一种采用射频等离子制备球形粉末的装置及方法

1.本发明涉及材料制备技术领域，特别是涉及一种采用射频等离子制备球形粉末的装置及方法。


背景技术：

2.随着增材制造(3d打印)、注射成型、热喷涂等技术的蓬勃发展，高质量的球形难熔金属粉末及活泼金属粉末都是这些领域必须的重要原料，球形难熔及活泼金属粉末生产在整个产品生产流程中的关系日益重大。对于钨、钼、钽、铌等较高熔点的难熔金属，以及钛及钛合金等既活泼且高熔点的金属或合金，很难用常规的熔炼及气雾化方法来获得高质量的球形粉末。
3.目前，可规模化生产高质量球形难熔及活泼金属粉末的技术主要有等离子旋转电极法(prep)、感应熔炼惰性气体雾化技术(piga、eiga)、等离子火炬雾化法(pa)、射频等离子球化法(rf)等。
4.射频等离子制粉(rf)采用射频制备筒对原料进行加热，有其它方法无法比拟的等离子体温度高、无电极污染等优点。其以金属粉末为原料，经过等离子高温熔化后，液滴在表面张力作用下收缩成球并随后凝固，可以得到球形度很好的球形粉末。其缺点是原材料必须为不规则粉末，粉末纯度、粒度受原料本身限制，部分钛合金粉末无法破碎得到。
5.丝材等离子制粉(plasma atomization，pa)通过专用送料机构以一定速率送入金属原料(一般是金属丝线)，在炉体顶部多个对称安装的等离子火炬产生的聚焦等离子射流作用下原料迅速分散成超细液滴或气雾，并在沉积过程中与冷却用的惰性气体发生热交换，凝固得到近球形粉体。如申请号为cn107199345a公开了一种高纯度微细球形钛粉制备方法及其装置、公告号为cn206912255u的专利公开了一种基于等离子体雾化技术的金属粉末制备装置，均采用丝材等离子雾化制粉的方式制作金属粉末。
6.与传统制粉技术相比较，等离子雾化制粉技术没有采用常用的水或者气体介质流粉碎液流，而是采用热等离子体，这可以避免熔融液滴因快速冷却而造成的球形度不高的问题。此外，这种方法不需要使用传统陶瓷坩埚，适合所有能熔化的金属材料制粉，尤其是含钛的对坩埚造成污染的高活性金属材料。但是其传热效率低、产量低，无法调控粉末成分，粉末粒度可调节范围小。
7.等离子旋转电极制粉(prep)以金属或合金制成自耗电极，其端面受电弧加热而熔融为液体，通过电极高速旋转的离心力将液体抛出并粉碎为细小液滴，继之冷凝为粉末的制粉方法以高温等离子束流熔融高速旋转的金属棒料前端，依靠棒料高速旋转的离心力分散甩出熔融液滴，熔融液滴再依靠表面张力缩聚成球状，并在冷凝过程中固化。由于目前应用的等离子枪功率有限，且采用的原料多为直径50～80mm的金属棒料，所以现有等离子旋转电极制粉技术可以进行钛合金、镍基合金及钴基合金的旋转雾化制粉，但无法对更高熔点的钨、钼、钽、铌基金属及合金进行旋转雾化制粉。此外，等离子旋转电极制粉技术中金属棒料的转速一般在20000r/min以内，无法提供更高的金属熔滴分散雾化的离心力，因此，该
技术制备的球形粉末粒度一般较粗，如钛及钛合金粉末，绝大多数粒度在100～250μm之间，50μm以下粒径的粉末收得率极低。


技术实现要素：

8.本发明的目的是：提供一种采用射频等离子制备球形粉末的装置，以解决现有技术中难熔、活泼合金冶炼难以获得低杂质含量球形粉末的问题。
9.为了实现上述目的，本发明提供了一种采用射频等离子制备球形粉末的装置，包括制备筒、进料系统、等离子流发生系统和收集罐，所述等离子流发生系统内设置有进气通道，所述进气通道与所述制备筒的顶端连通；
10.所述进料系统包括送丝机、振动器和可编程直流电源，所述可编程直流电源用于与两组丝材电连接以使丝材带相异电性，所述送丝机用于向所述制备筒内输送两组电性相异的丝材，两组带相异电性的丝材用于在所述制备筒内的等离子射流中短接形成电弧，所述振动器布置在各个丝材的进料路径上以振动所述送丝机输送的丝材；
