一种金属雾化制粉用化合塔室的制作方法

本发明涉及一种粉末冶金设备，尤其是涉及一种金属雾化制粉用化合塔室。

背景技术：

近年来的“3D打印”等增材制造方法备受人们关注，它无需通过锻造、车铣刨磨等工序便可直接生产出金属制品，大大降低了能耗，节约了材料。而金属注射成形力一法、选择性激光熔化方法和选择性激光烧结方法都属于增材制造，适宜于形状复杂的粉末冶金小零件的生产。这些方法对金属粉末的形貌、粒度分布、氧含量等均有较高的要求，而气雾化方法生产的金属粉末能够满足这些要求。由于气雾化制粉特定的反应条件，故，用于金属雾化制粉的设备对其结构和材质具有特殊要求。

CN 204818071 U 公开了一种制备增材制造用金属球形粉末的装置，包括：真空熔炼室，用于在预设真空度下对原料进行熔炼，获得金属溶液；高压雾化室，与真空熔炼室连接，且位于真空熔炼室下部，用于对金属溶液进行雾化，获得雾化粉末；冷却塔，与高压雾化室连接，且位于高压雾化室下部，用于对雾化粉末进行冷却，获得增材制造用金属球形粉末；气流分级室，与冷却塔连接，用于对增材制造用金属球形粉末进行筛分。该装置中的高压雾化室并没有给出其具体结构及其使用材质，也不知道是否能满足金属雾化反应对高温和气密性的要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单，制作成本低、耐高温且气密性良好的金属雾化制粉用化合塔室。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种金属雾化制粉用化合塔室，包括化合塔壳体和安装在其内部的化合反应腔室；所述化合反应腔室由外表面涂覆有高温防氧化涂层的碳-碳复合材料制作，化合反应腔室的顶端设有与雾化喷盘连接的连接腔室，其底部设有下漏管；靠近下漏管一侧还设有进气管；所述连接腔室与化合反应腔室的连接处设有排气嘴，化合反应腔室的侧壁设有扶正组件。

进一步，所述碳-碳复合材料的耐温性≥2000℃，优选，碳-碳复合材料的耐温性≥2500℃。

进一步，所述高温防氧化涂层采用可在温度≥1700℃下使用的石墨高温防氧化涂料涂覆而成，其厚度为2~5mm。

当高温防氧化涂层的厚度小于2mm时，其对化合反应腔室的主体制作材料的碳-碳复合材料的防氧化性能较差，导致化合反应腔室的主体易被气化反应气体氧化而被损坏，缩短其使用寿命；当高温防氧化涂层的厚度大于5mm时，其对化合反应腔室的主体制作材料的碳-碳复合材料的防氧化性能趋于稳定，且随着涂层厚度的增加，化合反应腔室的制作成本相应增大。

进一步，所述连接腔室呈圆锥台状。

进一步，所述扶正组件采用由外至内依次为石墨、陶瓷和不锈钢的复合材料制作。

进一步，所述化合反应腔室底部还设有用于固定的支撑件，支撑件的底部设有限位圈。

进一步，所述进气管处设有由陶瓷纤维浸入石墨乳液，经特殊工艺处理的不锈钢增强浸石墨陶瓷纤维制作的密封螺钉。

进一步，所述下漏管和进气管采用细颗粒石墨制作，排气嘴采用高纯石墨制作。

本发明一种金属雾化制粉用化合塔室的工作原理及使用方法是：化合反应腔室通过扶正组件和其底部的支撑件固定在化合塔壳体内；从进气管向化合反应腔室内充入金属雾化制粉所需的气化反应气体（如O₂、CO₂或N₂），气体从下至上逐步与从化合反应腔室顶部下降的金属粉末发生气化反应，将经等离子雾化后的金属粉末氧化或碳化或氮化成所需的特定金属粉末，然后，充分反应形成稳定的金属氧化物或金属碳化物或金属氮化物，从下漏管进入冷却系统冷却，而反应后的气体连同反应后的粉末经气化反应腔室下方的布袋后被风机抽走，当化合反应腔室内的压力超过设定的最高压力时，化合反应腔室顶部的排气嘴打开进行泄压。

化合反应腔室采用外表面涂覆有高温防氧化涂层的碳-碳复合材料制作，使化合反应腔室能满足金属雾化制粉过程中气粉化合反应的高温要求，且其表面的高温防氧化涂层高效避免了化合反应腔室内用于金属粉末气化反应所需气体（尤其气化反应气体为氧气时）对化合反应腔室制作材料中碳-碳复合材料的氧化，延长了化合反应腔室的使用寿命，且化合反应腔室可耐受2500℃以上的高温，能满足金属雾化制粉气化反应的高温要求，且其表层的防氧化涂层加强了化合反应腔室的整体密封性能，能进一步确保化合反应腔室内反应后得到高纯度的金属粉末。

