基于直阻加热非接触式熔炼的金属粉末制备装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及气雾化技术领域，具体而言，涉及一种基于直阻加热非接触式熔炼的金属粉末制备装置。
【背景技术】
[0002]气雾化技术制备的粉末粒度细小、球形度高、氧含量低，目前是生产高性能球形金属粉末的重要方法。
[0003]气雾化技术的生产原理是利用高压气体将高温熔化的金属雾化成细小的金属粉末。
[0004]通常气雾化制粉装置采用坩祸熔炼的方式，即先将金属在坩祸中熔融，再将熔融金属倾倒至导流装置中，从导流孔流出的金属熔液在高压高速气流的作用下迅速弥散形成微细粉末。该技术用于制备低熔点金属粉末是可行的，但是用来制备高熔点、活泼金属粉末还存在难以克服的问题。主要原因是活性较高的熔融金属在高温下与坩祸和导流装置接触后会发生化学反应，导致炉内烧蚀，金属纯度下降，因此无法进行工业生产。例如，钛及钛合金粉末的制备目前尚不能用气雾化技术来实现。
[0005]为了解决上述问题，现有技术中已出现了自悬浮熔炼技术。
[0006]自悬浮熔炼技术(例如，韦建军的学位论文《自悬浮定向流法制备金属与合金纳米微粒及其结构物性的研宄》所公开的技术)可以始终保持熔融金属的非接触状态，但是无法稳定控制熔融金属液的流速，因而不能满足工业化生产需求。
[0007]有鉴于此，特提出本实用新型。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于提供一种基于直阻加热非接触式熔炼的金属粉末制备装置，其可用于高熔点、活泼金属粉末的制备，可以稳定控制熔融金属液的流速，实现生产过程可控化，能够满足工业化生产需求。
[0009]为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案:
[0010]一种基于直阻加热非接触式熔炼的金属粉末制备装置，用于将金属棒制备成金属粉末，其包括:
[0011]真空腔体，所述真空腔体设有抽气口和金属棒出口，所述抽气口连接真空抽气装置；
[0012]设置在所述真空腔体内的一对滚轮，两个所述滚轮的轴向平行，两个所述滚轮的旋转方向相反，且两个所述滚轮的旋转面之间的缝隙与金属棒的直径相匹配；两个所述滚轮的旋转面之间的缝隙与所述金属棒出口相通；
[0013]两端均设有开口的石墨管，所述石墨管的一端与所述金属棒出口连接，另一端依次连接气雾化喷嘴、粉末收集器；
[0014]所述石墨管的外部设有隔热层。
[0015]上述装置与上文所述的基于直阻加热非接触式熔炼的金属粉末制备方法的技术原理相同，具体为:
[0016]启动真空抽气装置抽真空，在真空腔体内，将金属棒的一端穿过两个滚轮之间的缝隙，随着两个滚轮的旋转，金属棒被带动进入石墨管，石墨管通电将金属棒加热熔化，使金属棒的一端形成金属熔包，在持续进料并熔化的过程中，金属熔包不断长大，直到其由于重力作用变成金属液滴向下滴落。其中，控制进料速率和滴落速率一致，则形成稳定持续的金属滴流。当金属液滴通过气雾化喷嘴时，在气流焦点位置附近被高压高速惰性气体冲击打散，迅速弥散并冷却成为微细粉末，粉末落入粉末收集器中。
[0017]上述整个过程全部为非接触状态，控制滚轮的旋转速度即可产生稳定持续的金属液流。
[0018]进一步地，所述真空腔体内还设有进料导套和出料导套；金属棒在两个所述滚轮的带动下，依次穿过所述进料导套、两个所述滚轮之间的缝隙、所述出料导套和所述金属棒出口。
[0019]进一步地，所述进料导套、所述出料导套和所述石墨管的轴线共线。
[0020]进一步地，还包括外部缠绕有线圈的石英玻璃管，所述金属棒出口与所述石墨管通过石英玻璃管连接。
[0021]进一步地，所述线圈设有水冷装置。
[0022]进一步地，所述粉末收集器的底部设有阀门。
[0023]进一步地，所述石墨管内设有温度传感器。
[0024]进一步地，所述真空腔体和粉末收集器均设有观察窗口。
[0025]进一步地，所述真空腔体内设有温度传感器、压力传感器。