11.所述收集罐包括罐体和反吹管，所述罐体布置在所述制备筒的底部，所述反吹管布置在所述罐体内。
12.优选地，所述制备筒的侧壁上设置有两个进料口，两组所述丝材与两个所述进料口一一对应穿过，所述送丝机沿上下方向对称布置有两组，两组所述送丝机与两组所述丝材一一对应。
13.优选地，所述振动器包括超声振子和供所述丝材穿过的套管，所述超声振子对称布置在所述套管的中心线的两侧，所述超声振子与所述可编程直流电源连接。
14.优选地，所述反吹管包括中空的外管和设置在所述外管顶端的锥形头，所述外管与所述锥形头上均离散设置有若干个反吹口。
15.优选地，所述反吹管于所述罐体内布置有多个，各所述反吹管沿所述罐体的周向间隔布置。
16.优选地，所述外管内还设置有用于输送冷却剂的冷却管，所述冷却管用于冷却所述反吹管内的反吹气流。
17.优选地，所述冷却管螺旋布置在所述外管内，所述冷却管绕所述外管的中心线螺旋布置。
18.优选地，所述等离子流发生系统包括等离子发生器和陶瓷管，所述陶瓷管内布置有与所述等离子流发生系统连接的线圈，所述陶瓷管的内孔形成所述进气通道。
19.优选地，所述制备筒的顶端还设置有进气管，所述进气管与所述陶瓷管连通，所述制备筒内还设置有拉瓦尔喷嘴，所述拉瓦尔喷嘴、所述进气管与所述陶瓷管同轴布置。
20.优选地，所述制备筒上还布置有高速摄像系统，所述高速摄像系统朝向所述制备筒内的丝材布置。
21.本发明还提供了一种采用射频等离子制备球形粉末的方法，应用上述任一技术方案所述的采用射频等离子制备球形粉末的装置，包括以下步骤，
22.步骤一，进行制备前准备，制作丝材并卷制成盘后布置在送丝机上，同时对制备筒进行抽真空，然后在制备筒内充入保护气；
23.步骤二，启动等离子发生器，在制备筒内建立稳定的射频感应等离子射流，向制备
筒内输入中心气，使等离子体保持稳定，在等离子球化过程中通入鞘气和辅助气；
24.步骤三，通过送丝机向制备筒内输入步骤一中的丝材，同时启动振动器；
25.步骤四，启动可编程直流电源，设置可编程直流电源的输出电压、输出电流和输出频率，两组丝材短接并产生电弧，使丝材融为液滴，等离子射流将液滴击碎雾化并在液体表面张力的作用下凝聚成球状后落入收集罐中；
26.步骤五，先对收集罐的罐体底部收集粉末，再启动反吹管反吹使罐体内壁上的粉末脱落，收集得到纳米粉末。
27.优选地，步骤一中，丝材采用成品材料，或者将块锭状坯料通过模具拉拔为需要直径的丝材，对丝材进行表面除杂及除氧化层处理，并卷制呈盘状。
28.优选地，步骤一中，丝材的直径范围为1mm～10mm。
29.优选地，步骤一中，抽真空时将制备筒的真空度抽至10
－1
pa～10
－3
pa，并保证装置的漏气率小于0.005pa
·
l/s。
30.优选地，步骤一中，在制备筒内充入惰性气体或者氮气作为保护气，充入保护气后调整制备筒内的压力范围为－50kpa～+50kpa。
31.优选地，步骤二中，启动等离子发生器时，设置等离子发生器的反应室的起始压力为2.0psia，陶瓷管内的线圈加载电压为7.0kv，此时等离子发生器的功率为30.0kw，起弧完成后增加功率范围为35kw～40kw，增加反应室压力范围为13.5psia～15.0psia。
32.优选地，步骤二中，中心气的流量范围为15l/min～25l/min，通入的第一鞘气流量范围为30l/min～50l/min、第二鞘气流量范围为2l/min～20l/min、辅助气流量范围为2l/min～20l/min，载气流量范围为50l/min～500l/min。