扶正组件采用由外至内依次为石墨、陶瓷和不锈钢的复合材料制作，满足了对化合反应腔室的支撑强度，且能耐受化合反应强度的高温，且其的隔热性能较好，降低了高温对反应塔壳体的损坏，延长了设备的使用寿命。

本发明一种金属雾化制粉用化合塔室的有益效果：结构简单，制作成本低、采用多种材质复合制作的化学反应腔室，其耐高温性能良好；扶正组件采用由外至内依次为石墨、陶瓷和不锈钢的复合材料制作；其耐高温和隔热性能良好，其下漏管和进气管采用细颗粒石墨制作，排气嘴采用高纯石墨制作，确保了化合反应腔室的气密性良好。

附图说明

图1—为一种金属雾化制粉用化合塔室的结构示意图；

图2—为图1中化合反应腔室的立体示意图；

图3—为图1中化合反应腔室的俯视图；

图4—为图2中A-A截面剖视图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

参照图1~4：一种金属雾化制粉用化合塔室，包括化合塔壳体2和安装在其内部的化合反应腔室1；所述化合反应腔室1由外表面涂覆有高温防氧化涂层的碳-碳复合材料制作，化合反应腔室1的顶端设有与雾化喷盘连接的连接腔室11，其底部设有下漏管15；靠近下漏管15一侧还设有进气管14；所述连接腔室11与化合反应腔室1的连接处设有排气嘴12，化合反应腔室1的侧壁设有扶正组件13。

所述碳-碳复合材料的耐温性≥2000℃。

所述高温防氧化涂层采用可在温度≥1800℃下使用的石墨高温防氧化涂料涂覆而成，其厚度为3mm。该高温防氧化涂层可选用采购自北京志盛威华化工有限公司生产的石墨高温防氧化涂料（型号ZS-1021）。

所述连接腔室11呈圆锥台状。

所述扶正组件13采用由外至内依次为石墨、陶瓷和不锈钢的复合材料制作。

所述化合反应腔室1底部还设有用于固定的支撑件16，支撑件16的底部设有限位圈17。

所述进气管14处设有由陶瓷纤维浸入石墨乳液，经特殊工艺处理的不锈钢增强浸石墨陶瓷纤维制作的密封螺钉。所述密封螺钉的制作材料购自慈溪市高远密封件有限公司。

所述下漏管15和进气管14采用细颗粒石墨制作，排气嘴12采用高纯石墨制作。

实施例2

与实施例1相比，本实施例一种金属雾化制粉用化合塔室存在以下不同：

所述碳-碳复合材料的耐温性≥2500℃。

所述高温防氧化涂层采用可在温度≥2000℃下使用的石墨高温防氧化涂料涂覆而成，其厚度为5mm。

本发明一种金属雾化制粉用化合塔室的工作原理及使用方法是：化合反应腔室1通过扶正组件13和其底部的支撑件16固定在化合塔壳体2内；从进气管14向化合反应腔室1内充入金属雾化制粉所需的气化反应气体（如O₂、CO₂或N₂），气体从下至上逐步与从化合反应腔室1顶部下降的金属粉末发生气化反应，将经等离子雾化后的金属粉末氧化或碳化或氮化成所需的特定金属粉末，然后，充分反应形成稳定的金属氧化物或金属碳化物或金属氮化物，从下漏管15进入冷却系统冷却，反应后的气体连同反应后的粉末经气化反应腔室1下方的布袋后被风机抽走，当化合反应腔室1内的压力超过设定的最高压力时，化合反应腔室顶部的排气嘴12打开进行泄压。

化合反应腔室1采用外表面涂覆有高温防氧化涂层的碳-碳复合材料制作，使化合反应腔室1能满足金属雾化制粉过程中气粉化合反应的高温要求，且其表面的高温防氧化涂层高效避免了化合反应腔室1内用于金属粉末气化反应所需气体（尤其气化反应气体为氧气时）对化合反应腔室1制作材料中碳-碳复合材料的氧化，延长了化合反应腔室1的使用寿命。

扶正组件13采用由外至内依次为石墨、陶瓷和不锈钢的复合材料制作，满足了对化合反应腔室1的支撑强度，且能耐受化合反应强度的高温，且其的隔热性能较好，降低了高温对反应塔壳体的损坏，延长了设备的使用寿命。

本发明一种金属雾化制粉用化合塔室，根据金属雾化制粉工艺所需的气化反应条件，所述高温防氧化涂层的厚度还可以为2mm、2.5mm、4mm或4.5mm；以上技术特征的改变，本领域的技术人员通过文字描述可以理解并实施，故不再另作附图加以说明。