一种制备球形金属粉末的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于粉末冶金技术领域，具体涉及到一种制备球形金属粉末的装置，包括金属棒料，其设置在制粉炉体的顶部中心位置，所述金属棒料包括连接端和自由端，所述连接端位于所述制粉炉体的外部，所述自由端位于所述制粉炉体的内部；至少一杆等离子枪，其设置在所述金属棒料的周围，且与所述金属棒料呈预定角度；旋转盘，其设置在所述金属棒料的正下方；其中，所述制粉炉体内充满惰性气体。本实用新型提供的一种制备球形金属粉末的装置，其结构简单，运行成本及能耗低，所制备的球形金属粉末的球形度高、粒径细小、纯净度高。
【专利说明】
一种制备球形金属粉末的装置
技术领域
[0001]本实用新型属于粉末冶金技术领域，具体涉及到一种制备球形金属粉末的装置。 【背景技术】
[0002]高质量球形金属粉末是粉末冶金近净成形、注射成型、热喷涂、3D打印及电子封装等生产领域所必需的重要原料，是最后产品质量的重要基础。随着注射成型、热喷涂、3D打印等技术的快速发展，上述领域对金属粉末原料的粒度、纯净度和形貌等性能要求逐步提高，并推动粉末制备向高纯净度、窄粒径分布、高效率和低成本方向发展。
[0003]目前，球形金属粉末制备主要采用雾化技术，包括气体雾化和离心雾化。
[0004]其中，气体雾化以高速气流将液态金属流破碎成小液滴并凝固成粉末的过程，但是气体雾化法制备的金属粉末粒度分布宽，空心粉较多并存在卫星颗粒，其设备庞大，消耗气体量大，生产成本较高。
[0005]离心雾化法是借助旋转所产生的离心力将熔化液滴甩出并冷凝而得到球形粉末， 主要有等离子旋转电极雾化及旋转圆盘雾化制粉技术，等离子旋转电极法是以等离子束将高速旋转金属料棒前端熔化，然后依靠金属棒料高速旋转的离心力甩出熔化液滴，并雾化冷却为粉末，由于金属棒料转速的限制，该技术所制备的金属粉末粒度较粗，一般大于i〇〇y m;旋转圆盘雾化制粉技术是将熔化的金属液滴倾倒到高速旋转的圆盘上，然后利用高速旋转的圆盘产生离心力甩出金属液滴，雾化粉末，但该技术中首先要制备熔化金属液流，目前该技术多采用感应熔炼得到熔化金属，其能耗较高，且多用于制备低熔点金属粉末。
[0006]为了解决上述问题，本实用新型提供了一种制备球形金属粉末的装置，其制备的球形金属粉末的球形度高、粒径小、纯净度高。【实用新型内容】
[0007]本实用新型的一个目的是解决至少一个上述问题或缺陷，并提供至少一个后面将说明的优点。
[0008]本实用新型还有一个目的是提供了一种制备球形金属粉末的装置，其结构简单、 设计合理且运行成本低，能耗低。
[0009]本实用新型还有一个目的是提供了一种制备球形金属粉末的装置，其制备的球形金属粉末的球形度高、粒径小、纯净度高。
[0010]本实用新型还有一个目的是提供了一种制备球形金属粉末的装置，其采用等离子枪发生超高温等离子弧作为熔化金属热源，其能量密度大，利用率高，从而减小能耗，降低了生产成本。
[0011]本实用新型再有一个目的是提供了一种制备球形金属粉末的装置，其能够使得制备的球形粉末材料的种类广泛。
[0012]为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，本实用新型提供了一种制备球形金属粉末的装置，包括:
[0013]金属棒料，其设置在制粉炉体的顶部中心位置，所述金属棒料包括连接端和自由端，所述连接端位于所述制粉炉体的外部，所述自由端位于所述制粉炉体的内部；
[0014]至少一杆等离子枪，其设置在所述金属棒料的周围，且与所述金属棒料呈预定角度；
[0015]旋转盘，其设置在所述自由端的正下方；
[0016]其中，所述制粉炉体内充满惰性气体。
[0017]在惰性气体的环境下，本实用新型采用等离子枪产生的等离子弧熔化金属棒料， 产生的金属熔滴落到高速旋转的转盘上，利用离心力甩出分散熔滴后冷却形成金属细粒径粉末。
[0018]优选的是，所述至少一杆等离子枪为两杆等离子枪，所述两杆等离子枪分别设置在所述金属棒料的两侧，所述两杆等离子枪分别与所述金属棒料呈预定角度；