33.优选地，步骤三中，送丝机的送丝速度范围为0m/min～20m/min。
34.优选地，步骤三中，振动器的输出频率范围为1hz～2000hz。
35.优选地，步骤四中，可编程直流电源的输出电压范围为0v～20v，输出电流范围为0a～200a，输出频率范围为0hz～100hz。
36.本发明实施例一种采用射频等离子制备球形粉末的装置及方法与现有技术相比，其有益效果在于：采用丝材作为制备金属球形粉末的原料，将两组丝材的一端与可编程直流电源电连接，两组丝材的电性相异，两组丝杆的另一端在制备筒内短接产生电弧，电弧使丝材熔融化成液滴，送丝机向制备筒内连续输送丝材，在振动器的作用下使液滴脱离丝材，等离子流发生系统在制备筒的顶端产生高速等离子射流，在高速等离子射流的作用下液滴雾化形成微小液滴，在表面张力作用下缩聚成球形粉末并落入收集罐的罐体内，通过反吹管进行收集，获得高质量球形粉末；另外通过调节可编程直流电源的输出功率、电流大小等输出特性和送丝速率，可以调控实现不同合金组分的球形粉末制备，适于高熔点的难熔合金丝材熔融获取金属粉末；两组丝材采用不同成分，可以实现不同组分丝材接触熔化并发生原位反应，形成合金液滴；通过调节等离子流的速度、温度等，可以控制合金粉末的粒度；通过控制振动器的振动频率，可以控制液滴直径的大小，从而获得目标粒径的合金粉末；丝材作为原材料制备粉末具有纯度高、原料不受粉末限制的特点，采用金属丝材而不是粉末为原料，减少来自粉末原料对吸附气体及水分等的携带，避免了单用射频等离子技术送粉料制粉的原料纯度及粒度限制，可以获得氧含量较低的高纯度的球形粉末。
附图说明
37.图1是本发明的采用射频等离子制备球形粉末的装置的结构示意图；
38.图2是本发明的采用射频等离子制备球形粉末的装置的制备筒与底座装配的立体结构示意图；
39.图3是本发明的采用射频等离子制备球形粉末的装置的制备筒的结构示意图；
40.图4是本发明的采用射频等离子制备球形粉末的装置的收集罐的结构示意图；
41.图5是图4的收集罐的反吹管的结构示意图；
42.图6是图5的反吹管的剖视图；
43.图7是本发明的采用射频等离子制备球形粉末的装置的振动器的结构示意图。
44.图中，1、制备筒；11、进料口；12、进气管；13、拉瓦尔喷嘴；14、高速摄像系统；2、底座；21、滑轨；3、丝材；4、送丝机；5、可编程直流电源；6、振动器；61、超声振子；62、套管；7、等离子流发生系统；71、等离子发生器；72、陶瓷管；73、线圈；8、收集罐；81、罐体；82、反吹管；83、外管；84、反吹口；9、冷却管。
具体实施方式
45.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
46.本发明的一种采用射频等离子制备球形粉末的装置的优选实施例，如图1至图7所示，该采用射频等离子制备球形粉末的装置包括制备筒1、进料系统、等离子流发生系统7和收集罐8，制备筒1为该采用射频等离子制备球形粉末的装置的基础，进料系统用于向制备筒1内输送制作金属球形粉末用的原料，等离子流发生系统7用于产生高射等离子流，以粉碎金属液滴，收集罐8用于收集生成的金属球形粉末。
47.制备筒1为空心立柱形结构，制备筒1的顶部为等离子流气体进入的进气端，制备筒1的底部为收集金属球形粉末的收集端。在本实施例中，该采用射频等离子制备球形粉末的装置还包括底座2，底座2的底部设置有滚轮，底座2上设置有上下方向延伸的滑轨21，制备筒1滑动装配在滑轨21上，底座2上布置驱动制备筒1升降的电机。底座2便于移动制备筒1，同时通过滑轨21可以调节制备筒1的高度。
