一种用于制备类球形复合粉体的设备、方法及系统与流程

本发明属于粉体制备，特别涉及一种用于制备类球形复合粉体的设备、方法及系统。

背景技术：

1、随着轨道交通、5g通讯技术的发展以及新型材料的不断涌现，各个领域对工件材料性能的要求越来越高。复合材料因由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组成，并保持着各组成材料的优点，并因组分性能的互补和关联可以获得单一材料不能达到的综合性能。目前金属基、陶瓷基复合材料因其优异的性能而逐渐地引起了人们的注意。亚微米粉末因分子间作用引力、颗粒间作用力而团聚，使其应用领域大大受限。而类球形粉末因其具有优异的流动性和高振实密度，在众多领域得到越来越广泛的应用，例如在热喷涂领域，因其良好的流动性，使得涂层具有更好的耐磨性；在粉末冶金领域，类球形粉末制备的成形件密度高、收缩均匀，因而获得的制品精度高，并在注射成形以及增材制造等领域具有重要价值。目前类球形粉末的制备方法有气雾化法、等离子火炬法、旋转电极雾化法。但等离子火炬法和旋转电极雾化法由于成本高以及气雾法不适合制备复合粉末等原因而未能被使用。

2、因此，业界急需一种成本低、制备简单高效的适用于类球形复合粉体的技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于制备类球形复合粉体的设备、方法及系统，其可以低成本、简单高效地制备类球形复合粉体。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明第一方面提供一种用于制备类球形复合粉体的设备，包括球化发生器及送风装置；

4、所述球化发生器包括壳体，所述壳体内具有腔体；所述壳体顶部设有喷枪；所述喷枪的出口位于所述腔体内，所述喷枪的进口通过浆料管连接浆料配制容器；

5、所述送风装置的出风口与所述壳体的底部开口连通，使所述送风装置送入所述腔体的气体能将所述腔体内的原料粉末向上吹起并保持分散。

6、在本发明的一个实施例中，所述壳体包括内壳和外壳，二者之间形成的间隙内设有超声波介质；所述外壳外部设有若干超声波发生器。

7、在本发明的一个实施例中，所述壳体顶部设有排气阀。

8、优选地，所述浆料管上设有蠕动泵。

9、在本发明的一个实施例中，所述壳体底部向下延伸设有筒状的连接部，所述连接部底端设有环形的卡凸；

10、所述送风装置为旋风发生器，包括上壳体和下壳体，所述上壳体套设于所述连接部底端并被所述卡凸支撑，所述下壳体与所述上壳体可拆卸连接；所述下壳体顶部与所述卡凸底面相抵；所述下壳体侧壁设有若干进气管，各进气管连接气源。

11、在本发明的一个实施例中，所述下壳体与所述连接部底端之间具有进气间隙；或者

12、所述连接部底端侧壁设有进气孔；

13、优选地，所述连接部顶端设有筛网。

14、本发明第二方面还提供一种用于制备类球形复合粉体的方法，利用上述的用于制备类球形复合粉体的设备，所述方法包括下列步骤：

15、a.在所述浆料配制容器中，将粘结剂、分散剂、润湿剂以及溶剂混合均匀，并加入第一原料粉末中的0种或至少1种，混合均匀得到浆料；所述第一原料粉末包括金属粉末和陶瓷粉末；

16、b.将第二原料粉末中的至少1种加入到所述球化发生器的腔体内；所述第二原料粉末包括金属粉末和陶瓷粉末；

17、c.采用蠕动泵将所述浆料输送至所述喷枪内部，并以压缩空气为动力将所述浆料自所述喷枪中喷出至所述球化发生器的腔体；

18、d.打开所述送风装置，向所述球化发生器的腔体内输入压缩空气，进行球化处理，得到类球形复合粉体。

19、在本发明的一个实施例中，在所述步骤d中，打开设于所述壳体上的超声波发生器，将粘在所述壳体内壁上的类球形复合粉体振落；

20、优选地，所述超声波发生器功率为25-40kw。

21、进一步优选地，所述步骤a中，还向所述浆料配制容器中加入造孔剂，以形成多孔类球形复合粉体。

22、在本发明的一个实施例中，所述的用于制备类球形复合粉体的方法，还包括步骤：

23、e.将制备的类球形复合粉体置在干燥箱中进行干燥，随后放入烧结炉内进行烧结处理；

24、f.烧结完毕后进行过筛分级待用；

25、优选地，所述步骤e中，所述烧结炉包括烧结室及烧结送风装置；所述烧结室内具有烧结腔体，所述烧结腔体内设有用于放置所述类球形复合粉体的容器，所述容器能将内部的类球形复合粉体释放出来；所述烧结腔体内还设有加热装置；所述烧结送风装置的送风口与所述烧结室底部连通，使所述烧结送风装置送入的气体能将被释放的类球形复合粉体向上吹起并保持分散；所述步骤e中的烧结处理包括：

26、e1.将所述类球形复合粉体放置于所述容器中，通过所述加热装置加热升温，对容器内的类球形复合粉体进行预烧结和脱胶处理；

27、e2.通过所述烧结送风装置向所述烧结室的烧结腔体通入向上流动的气体，然后将所述容器内的类球形复合粉体释放，使所述类球形复合粉体被向上流动的气体吹起并保持分散；

28、e3.继续升高温度并保温处理预定时间；

29、e4.停止加热，所述烧结送风装置停止送风，待冷却至室温后收集粉末产品。

30、在本发明的一个实施例中，所述粘结剂为br73、br113、br115或br106，所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠与30％甲苯溶液的混合溶液；所述润湿剂为peg1000、peg1500或peg2000；所述溶剂为异丙醇、乙酸乙酯或乙酸正丁酯；

31、优选地，所述浆料中，按重量比计，所述粘结剂为5-10％，所述分散剂为0-2％，所述润湿剂为3-5％，所述溶剂为50-60％，所述第一原料粉末为0-40％；

32、进一步优选地，所述步骤c中，所述蠕动泵的速率为3-15ml/min，所述压缩空气的气压为0.3-2mpa；所述步骤d中，所述压缩空气的流量为30-50sccm。

33、本发明第三方面还提供一种用于制备类球形复合粉体的系统，包括所述的设备以及烧结炉；

34、所述烧结炉包括烧结室及烧结送风装置；所述烧结室内具有烧结腔体，所述烧结腔体内设有用于放置所述类球形复合粉体的容器，所述容器能将内部的类球形复合粉体释放出来；所述烧结腔体内还设有加热装置；所述烧结送风装置的送风口与所述烧结室底部连通，使所述烧结送风装置送入的气体能将被释放的类球形复合粉体向上吹起并保持分散。

35、与现有技术相比，本发明实施例的优点和有益效果在于：

36、目前的球化设备主要用于金属或合金粉末制备，而本发明实施例提供的用于制备类球形复合粉体的设备、方法及系统，其设备简单，可以用于制备异质混合粉末的类球形化处理，类球形复合粉体的制备方法与传统的球形粉末制备方法相比，本发明实施例提供的方法除能将金属和合金制备为类球形粉末外，能够进行异质粉末制备。本发明实施例利用旋风发生器产生的气流将粉体悬空，随后利用高压喷枪喷出的胶体将悬空状态的粉末粘附为球体，制备的类球形复合粉体的球形度高。本发明实施例中的超声波发生器可以避免粉末粘附在侧壁和底部影响球化进程。