型微细粉末材料制备的装置。

背景技术：

3D打印技术又称三维打印技术，是指通过可以“打印”出真实物体的3D打印机，采用分层加工、迭加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。近些年来，3D打印技术飞速发展，包括政府、航空航天、医疗设备、高科技研发、教育业、以及制造业对3D打印材料的需求巨大。3D打印技术依托于信息技术、精密机械和材料科学三个方面，缺一不可。尤其对合格的打印材料的需求更为实际和迫切。

以3D打印所需的球形钛粉为例，目前最常用的球型钛粉的制造技术是加拿大AP&C公司的等离子体雾化技术。通过三个等离子电极将丝材加热融化，使用高压氩气吹散雾化，得到符合粒度和成分要求的球型钛粉。通过此方法生产的球型钛粉质量较好，能满足增材制造、注射成型等应用领域。但是，等离子雾化法生产的成本很高，效率不足，随着3D打印技术在全世界的迅速发展，价格和效率逐渐会成为粉末制备的限制因素。因此，开发一种高效率、低成本、质量优异的球型钛粉制备技术成为了全世界共同关注和研发的课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多丝大电流电弧雾化制备球型微细粉末的装置，通过使用电弧丝雾化设备制备粉末，并通过由电弧丝雾化设备产品依次与雾化塔、产品收集器、气压控制器、冷却通道、氩气过滤器、氩气缓冲罐、气体压缩机、氩气汇流排、电弧丝雾化设备电源依次相连通，高真空泵和低真空泵组成的抽真空系统分别与电弧丝雾化设备、雾化塔和产品收集器相连，冷却设备分别与雾化塔和冷却通道相连，其中，所述的电弧丝雾化设备包括熔化室和电弧丝雾化枪，整个装置与总控制柜相连接。

所述的电弧丝雾化枪由送丝装置、一个中心喷嘴和多个导电嘴构成，其中多个导电嘴分别与电弧丝雾化设备电源相连，送丝装置和导电喷嘴不少于两个且成对增加。

所述的球型微细粉末制备的装置，其中氩气汇流排由6*2瓶标准氩气瓶组成，电弧丝雾化枪固定于熔化室顶部，并加以密封。熔化室中设有雾化枪固定口，氩气进气口，氩气出气口。产品收集器中包括气固分离装置、废气通道及粉末筛分装置，最下方为粉末流出孔，可实现不同粒度粉末的收集。

本实用新型通过多丝电弧融化同时进行，且电弧丝雾化设备功率更大，电弧丝雾化速度更快，能够实现生产效率的成倍提升；

电弧丝雾化设备的电流、电压、气体压力和出丝速度决定了最终球型粉末的粒度分布，通过总控制柜调节不同的参数，可获得所需的粒度分布；

电弧丝雾化枪出口处的气体压力使液流高速向下喷出，形成一个喇叭形的粒子束流。高速的气体能有效增强雾化效果，减少粒子之间的粘连；

整套设备成本不高，氩气可回收再利用，丝材原料普遍，加工简单，成本较等离子雾化方法大幅降低；其特征在于此方法可实现生产效率高、产品粒度可控、氧含量可调节、球型度好、微细粉末收得率高，降低了微细粉末的生产成本，全过程在氩气保护下进行，收集到的粉末成分可满足使用要求。

附图说明

图1是本实用新型装置结构原理示意图

图2是电弧丝雾化枪四丝局部原理示意图

图中：

1.熔化室，2.送丝装置，3.中心喷嘴，4.多个导电嘴，4-1、4-2、4-4、4-4.导电嘴，5.雾化塔，6.产品收集器，7.气压控制器，8.冷却通道，9.氩气过滤器，10.氩气缓冲罐，11.气体压缩机，12.氩气汇流排，13.电弧丝雾化设备电源，14.真空泵，15.低真空泵，16.冷却设备，17.总控制柜。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2对本实用新型流程进行具体的说明：

下面以四丝为例：

1)将四组细丝通过送丝装置(2)分别引入到导电嘴(4-1)、导电嘴(4-2)、导电嘴(4-3)和导电嘴(4-4)中，通过总控制柜(11)，开启高真空泵(14)和低真空泵(15)，对熔化室(1)，雾化塔(5)，产品收集器(13)进行雾化前的抽真空处理。

2)将氩气汇流排(12)中的氩气通入电弧丝雾化设备及与其相连通的雾化塔(5)和产品收集器(6)，形成气体的循环供应，以保证系统全部处在氩气保护气氛下。

3)向电弧丝雾化设备输入1.0MPa以下的持续稳定的氩气流，5-10s后电弧雾化枪自动开启，丝材被电弧融化并形成稳定向下的液体束流，同时冷却设备(16)通水运行，保证粉末充分雾化后及时在雾化塔(5)中冷却成型。

4)熔融的颗粒被高强气流不断冲散，并在表面张力的作用下球化成型。整个电弧丝雾化过程液滴在极高的温度梯度(106K/m)下迅速冷却，进入冷却阶段骤冷凝固，最终得到球型度良好，符合粒度分布的球型粉末。

5)冷却成型的粉末沿氩气出气孔落入收集室内，继而在氩气保护气氛下进行筛分分级，而排出的氩气经过冷却通道(8)排出至过滤器(9)，而后进入氩气缓冲罐(10)中，以便由气体压缩机(11)压缩后重新后进行新一轮的循环使用。所述的形成稳定的电弧丝雾化成型所需要的压缩氩气流量为3-15slpm，设置电弧丝雾化参数：电压：20-50V，电流：200-1000A，气体压力：0-1.0MPa，出丝控制速度：1-10m/min。

采用多丝大电流电弧雾化制备球型微细粉末的装置所生产的细微球型粉末，能够保证粉末纯度，有效控制粒度分布，减小粉末粘连，改善松装密度，增加流动性，可满足3D打印、注射成型等工艺的使用要求。