48.等离子流发生系统7布置在制备筒1的顶部，等离子流发生系统7内设置有进气通道，进气通道与制备筒1的顶端连通。用于生产等高射离子流的中心气由制备筒1的顶端输送至进气通道，等离子流发生系统7对中心气电离后在气体流速的作用下产生稳定的等离子炬，等离子炬由制备筒1的顶端向底端流动。通过调节等离子流发生系统7的气体流量、等离子气氛等可以调控高射等离子流的速度、温度特性，从而实现对合金粉末粒度的控制。
49.进料系统包括送丝机4、振动器6和可编程直流电源5，进料系统布置在制备筒1的上半部的一侧，制备筒1上开设有供丝材3进入的进料口11。送丝机4用于向制备筒1内输送两组带相异电性的丝材3，送丝机4可以将丝材3矫直后由进料口11输送至制备筒1内，根据丝材3的直径可以选择具有合适压槽口的矫直轮和送丝，送丝机4的具体结构为现有技术，此处不作详细叙述。
50.两组电性相异的丝材3用于在制备筒1内的等离子流中短接，由于两组丝材3的电性相异，丝材3短接后会产生电弧，电弧带来的高温可以使丝材3熔融产生液滴。丝材3均为
单质金属材料，两组丝材3可采用同一成分或不同成分的金属材料，通过可编程直流电源5控制电流输入，两组丝材3采用不同成分时，可以实现不同组分的丝材3接触熔化，发生原位反应并形成合金液滴，制备得到球形合金粉末，解决目前部分合金丝材3无法通过热拉拔形式获得的问题。
51.丝材3作为原材料制备粉末具有纯度高、原料不受粉末限制的特点，采用金属丝材3而不是粉末为原料，减少来自粉末原料对吸附气体及水分等的携带，避免了单用射频等离子技术送粉料制粉的原料纯度及粒度限制，可以获得氧含量较低的高纯度的球形粉末。
52.振动器6布置在两组丝材3的进料路径上，振动器6用于对丝材3施加振动，使金属液滴脱离丝材3，通过控制振动器6产生的振动频率，可以控制丝材3产生的液滴直径大小，从而获得目标粒径的合金粉末。在本实施例中，振动器6与可编程直流电源5连接，通过调节可编程直流电源5的功率，可控制振动器6的振动频率，从而控制丝材3熔融后的液滴破碎速度。
53.可编程直流电源5与两组丝材3电连接，使两组丝材3的电性相异，即两组丝材3的一端在制备筒1内短接、另一端与可编程直流电源5连接，形成电流回路。通过调节可编程直流电源5的输出功率、电流大小等输出特性，可以实现丝材3的熔融，调控实现不同合金组分的球形粉末制备，可编程直流电源5的输出特性包括电流、电压、波形等。
54.两组丝材3短接的一端位于进气通道的正下方，当丝材3在电弧高温的作用下熔融形成液滴，振动器6振动将熔融的液滴甩离丝材3，等离子流发生系统7产生的高射等离子流向下流动时撞击液滴，液滴雾化形成微小液滴，在液体表面张力的作用下凝聚成球形。
55.收集罐8包括罐体81和反吹管82，罐体81布置在制备筒1的底部，反吹管82布置在罐体81内，反吹管82通过螺纹连接固定在罐体81的底部。被高射等离子流撞击形成的微小液滴向下落入收集罐8内，纳米粉末由于比表面积大，大部分纳米级别的球形金属粉末会粘附于罐体81的内壁上，小部分的纳米级别的球形金属粉末会与微米级别的球形金属粉末一同落入管体的底部，即管体底部的微米级别球形金属粉末内会含有部分纳米级别球形金属粉末。
56.在收集球形金属粉末时，先收集罐8体底部的微米球形金属粉末，再向反吹管82内通入反吹气体，气体将粘附在罐体81内壁上的纳米球形金属粉末吹落至罐体81的底部，然后再收集得到纳米球形金属粉末。
