一种低熔点合金粉末制备装置的制作方法

本实用新型属于金属粉末制备装置领域，具体涉及一种低熔点合金粉制备装置。

背景技术：

低熔点金属粉末应用于工业材料，如蓄电池所需的铅粉、SMT行业所需的低温焊料焊锡粉、3D打印技术所需的超微金属粉末等，其应用领域不断延伸，对低熔点金属粉末的需求呈现不断增长的态势。目前常见的低熔点金属粉末制备工艺为水雾化、气雾化、超声波雾化、离心雾化以及球磨等。

专利号为ZL201210212549.8，申请日为2012年06月21日，授权公告号为CN102689015B的发明专利，提供了一种金属粉末制备装置及方法，连续生产-320目以下的球形粉体，氧含量≤80ppm。

虽然已解决了一些普遍存在的部分问题，但是仍存在的技术问题是：随着对金属粉末微观要求的不断增加，不同种类金属的成分具有不同的熔点、强度、电性能、硬度等，无法实现同一款设备满足不同种类金属粉末的制备要求；无法获得微观球形度较高的粉末；合金粉末表面氧化而失去金属活性；粉末粒度偏粗且生产效率较低。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种低熔点合金粉制备装置，旨在解决实现同一款设备满足不同种类金属粉末的制备要求；获得微观球形度较高的粉末；提升合金粉末表面金属活性；改善粉末粒度偏粗，提升生产效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低熔点合金粉制备装置，包括熔炼炉、导流管、雾化室、循环水机组、循环风机组、导管、冷却列管、氮气罐、和真空泵，位于作业平台上的熔炼炉通过导流管与安装于双层雾化塔上的储料漏斗相连，储料漏斗通过导流管与雾化室内的雾化盘相连；位于双层雾化塔上方中心的电机穿过双层雾化塔与高频震动发生器相连接，高频震动发生器通过连杆与雾化盘相连，通过电机带动与高频震动发生器连接的雾化盘旋转运动；双层雾化塔上半部分为圆柱形，下半部分为锥形，结构为双层中空，冷却水在中空层内循环进行冷却降温；

雾化室顶壁上设有真空阀、补氧环、充氮气阀和出风阀，雾化室侧壁上设有进风阀，真空阀通过导管与作业平台下方的真空泵相连；补氧环通过导管与作业平台下方氧气罐相连；充氮气阀通过导管与作业平台下方氮气罐相连；出风阀通过冷却列管与作业平台下方的循环风机组相连；开机前先抽真空，再充入氮气；

循环水机组将冷却水通过导管和进水阀注入双层雾化塔中空层，然后通过出水阀和导管返回循环水机组；

循环风机组将氮气风通过冷却列管和进风阀注入雾化室，然后通过出风阀和冷却列管返回循环风机组里；双层雾化塔下方设有的放粉阀；

熔炼炉、电机、循环水机组、循环风机组、氧气罐、氮气罐、和真空泵通过电源与作业平台上的控制电柜相连接。

进一步，所述熔炼炉、导流管、储料漏斗和雾化盘各自设有加热设备和温度测量仪，防止熔融的金属在某一部位凝固或者达不到工艺所需温度导致雾化出现异常波动。

进一步，所述雾化盘上设有刮盘器，刮盘器通过轴承与双层雾化塔外部操作手柄相连，可以在雾化盘表面出现合金覆盖不均匀的状态下，提起放下手柄进行刮盘。

进一步，所述雾化盘为直径为5-10cm特殊合金制作的金属圆盘。

进一步，所述雾化盘边缘按照一定角度上翘呈现U形。

进一步，所述储料漏斗设有高低液位控制系统，高低液位控制系统包括液位报警装置和液位预警装置。

进一步，所述出风阀排出气体中的微粉，进入风机之前通过过滤棉过滤，以免对风机形成损害。

进一步，放料阀为上下两组软连接放粉阀，雾化室内粉末需要取出时，先关闭底部的一级阀门打开顶部的二级阀门，将雾化室内的粉末收集到两级阀门中间，然后关闭顶部的二级阀门打开底部的一级阀门，收集到底部连通的集粉罐内，即可取走合金粉末，全程避免雾化室与外部环境连通，保证雾化室内氧含量处于稳定状态。

