技术特征：
1.一种采用射频等离子制备球形粉末的装置，其特征在于，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；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；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。2.根据权利要求1所述的采用射频等离子制备球形粉末的装置，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的采用射频等离子制备球形粉末的装置，其特征在于，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。4.根据权利要求1－3任一项所述的采用射频等离子制备球形粉末的装置，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的采用射频等离子制备球形粉末的装置，其特征在于，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。6.根据权利要求4所述的采用射频等离子制备球形粉末的装置，其特征在于，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。7.根据权利要求6所述的采用射频等离子制备球形粉末的装置，其特征在于，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。8.根据权利要求1－3任一项所述的采用射频等离子制备球形粉末的装置，其特征在于，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。9.根据权利要求8所述的采用射频等离子制备球形粉末的装置，其特征在于，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。10.根据权利要求1－3任一项所述的采用射频等离子制备球形粉末的装置，其特征在于，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。11.一种采用射频等离子制备球形粉末的方法，应用权利要求1－10任一项所述的采用射频等离子制备球形粉末的装置，其特征在于，包括以下步骤，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；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；
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；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；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。12.根据权利要求11所述的采用射频等离子制备球形粉末的方法，其特征在于，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。13.根据权利要求12所述的采用射频等离子制备球形粉末的方法，其特征在于，步骤一中，丝材的直径范围为1mm～10mm。14.根据权利要求11－13任一项所述的采用射频等离子制备球形粉末的方法，其特征在于，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。15.根据权利要求11－13任一项所述的采用射频等离子制备球形粉末的方法，其特征在于，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。16.根据权利要求11－13任一项所述的采用射频等离子制备球形粉末的方法，其特征在于，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。17.根据权利要求16所述的采用射频等离子制备球形粉末的方法，其特征在于，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。18.根据权利要求11－14任一项所述的采用射频等离子制备球形粉末的方法，其特征在于，步骤三中，送丝机的送丝速度范围为0m/min～20m/min。19.根据权利要求18所述的采用射频等离子制备球形粉末的方法，其特征在于，步骤三中，振动器的输出频率范围为1hz～2000hz。20.根据权利要求11－14任一项所述的采用射频等离子制备球形粉末的方法，其特征在于，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。
技术总结
本发明涉及材料制备技术领域，公开了一种采用射频等离子制备球形粉末的装置及方法，包括制备筒、进料系统、等离子流发生系统和收集罐；进料系统包括送丝机、振动器和可编程直流电源，两组带相异电性的丝材在制备筒内的等离子射流中短接形成电弧，振动器布置在丝材的进料路径上，可编程直流电源与两组丝材电连接；收集罐包括罐体和反吹管，罐体布置在制备筒的底部，反吹管布置在罐体内。采用丝材作为制备金属球形粉末的原料，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、送丝速率、调节丝材的成分、等离子流的速度和温度、振动器的振动频率，实现不同合金组分的球形粉末制备，控制合金粉末的粒度和粒径，形成高纯、难熔、合金粉末。合金粉末。合金粉末。
技术研发人员：谭冲 刘辛 施麒 弗朗索瓦
受保护的技术使用者：广东省科学院新材料研究所
技术研发日：2022.10.18
技术公布日：2023/1/19