57.该采用射频等离子制备球形粉末的装置采用丝材3作为制备金属球形粉末的原料，将两组丝材3的一端与可编程直流电源5电连接，两组丝材3的电性相异，两组丝杆的另一端在制备筒1内短接产生电弧，电弧使丝材3熔融化成液滴，送丝机4向制备筒1内连续输送丝材3，在振动器6的作用下使液滴脱离丝材3，等离子流发生系统7在制备筒1的顶端产生高速等离子射流，在高速等离子射流的作用下液滴雾化形成微小液滴，在表面张力作用下缩聚成球形粉末并落入收集罐8的罐体81内，通过反吹管82进行收集，获得高质量球形粉末；另外通过调节可编程直流电源5的输出功率、电流大小等输出特性和送丝速率，可以调控实现不同合金组分的球形粉末制备，适于高熔点的难熔合金丝材3熔融获取金属粉末；两组丝材3采用不同成分，可以实现不同组分丝材3接触熔化并发生原位反应，形成合金液滴；通过调节等离子流的速度、温度等，可以控制合金粉末的粒度；通过控制振动器6的振动频率，可以控制液滴直径的大小，从而获得目标粒径的合金粉末；丝材3作为原材料制备粉末
具有纯度高、原料不受粉末限制的特点，采用金属丝材3而不是粉末为原料，减少来自粉末原料对吸附气体及水分等的携带，避免了单用射频等离子技术送粉料制粉的原料纯度及粒度限制，可以获得氧含量较低的高纯度的球形粉末。
58.优选地，制备筒1的侧壁上设置有两个进料口11，两组丝材3与两个进料口11一一对应穿过，送丝机4沿上下方向对称布置有两组，两组送丝机4与两组丝材3一一对应。
59.两组送丝机4分别输送两组丝材3，便于控制两组丝材3电性相异，丝材3由制备筒1侧壁上的进料口11进入，可以使丝材3的进料方向垂直于等离子炬的流动方向，便于将熔融的液滴粉碎。
60.在其他实施例中，也可以增加送丝机4的数量和相应的丝材3的数量，实现合金粉末的高效制备。
61.优选地，振动器6包括超声振子61和供丝材3穿过的套管62，超声振子61对称布置在套管62的中心线的两侧，超声振子61与可编程直流电源5连接。
62.振动器6由超声振子61和套管62形成，采用超声振子61产生高频振动，便于通过可编程直流电源5控制超声振子61的振动频率，简化振动器6的结构。在其他实施例中，振动器6也可以由高频振动马达形成。
63.优选地，反吹管82包括中空的外管83和设置在外管83顶端的锥形头，外管83与锥形头上均离散设置有若干个反吹口84。
64.反吹管82由外管83和反吹口84形成，反吹气体进入外管83后由反吹口84射出，对罐体81的内壁进行反吹。反吹管82的顶端设置锥形头，便于球形金属粉末降落至罐体81的底部，避免球形金属粉末堆积在反吹管82的顶部。在本实施例中，反吹口84沿外管83的径向布置，反吹口84沿外管83的轴向成列布置，且沿外管83的周向间隔布置有多列，形成阵列布置。
65.优选地，反吹管82于罐体81内布置有多个，各反吹管82沿罐体81的周向间隔布置。
66.多个反吹管82可以增加反吹气体的流量，增加球形金属粉末的收集效率。在本实施例中，反吹管82共有四个，四个反吹管82成十字形布置在罐体81内。
67.优选地，外管83内还设置有用于输送冷却剂的冷却管9，冷却管9用于冷却反吹管82内的反吹气流。
68.反吹气流进入反吹管82时先与冷却管9接触，冷却管9对反吹气流进行冷却，降低反吹气流的温度，反吹气流进入收集罐8内时，可以降低收集罐8的温度，对收集罐8进行冷却。
69.优选地，冷却管9螺旋布置在外管83内，冷却管9绕外管83的中心线螺旋布置。
70.冷却管9螺旋布置，可以增加与反吹气流的接触面积，提高反吹气流的冷却效率。
71.优选地，等离子流发生系统7包括等离子发生器71和陶瓷管72，陶瓷管72内布置有与等离子流发生系统7连接的线圈73，陶瓷管72的内孔形成进气通道。
72.等离子发生器71用于与线圈73连接后产生电离电流，对经过陶瓷管72的气体电离后产生等离子流。陶瓷管72的内孔形成进气通道，简化了等离子流发生系统7的结构，便于中心气、辅助气等气体进入制备筒1内。
73.优选地，制备筒1的顶端还设置有进气管12，进气管12与陶瓷管72连通，制备筒1内还设置有拉瓦尔喷嘴13，拉瓦尔喷嘴13、进气管12与陶瓷管72同轴布置。
