一种制备可控粒度范围金属粉末的旋转离心装置的制作方法

本实用新型涉及3D打印增材制造领域以及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种制备可控粒度范围金属粉末的旋转离心装置。

背景技术：

随着加工技术的发展及革新，粉末材料在汽车、冶金、航天、航空、交通运输、生物医学等领域的应用越来越广泛，尤其是随着3D打印技术的迅猛发展，制造领域对于金属粉末的需求更为迫切。高性能的金属粉末具有流动性好、粒度范围窄、成分均匀等特点，需要采用先进的制备技术才能获得。

目前，国内外生产金属球形粉末的主要方式是雾化法，国内雾化制粉技术水平与国外差距较大，制备的金属粉末粒度范围大，必须经过多次筛分及检验才能得到所需的粒径，生产效率极低，且存在粒度分布不均匀、粉末球形度不佳、颗粒表面存在卫星球以及存在一定数量的空心粉末等缺陷，致使大量高性能金属粉末依赖进口，严重制约国内金属3D打印增材制造行业的发展。

在众多金属粉末制备工艺中，旋转离心法制粉以其独特的粒径尺寸，形貌可控性和较高生产效率，已成为制备金属或合金粉末的一种重要方法。

本实用新型提供的制备可控金属粉末的旋转离心装置可以制备一定粒度范围的金属粉末。

技术实现要素：

本实用新型提出的一种制备可控粒度范围金属粉末的旋转离心装置，解决了现有技术存在的金属粉末粒度范围大，粒度分布不均匀的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种制备可控粒度范围金属粉末的旋转离心装置，包括熔炼坩埚、中间包坩埚、电机，所述熔炼坩埚置于所述中间包坩埚的上方，所述熔炼坩埚靠近所述中间包坩埚的一端设有导流嘴，所述中间包坩埚圆周面上设有尺寸大小不同的流出孔。

进一步的，所述流出孔的孔径范围为15-250um。

进一步的，所述流出孔的沿所述中间包坩埚周向以等距分布的形式布设在所述中间包坩埚圆周面上。

进一步的，所述流出孔距离所述中间包坩埚底部最近的尺寸最小，且沿所述中间包坩埚顶部方向依次增大。

进一步的，所述中间包坩埚底部结构为锥体结构。

进一步的，所述中间包坩埚与所述电机通过轴连接，由所述电机提供所述中间包坩埚旋转的动力。

进一步的，所述电机的转速范围为1000rpm-40000rpm。

进一步的，所述装置处于抽真空至6.63×10^-3Pa，并反充0.06MPa的高纯惰性保护气体的环境。

进一步的，所述保护气体为氩气。

进一步的，所述中间包坩埚顶部设有挡片，用于防止液态金属甩出。

基于上述技术方案，本实用新型通过在中间包坩埚的圆周面上设置尺寸的不同的流出孔，从而制备粒度范围可控的金属粉末，可以解决现有技术存在的金属粉末粒度范围大，粒度分布不均匀的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所提供的可控粒度范围金属粉末的旋转离心装置示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的流出孔局部放大示意图；

附图标记：

1-熔炼坩埚；2-导流嘴；3-中间包坩埚；4-大流出孔；5-中流出孔；

6-小流出孔；7-锥形结构；8-电机。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图2以及文字内容理解本实用新型的内容以及本实用新 型与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本实用新型的一些可选实施例的方式，对本实用新型的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本实用新型提供的任意技术手段进行替换或将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本实用新型实施例提供了一种制备可控粒度范围金属粉末的旋转离心装置。

下面结合图1～图2对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

本实用新型实施例所提供的一种制备可控粒度范围金属粉末的旋转离心装置，其包括熔炼坩埚1、中间包坩埚3、电机8，所述熔炼坩埚1置于所述中间包坩埚3的上方，所述熔炼坩埚1靠近所述中间包坩埚3的一端设有导流嘴2，所述中间包坩埚3圆周面上设有尺寸大小不同的流出孔。