[0019]其中，所述两杆等离子枪的能量提供装置为两个电源。[0〇2〇] 所述等离子枪在所述制粉炉体上部偏离中心位置为200-300mm。[〇〇21]优选的是，所述预定角度为30-60°。[〇〇22]优选的是，所述预定角度为45°。[〇〇23]优选的是，还包括旋转进给机构，旋转杆及旋转驱动机构，所述旋转进给机构与所述连接端固定连接，所述旋转杆的上端部穿过所述制粉炉体的底部中心位置与所述旋转盘固定连接，所述旋转杆的下端与所述旋转驱动机构连接;所述旋转进给机构为电机、丝杆、 导轨、滑块构成；
[0024]其中，所述旋转杆上套设一旋转动密封，所述旋转动密封位于所述制粉炉体的底部中心位置，所述金属棒料与所述制粉炉体的顶部中心位置处设置一动密封；
[0025]其中，所述旋转驱动机构的转速为40000r/min?60000r/min。[0〇26] 其中，所述旋转进给机构的转速为60-80r/min，进给速度为2-5mm/s。[〇〇27]优选的是，还包括:真空组件，其设置在所述制粉炉体的顶部一侧，所述真空组件包括真空机组，第一管道及缓冲罐，所述第一管道与所述制粉炉体贯通，所述真空机组通过所述第一管道连接至所述制粉炉体的顶部一侧，所述缓冲罐设置在所述第一管道上;惰性气瓶，其通过第二管道连接至所述制粉炉体的顶部另一侧。[〇〇28]优选的是，所述惰性气瓶提供的所述惰性气体为氩气或者氦气。[〇〇29]所述惰性气瓶内部充入的高纯惰性气体为Ar气或He气，所述高纯惰性气体的质量纯度不小于99.999 %。
[0030]优选的是，所述制粉炉体的底部中心位置将所述制粉炉体的底壁分成两块向下倾斜的出粉板，所述出粉板向下倾斜的一端的边缘向下延伸形成竖直板，所述竖直板与所述制粉炉体的侧壁形成出粉口，所述出粉口上连接有出粉阀，所述出粉口的下端设置有收粉桶。
[0031]优选的是，所述金属棒料的直径为30-80mm，长度300-2000mm。[0〇32 ]优选的是，所述金属棒料的直径为60mm，长度为1000mm，所述旋转驱动机构的转速为5500〇1'/1]1；[11，所述旋转进给机构的转速为7〇1'/1]1；[11，进给速度为31111]1/8。
[0033] 选取直径60mm和长度1000mm的所述金属棒料，在转速55000r/min和所述旋转进给机构的转速为70r/min，进给速度为3mm/s的条件下，制取的金属粉末颗粒粒径细小，颗粒均匀，流动性好。
[0034]本实用新型的有益效果
[0035]1、本实用新型提供的一种制备球形金属粉末的装置，其采用的等离子枪发生超高温等离子弧作为熔化金属热源，其能量密度高，能量利用率高。
[0036]2、本实用新型提供的一种制备球形金属粉末的装置，其制备的球形粉末材料种类广泛，扩大了应用范围。
[0037]3、本实用新型提供的一种制备球形金属粉末的装置，其通过使用旋转盘，配合等离子枪，使得制备粉末的粒径细小，颗粒均匀，流动性好。
[0038]4、本实用新型提供的一种制备球形金属粉末的装置，其原料熔化及雾化制粉均在惰性气氛下，保证所制备金属粉末的低氧高纯净。[〇〇39]5、本实用新型提供的一种制备球形金属粉末的装置，其结构简单，设计合理，实用性强，具有市场竞争力。【附图说明】
[0040]图1为本实用新型所述制备球形金属粉末的装置结构示意图。【具体实施方式】
[0041]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0042]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或者多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0043]如图1所示，本实用新型提供了一种制备球形金属粉末的装置，包括:[〇〇44]金属棒料2，其设置在制粉炉体1的顶部中心位置，所述金属棒料2包括连接端和自由端，所述连接端位于所述制粉炉体的外部，所述自由端位于所述制粉炉体的内部；