74.进气管12用于与外设的高速气流系统连通，使高速气流进入陶瓷管72内。在制备筒1的顶端设置拉瓦尔喷嘴13，可以有效地提升气体的流速，产生高射等离子流。
75.优选地，制备筒1上还布置有高速摄像系统14，高速摄像系统14朝向制备筒1内的丝材3布置。
76.高速摄像系统14可以实时采集丝材3的熔融状态，使操作人员实时监测球形粉末制备进程，高速摄像系统14的具体结构为现有技术，此处不作详细叙述。
77.本发明的采用射频等离子制备球形粉末的方法，即上述各实施例中采用射频等离子制备球形粉末的装置的使用方法，包括以下步骤，步骤一，进行制备前准备，制作丝材3并卷制成盘后布置在送丝机4上，同时对制备筒1进行抽真空，然后在制备筒1内充入保护气；步骤二，启动等离子发生器71，在制备筒1内建立稳定的射频感应等离子射流，向制备筒1内输入中心气，使等离子体保持稳定，在等离子球化过程中通入鞘气和辅助气；步骤三，通过送丝机4向制备筒1内输入步骤一中的丝材3，同时启动振动器6；步骤四，启动可编程直流电源5，设置可编程直流电源5的输出电压、输出电流和输出频率，两组丝材3短接并产生电弧，使丝材3融为液滴，等离子射流将液滴击碎雾化并在液体表面张力的作用下凝聚成球状后落入收集罐中；步骤五，先对收集罐8的罐体81底部收集粉末，再启动反吹管82反吹使罐体81内壁上的粉末脱落，收集得到纳米粉末。
78.步骤一中对制备筒1抽真空，可以除去制备筒1内的空气等杂质，再充入保护气，建立保护氛围，便于高射等离子流的产生。
79.步骤二中，等离子发生器71启动后电离中心气产生等离子体，中心气可以使等离子体保持稳定，鞘气和辅助气辅助产生高射等离子流，通过调节等离子流的速度、温度等，可以控制合金粉末的粒度。
80.步骤三中，通过送丝机4向制备筒1内输送两组电性相异的丝材3，送丝机4可以将丝材3矫直后由进料口11输送至制备筒1内，根据丝材3的直径可以选择具有合适压槽口的矫直轮和送丝。
81.步骤四中，通过调节可编程直流电源5的输出功率、电流大小等输出特性，可以实现丝材3的熔融，调控实现不同合金组分的球形粉末制备，可编程直流电源5的输出特性包括电流、电压、波形等。
82.步骤五中，两组丝材3短接的一端位于进气通道的正下方，当丝材3在电弧高温的作用下熔融形成液滴，振动器6振动将熔融的液滴甩离丝材3，等离子流发生系统7产生的高射等离子流向下流动时撞击液滴，液滴雾化形成微小液滴，在液体表面张力的作用下凝聚成球形。通过调节等离子流发生系统7的气体流量、等离子气氛等可以调控高射等离子流的速度、温度特性，从而实现对合金粉末粒度的控制。
83.步骤六中，纳米粉末由于比表面积大，大部分纳米级别的球形金属粉末会粘附于罐体81的内壁上，小部分的纳米级别的球形金属粉末会与微米级别的球形金属粉末一同落入管体的底部，即管体底部的微米级别球形金属粉末内会含有部分纳米级别球形金属粉末。
84.优选地，步骤一中，丝材3采用成品材料，或者将块锭状坯料通过模具拉拔为需要直径的丝材3，对丝材3进行表面除杂及除氧化层处理，并卷制呈盘状。
85.丝材3可以选用成品材料或者坯料拉拔成型，坯料表面除杂和除氧化层处理，可以
减少丝材3的杂质，生成的球形金属粉末的纯度更高。
86.优选地，步骤一中，丝材3的直径范围为1mm～10mm。
87.丝材3的直径选择1mm至10mm，便于控制生成的金属粉末的目标粒径。
88.优选地，步骤一中，抽真空时将制备筒1的真空度抽至10
－1
pa～10
－3
pa，并保证装置的漏气率小于0.005pa
·
l/s。
89.将制备筒1的真空度抽至10
－11
pa～10
－3
pa，系统漏气率＜0.005pa