如图1所示，为一种制备可控粒度范围金属粉末的旋转离心装置示意图，包括熔炼坩埚1、中间包坩埚3、电机8，所述熔炼坩埚1置于所述中间包坩埚3的上方，所述熔炼坩埚靠近所述中间包坩埚的一端设有导流嘴2，所述中间包坩埚圆周面上设有尺寸大小不同的流出孔，其中本实施例中以大流出孔4、中流出孔5以及小流出孔6更清楚地表示中间包坩埚圆周面上分布的不同尺寸的流出孔，但实际上，流出孔的尺寸型号并不是仅限于本实施例所提供的这几种型号，而是根据实际生产的需要进行设置。

本实施例的工作过程为将待熔化的金属放入熔炼坩埚1内，将整个装置抽真空至6.63×10^-3Pa，并充入0.06MPa的高纯度惰性保护气体，熔炼坩埚加热将金属熔化为液态金属，待熔化均匀后，通过置于熔炼坩埚1下方，靠近中间包坩埚3的导流嘴2流入，形成稳定的金属射流，优选地，流入到位于中间包坩埚底部的锥形结构7中，中间包坩埚3在电机8的带动下高速旋转，速率增加的金属溶液流至中间包坩埚3圆周面，金属液分别通过大流出孔4、中流出孔5以及小流出孔6甩出，形成金属液滴， 并在表面张力的作用下形成球形，最后冷却凝固成具有高球形度、不同粒度的金属球。其中附图2为本实施例所提到的大流出孔4、中流出孔5以及小流出孔6的局部放大示意图，其中通过不同尺寸的流出孔甩出的金属液滴可形成不同粒度的金属粉末，通过设置流出孔的尺寸范围即可以形成特定粒度范围的金属粉末。

本实用新型的一个实施例中，流出孔的孔径尺寸范围为15-250um，其中该范围是根据不同的金属以及不同的需求进行设置的，优选的，流出孔沿着中间包坩埚3圆周面周向以等距分布的形式布设在中间包坩埚3的圆周面上，通过等距分布的方式设置流出孔的位置，可以使的形成的不同粒度的金属粉末分布也能分布清晰明显。

进一步的，流出孔距离所述中间包坩埚3底部最近的尺寸最小，且沿所述中间包坩埚顶部方向依次增大，即尺寸不同的流出孔是沿着中间包坩埚轴向底部至顶部依次增大，优选的，沿轴向的位置排列也是以等距的方式分布的，其中流出孔尺寸的这种设计主要是与不同位置的金属液滴所获得的离心速度以及液态金属的分布情况有关系。

本实用新型的一个实施例中，中间包坩埚3底部结构为锥形结构7，设置为这种锥形结构可以更好的容置从熔炼坩埚1的导流嘴2喷射出来的液态金属，同时也能使流入中间包坩埚3底部的液体金属更容易获得大的离心速度，促使液态金属更容易形成金属液滴甩出，并在表面张力的作用下形成球形，最后冷却凝固成金属球，从而进一步提高制备金属粉末的生产效率。

其中，中间包坩埚3与电机8通过轴进行连接，通过电机8提供中间包坩埚3高速旋转的动力，从而产生足以让金属液滴甩出中间中间包坩埚3圆周面上液体流出孔的离心力；具体的，电机的转速可在1000rpm-40000rpm范围内进行调节，以适应不同流动性能的液态金属，例如，当某液态金属的流动性较好时，金属液滴甩出所需的离心力相对较小，故此时可以将电机的转速设置为一个相对较小的值，比如5000rpm，而当某液态金属的流动性较差时，金属液滴甩出所需的离心力相对较大，故此时可以将电机的转速设置为一个相对较小的值，比如30000rpm，由此，根据液态金属不同的流动性能，对电机的转速进行调节，可以实现节能的功效。

在本实用新型提供的实施例所提供的可控粒度范围金属粉末的旋转离心装置，通过在中间包坩埚的圆周面上设置尺寸的不同的流出孔，从而制备粒度范围可控的金属粉末，可以解决现有技术存在的金属粉末粒度范围大，粒度分布不均匀的技术问题。

上述本实用新型所公开的任意技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了″第一″、″第二″等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：″第一″、″第二″的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

另外，上述本实用新型公开的任意技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任意部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。