进一步，所述雾化室先抽真空，真空度为-0.071—-0.08MPa，然后充入氮气至雾化室内氧含量降至100PPM以下。

进一步，所述储料漏斗内部设有针阀，用来控制熔融金属液体的阀门。

将所有设备所需的参数设定按钮、参数数值显示、动作控制按钮等功能单元，集中集成到控制电柜中，控制点以及重要参数程序保存于PLC控制器的内存以便方便读取，实现同一款设备满足不同种类金属粉末的制备要求。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过PLC编程控制中心设定合金制粉程序，实现同一款设备满足不同种类金属粉末的制备要求的问题；开机前先抽真空，再充入氮气，雾化盘上的合金液体在离心力和循环风的力量下处于循环下落轨迹，粉末行程较大，有足够的时间以及空间进行从液体到固态的转换，氮气循环风大大减少球形粉体从液态转变到固态成型后的表面相互碰撞挤压，在微观状态下的单个球体表面会较为光滑、弧度均匀，出现“沟壑”以及“凹坑”的几率大大降低，可获得粉末粒度分布均匀、粒径从1-100微米、球形度大于96％、氧含量低于50ppm的金属粉末，微观球形度大大提升，解决了获得微观球形度较高的粉末问题；由于雾化室内是惰性气体保护，固体颗粒的表面会在凝固过程中形成一层薄薄的氧化层，保证粉末活性以及流动性的技术要求，解决了金属粉末表面氧化而失去金属活性和粉末粒度偏粗的问题；二级阀门使雾化室与外部隔离，保证粉末收集时雾化室内的氧氮含量平衡，降低了惰性气体的消耗，从而降低了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

1、图1是低熔点合金粉制备装置的结构示意图。

2、图2是低熔点合金粉制备装置的自动控制系统工作原理图。

其中，熔炼炉1，导流管2，储液漏斗3，导流管4，刮盘器5，电机6，连杆7，高频震动发生器8，雾化盘9，雾化室10，中空层11，循环风机组 12，冷却列管13，进风阀14，出风阀15，补氧环16，充氮气阀17，进水阀18，出水阀19，放粉阀20，集粉罐21，控制电柜22，作业平台23，导管24，循环水机组25，真空阀26，导管27，真空泵28，氮气罐29，氧气罐30。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例实施方式进一步详细说明。

实施例1：如图1-2所示，一种低熔点合金粉制备装置，包括熔炼炉1、导流管、雾化室10、循环水机组25、循环风机组12、导管、冷却列管13、氮气罐29和真空泵28，位于作业平台23上的熔炼炉1通过导流管2与安装于双层雾化塔上的储料漏斗3相连，储料漏斗3通过导流管4与雾化室 10内的雾化盘9相连；位于双层雾化塔上方中心的高速电机6穿过双层雾化塔与高频震动发生器8相连接，高频震动发生器8通过连杆7与雾化盘9 相连，通过电机6带动与高频震动发生器8连接的雾化盘9旋转运动；双层雾化塔上半部分为圆柱形，下半部分为锥形，结构为双层中空，冷却水在中空层11内循环进行冷却降温；

雾化室10顶壁上设有真空阀26、补氧环16、充氮气阀17和出风阀15，雾化室10侧壁上设有进风阀14，真空阀26通过导管27与作业平台23下方的真空泵28相连；补氧环16通过导管与作业平台23下方氧气罐30相连；充氮气阀17通过导管与作业平台23下方氮气罐29相连；出风阀15 通过冷却列管与作业平台23下方的循环风机组12相连；开机前先抽真空，再充入氮气；

循环水机组25将冷却水通过导管24和进水阀18注入双层雾化塔中空层 11，然后通过出水阀15和导管返回循环水机组25，冷却水在中空层11内循环进行冷却降温；

循环风机组12将氮气风通过冷却列管13和进风阀14注入雾化室10，然后通过出风阀15和冷却列管返回循环风机组里12；双层雾化塔下方设有放粉阀20，雾化后的合金粉末在密闭的雾化室10内，通过循化氮气风机形成有固定行程的气流，保证雾化后的合金粉末有足够的行程进行冷却成型，不断循环的惰性气体在循环过程中也是一个降温的过程；保证合金雾化后有足够的行程以及冷却时间，从而保证粉末在微观状态下是球形而不是复杂的不规则形状；