[0045]至少一杆等离子枪3,其设置在所述金属棒料2的周围，且与所述金属棒料2呈预定角度；[〇〇46]旋转盘10，其设置在所述自由端的正下方；
[0047]其中，所述制粉炉体1内充满惰性气体。
[0048]在惰性气体的环境下，本实用新型采用等离子枪产生的等离子弧熔化金属棒料， 产生的金属熔滴落到高速旋转的转盘上，利用离心力甩出分散熔滴后冷却形成金属细粒径粉末。制成的金属粉末粒径细小，颗粒均匀，流动性好，而且制成的金属粉末低氧高纯净。
[0049]在上述情况的基础上，再一个实施例，所述至少一杆等离子枪为两杆等离子枪3， 所述两杆等离子枪3分别设置在所述金属棒料2的两侧，所述两杆等离子枪3分别与所述金属棒料2呈预定角度;其中，所述两杆等离子枪3的能量提供装置为两个电源6。所述等离子枪3在制粉炉体1上部偏离中心位置为260mm。
[0050]本实用新型采用所述等离子枪3发生超高温等离子弧作为熔化金属热源，其能量密度高，能量利用率大，从低熔点金属铝到高温合金及铌、钼及合金等难熔金属，使用范围广。[0051 ]在上述实施例的基础上，再一个实施例，所述预定角度为30-60°。
[0052]在上述实施例的基础上，又一个实施例，所述预定角度为45°。[〇〇53]在上述实施例的基础上，再一个实施例，还包括旋转进给机构8,旋转杆12及旋转驱动机构11，所述旋转进给机构8与所述连接端固定连接，所述旋转杆12的上端部穿过所述制粉炉体1的底部中心位置与所述旋转盘10固定连接，所述旋转杆12的下端与所述旋转驱动机构11连接；[OOM] 其中，所述旋转进给机构的转速为60-80r/min，进给速度为2-5mm/s。
[0055]其中，所述旋转杆12上套设一旋转动密封9,所述旋转动密封9位于所述制粉炉体1 的底部中心位置，所述金属棒料2与所述制粉炉体1的顶部中心位置处设置一动密封7; [〇〇56] 其中，所述旋转驱动机构11的转速为40000-60000r/min。[〇〇57]所述旋转驱动机构11高速旋转，通过所述旋转杆12带动所述旋转盘10高速旋转， 从而使得制备的粉末粒径细小，颗粒均匀，流动性好。
[0058]在上述实施例的基础上，再一个实施例，还包括:真空组件，其设置在所述制粉炉体1的顶部一侧，所述真空组件包括真空机组4,第一管道17及缓冲罐18,所述第一管道17与所述制粉炉体1贯通，所述真空机组4通过所述第一管道17连接至所述制粉炉体1的顶部一侧，所述缓冲罐18设置在所述第一管道17上;惰性气瓶5，其通过第二管道16连接至所述制粉炉体1的顶部另一侧。
[0059]所述真空机组4对所述制粉炉体1内部进行抽真空，达到预设真空后，关闭真空机组，然后，所述惰性气瓶通过所述第二管道16对所述制粉炉体1内部充入惰性气体，所述惰性气体的质量纯度大于或者等于99.999%，所述金属棒料2熔化及雾化制粉流程均在惰性气氛下，保证所制备粉末的低氧高纯净。
[0060]再一个实施例，所述惰性气瓶5提供的所述惰性气体为氩气或者氦气。
[0061]再一个实施例，所述制粉炉体1的底部中心位置将所述制粉炉体1的底壁分成两块向下倾斜的出粉板15,所述出粉板15向下倾斜的一端的边缘向下延伸形成竖直板，所述竖直板与所述制粉炉体1的侧壁形成出粉口 19，所述出粉口 19上连接有出粉阀13，所述出粉口 19的下端设置有收粉桶14。
[0062]冷凝后的球形金属粉末经过所述出粉板15和所述出粉口 19流入所述收粉桶14中， 对制备出的球形金属粉末进行收集。
[0063]再一个实施例，本实用新型选择所述旋转进给机构的转速为70r/min，进给速度为 3mm/s，所述旋转驱动机构的转速为55000r/min，所述金属棒料为直径60mm和长度1000mm的铌金属棒料，在此条件下，制备出直径小于45wii的铌金属粉末颗粒占钼金属粉末颗粒总量的45%，制粉效果好。