[0026]进一步地，所述粉末收集器内设有温度传感器、压力传感器。
[0027]与现有技术相比，本实用新型的有益效果为:
[0028](I)通过进料导套和出料导套约束金属棒，可以对金属棒更精准定位，提高进料效率。
[0029](2)进料导套、所述出料导套和所述石墨管的轴线共线时，可以使金属料处于垂直状态，使后续金属液滴的滴落速度更快，且单位时间内的熔化质量更加均一。
[0030](3)增加外部缠绕有线圈的石英玻璃管，可以在金属棒进入石墨管之前预先加热，加快金属熔化速度，减轻石墨管的加热负担。
[0031](4)水冷装置对线圈起保护作用，可以延长线圈的使用寿命。
[0032](5)粉末收集器的底部设有阀门，方便将产品运出。
[0033](6)石管内、真空腔体内和所述粉末收集器内设置温度传感器或压力传感器，方便实时测量监控。
[0034](7)通过真空腔体和粉末收集器上的观察窗口实现可视化。
【附图说明】
[0035]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0036]图1为实施例2提供的基于直阻加热非接触式熔炼的金属粉末制备装置的结构示意图；
[0037]图2为实施例3提供的基于直阻加热非接触式熔炼的金属粉末制备装置的结构示意图；
[0038]附图标记:
[0039]1-真空腔体；2_滚轮；3_金属棒；4_石墨管；5_隔热层；6_气雾化喷嘴；7_金属液滴；8_粉末收集器；9_金属粉末；10_进料导套；11_出料导套；12-石英玻璃管；13_线圈；14_阀门；15-密封头。
【具体实施方式】
[0040]下面将结合实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0041]实施例1
[0042]一种基于直阻加热非接触式熔炼的金属粉末制备方法，包括下列步骤:
[0043]第一步:使金属棒的一端勾速通过通电石墨区域。
[0044]第二步:所述金属棒在所述通电石墨区域内被加热恪化。
[0045]第三步:熔化的金属在重力作用下持续不断地形成金属液滴。
[0046]第四步:所述金属液滴持续不断地滴入气雾化区域。
[0047]第五步:高压高速惰性气体在所述气雾化区域内将所述金属液滴冲击打散。
[0048]第六步:所述金属液滴被冲击打散后冷却，形成金属粉末。
[0049]上述所有步骤通常在真空条件下进行，这是因为通常金属能与空气中某些成分发生化学反应，组分改变。
[0050]上述方法适用于原材料为金属棒的生产，采用金属棒既容易控制进料的质量，也容易控制进料的速度。
[0051]具体地，使金属棒的一端匀速通过通电石墨区域，在此区域内被加热熔化，后在重力作用下持续不断地形成金属液滴，该金属液滴再持续不断地滴入气雾化区域，在高压高速惰性气体的作用下雾化为金属粉末。其中，调整进料速度(即金属棒的进料速度)，使其适应石墨管内金属液滴的滴落速率，即可获得稳定持续的金属液流，从而获得可控的生产效率，满足工业化生产需求。
[0052]上述方法可以通过多种装置实现，例如以下实施例2和3。
[0053]实施例2
[0054]一种基于直阻加热非接触式熔炼的金属粉末制备装置，如图1所示，包括:
[0055]真空腔体1，所述真空腔体I设有抽气口和金属棒3出口，所述抽气口连接真空抽气装置；
[0056]设置在所述真空腔体I内的一对滚轮2，两个所述滚轮2的轴向平行，两个所述滚轮2的旋转方向相反，且两个所述滚轮2的旋转面之间的缝隙与金属棒3的直径相匹配；两个所述滚轮2的旋转面之间的缝隙与所述金属棒3出口相通；
[0057]两端均设有开口的石墨管4，所述石墨管4的一端与所述金属棒3出口连接，另一端依次连接气雾化喷嘴6、粉末收集器8 ；
[0058]所述石墨管4的外部设有隔热层5。
[0059]该装置是利用石墨管4加热的原理实现熔融。
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