·
l/s，为高射等离子流提供良好的生成氛围。
90.优选地，步骤一中，在制备筒1内充入惰性气体或者氮气作为保护气，充入保护气后调整制备筒1内的压力范围为－50kpa～+50kpa。
91.惰性气体和氮气作为常用保护气，技术成熟。
92.优选地，步骤二中，启动等离子发生器71时，设置等离子发生器71的反应室的起始压力为2.0psia，陶瓷管72内的线圈73加载电压为7.0kv，此时等离子发生器71的功率为30.0kw，起弧完成后增加功率范围为35kw～40kw，增加反应室压力范围为13.5psia～15.0psia。
93.在本实施例中，起弧产生等离子体，陶瓷管72内的线圈73电压电流逐渐增加，电压增加至7.0kv后，起弧放电完成，氩气被电离产生氩等离子体炬。随后等离子体功率，气流调节至工艺所需参数后，电流、电压不变并保持稳定。
94.优选地，步骤二中，中心气的流量范围为15l/min－25l/min，通入的第一鞘气流量范围为30l/min－50l/min、第二鞘气流量范围为2l/min－20l/min、辅助气流量范围为2l/min－20l/min，载气流量范围为50l/min－500l/min。
95.通过调节气体流量、等离子气氛等可以调控等离子射流的速度、温度特性，实现对合金粉末粒度的控制。本实施例中中心气、辅助气、鞘气的流量范围适于控制合金粉末的粒度。
96.优选地，步骤三中，送丝机4的送丝速度范围为0m/min～20m/min。
97.0m/min～20m/min的送丝速度与丝材3的熔融速率匹配，具体地，丝材3的材质变化时，根据不同丝材3的熔点、导热性等参数选择合适的送丝速度。
98.优选地，步骤三中，振动器6的输出频率范围为1hz～2000hz。
99.振动器6的振动频率可以控制液滴的直径大小，从而获得目标粒径的合金粉末，振动器6的具体输出频率可以根据目标粒径进行调节。
100.优选地，步骤四中，可编程直流电源5的输出电压范围为0v－20v，输出电流范围为0a－200a，输出频率范围为0hz－100hz。
101.可编程直流电源5的输出电压、输出电流、输出频率，决定不同丝材3的熔融速率，通过调节直流电源的输出功率、电流大小等输出特性和送丝速率，可以调控实现不同合金组分的球形粉末制备。
102.综上，本发明实施例提供一种采用射频等离子制备球形粉末的装置及方法，其采用丝材作为制备金属球形粉末的原料，将两组丝材的一端与可编程直流电源电连接，两组丝材的电性相异，两组丝杆的另一端在制备筒内短接产生电弧，电弧使丝材熔融化成液滴，送丝机向制备筒内连续输送丝材，在振动器的作用下使液滴脱离丝材，等离子流发生系统在制备筒的顶端产生高速等离子射流，在高速等离子射流的作用下液滴雾化形成微小液
滴，在表面张力作用下缩聚成球形粉末并落入收集罐的罐体内，通过反吹管进行收集，获得高质量球形粉末；另外通过调节可编程直流电源的输出功率、电流大小等输出特性和送丝速率，可以调控实现不同合金组分的球形粉末制备，适于高熔点的难熔合金丝材熔融获取金属粉末；两组丝材采用不同成分，可以实现不同组分丝材接触熔化并发生原位反应，形成合金液滴；通过调节等离子流的速度、温度等，可以控制合金粉末的粒度；通过控制振动器的振动频率，可以控制液滴直径的大小，从而获得目标粒径的合金粉末；丝材作为原材料制备粉末具有纯度高、原料不受粉末限制的特点，采用金属丝材而不是粉末为原料，减少来自粉末原料对吸附气体及水分等的携带，避免了单用射频等离子技术送粉料制粉的原料纯度及粒度限制，可以获得氧含量较低的高纯度的球形粉末。
103.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。