熔炼炉1、电机6、循环水机组25、循环风机组12、氧气罐30、氮气罐29、和真空泵28通过电源与作业平台23上的控制电柜22相连接。

开机前先雾化室10先抽真空，然后充入惰性气体，开机后熔炼炉1 将熔融的合金液体通过导管2输送到储液漏斗3，再通过导管4输送到雾化盘9；启动高速电机6带动与高频振动发生器8连接雾化盘9的高速旋转，启动循环水机组25和循环风机组12，雾化盘9上的合金液体在离心力和循环风的力量下处于循环下落轨迹，粉末行程较大，有足够的时间以及空间进行从液体到固态的转换；导入到盘面的合金液体在雾化盘9边缘瞬间雾化成极细微颗粒，由于温度较高，细微的合金颗粒仍旧处于熔融状态，在氮气循环风流中极速冷却成形后形成粒度极小的合金微球，调节氮气吹风角度以及风速大小调节合金微球的规格；在氮气与氧气平衡气体保护氛围中，通过微粒的表面张力作用形成球形体，全过程严格控制极低氧气含量，保证球形粉体含氧低，氧化低合金颗粒在雾化室10中呈现螺旋下落的运行轨迹然后落入放料阀内；雾化室10内充满惰性保护气体氮气，调节雾化室 10内氧气的含量控制粉末表面的氧化层厚度，获得活性极高的粉末，粉末粒度分布均匀，粒径从1-100微米、球形度大于96％、氧含量低于50ppm 的金属粉末；温度降低到熔点后即凝固成固体颗粒，氮气循环风大大减少球形粉体从液态转变到固态成型后的表面相互碰撞挤压，在微观状态下的单个球体表面会较为光滑、弧度均匀，出现“沟壑”以及“凹坑”的几率大大降低，根据目标产品的牌号设定离心雾化盘的转速，提高目标牌号粉末粒度的占比，大大提高粉体的产率，由于系统内部是惰性气体保护，固体颗粒的表面会在凝固过程中形成一层薄薄的氧化层，保证粉末活性以及流动性的技术要求。

所述熔炼炉1、导流管2、储料漏斗3、导流管4和雾化盘9各自设有加热设备和温度测量仪，防止熔融的合金在某一部位凝固或者达不到工艺所需温度导致雾化出现异常波动，温控点，可以根据不同合金不同的熔点设定最佳的温控范围，适合熔点从50℃-400℃度各类合金如铅粉、锡粉、锡铋合金、锡银铜合金、锡铅合金、锡银合金、锡铜合金、锡锌合金等粉末的制备，具有极强的通用型。

所述雾化盘9上设有刮盘器5，刮盘器5通过轴承与双层雾化塔外部操作手柄相连，雾化盘9长时间连续工作表面会逐渐老化，导致粉化效率降低以及金属粉末分布不均匀，刮盘器5根据雾化效果定时进行刮盘操作，在雾化盘9表面出现合金覆盖不均匀的状态下，提起放下手柄进行刮盘，避免了停机检修，节约生产成本。

所述雾化盘9为直径为5-10cm特殊合金制作的金属圆盘。

所述雾化盘9边缘按照一定角度上翘呈现U形。

所述储料漏斗3设有高低液位控制系统，高低液位控制系统包括液位报警装置和液位预警装置。

所述出风阀15排出气体中的微粉，进入风机之前通过过滤棉过滤，以免对风机形成损害。

放料阀20为上下两组软连接放粉阀，雾化室10内粉末需要取出时，先关闭底部的一级阀门打开二级阀门，将雾化室10内的粉末收集到两级阀门中间，然后关闭顶部的二级阀门打开一级阀门，收集到底部连通的集粉罐21内，即可取走合金粉末，全程避免雾化塔与外部环境连通，保证雾化室内氧含量处于稳定状态。

所述雾化室10先抽真空，真空度为-0.071—-0.08MPa，充入100PPM 的氮气将雾化室10内空气排空，通过氧含量分析仪设定数值，达到所需的氧气含量，在生产过程中补氧环16通过氧含量分析仪分析数据均匀补氧，以达到所需的氮氧平衡。

将所有设备所需的参数设定按钮、参数数值显示、动作控制按钮等功能单元，集中集成到控制电柜中，控制点以及重要参数程序保存于PLC控制器的内存以便方便读取，实现同一款设备满足不同种类金属粉末的制备要求。