[0064]制粉开始时，通过所述旋转进给机构8把所述金属棒料2穿过所述制粉炉体1的顶部中心位置出的动密封7,送入制粉炉体1中，对所述制粉炉体1进行抽真空，冲入氩气或者氦气惰性气体，启动高速旋转驱动机构11驱动所述旋转盘10旋转，然后等离子枪3发生高温等离子弧作用到所述金属棒料2的自由端，熔化的金属棒料2形成金属熔体，落入到所述旋转盘10,经旋转盘10高速离心，冷凝成球形金属粉末，通过所述出粉板15,落入到收粉桶14 内。
[0065]本实用新型在长期实验过程中，还选择了铝金属棒料，钼合金金属棒料等其他金属棒料进行实验，制备出的粉末颗粒直径小于45wii的颗粒占总粉末颗粒的20 %以上，制粉效果好，具有很好的市场竞争力。
[0066]本实用新型还有其他供选择的实施例，这里就不再做详细说明。
[0067]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言， 可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种制备球形金属粉末的装置，其特征在于，包括:金属棒料，其设置在制粉炉体的顶部中心位置，所述金属棒料包括连接端和自由端，所 述连接端位于所述制粉炉体的外部，所述自由端位于所述制粉炉体的内部；至少一杆等离子枪，其设置在所述金属棒料的周围，且与所述金属棒料呈预定角度；旋转盘，其设置在所述自由端的正下方；其中，所述制粉炉体内充满惰性气体。2.如权利要求1所述的制备球形金属粉末的装置，其特征在于，所述至少一杆等离子枪 为两杆等离子枪，所述两杆等离子枪分别设置在所述金属棒料的两侧，所述两杆等离子枪 分别与所述金属棒料呈预定角度；其中，所述两杆等离子枪的能量提供装置为两个电源。3.如权利要求2所述的制备球形金属粉末的装置，其特征在于，所述预定角度为30-60。。4.如权利要求3所述的制备球形金属粉末的装置，其特征在于，所述预定角度为45°。5.如权利要求1至4中任意一项所述的制备球形金属粉末的装置，其特征在于，还包括 旋转进给机构，旋转杆及旋转驱动机构，所述旋转进给机构与所述连接端固定连接，所述旋 转杆的上端部穿过所述制粉炉体的底部中心位置与所述旋转盘固定连接，所述旋转杆的下 端与所述旋转驱动机构连接；其中，所述旋转杆上套设一旋转动密封，所述旋转动密封位于所述制粉炉体的底部中 心位置，所述金属棒料与所述制粉炉体的顶部中心位置处设置一动密封；其中，所述旋转驱动机构的转速为40000-60000r/min;其中，所述旋转进给机构的转速为60-80r/min，进给速度为2-5mm/s。6.如权利要求5所述的制备球形金属粉末的装置，其特征在于，还包括:真空组件，其设置在所述制粉炉体的顶部一侧，所述真空组件包括真空机组，第一管道 及缓冲罐，所述第一管道与所述制粉炉体贯通，所述真空机组通过所述第一管道连接至所 述制粉炉体的顶部一侧，所述缓冲罐设置在所述第一管道上；惰性气瓶，其通过第二管道连接至所述制粉炉体的顶部另一侧。7.如权利要求6所述的制备球形金属粉末的装置，其特征在于，所述惰性气瓶提供的所 述惰性气体为氩气或者氦气。8.如权利要求7所述的制备球形金属粉末的装置，其特征在于，所述制粉炉体的底部中 心位置将所述制粉炉体的底壁分成两块向下倾斜的出粉板，所述出粉板向下倾斜的一端的 边缘向下延伸形成竖直板，所述竖直板与所述制粉炉体的侧壁形成出粉口，所述出粉口上 连接有出粉阀，所述出粉口的下端设置有收粉桶。9.如权利要求8所述的制备球形金属粉末的装置，其特征在于，所述金属棒料的直径为 30_80mm，长度 300-2000mm。10.如权利要求9所述的制备球形金属粉末的装置，其特征在于，所述金属棒料的直径 为60mm，长度为1000mm，所述旋转驱动机构的转速为55000r/min，所述旋转进给机构的转速 为70r/min，进给速度为3mm/s。
【文档编号】B22F9/10GK205599920SQ201620296876
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】贺卫卫, 陈斌科, 向长淑, 朱纪磊, 凤治华, 王超, 黄瑜, 苏腾飞
【申请人】西安赛隆金属材料有限责任公司