由支柱14支撐，所述腔室20底部還設(shè)有收集槽11，本實施例中，收集槽11分別設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)圓盤15的兩側(cè)。所述的旋轉(zhuǎn)圓盤15材料為耐高溫的陶瓷材料，所述旋轉(zhuǎn)圓盤15的直徑小于等于所述坩禍3的直徑，所述旋轉(zhuǎn)圓盤15的直徑大于相對的帶小孔的墊片17的圓孔之間的距離，即所述旋轉(zhuǎn)圓盤15的面積大小滿足從帶小孔的墊片17的圓孔內(nèi)噴出的液滴可以落在旋轉(zhuǎn)圓盤15的邊緣上即可，所述旋轉(zhuǎn)圓盤15 的轉(zhuǎn)速為 10000-60000rpm。
[0036]所述壓電陶瓷1、所述傳動桿2、所述坩禍3、所述殼體4、所述感應(yīng)加熱器5及所述旋轉(zhuǎn)圓盤15位于同一軸線上。
[0037]利用本發(fā)明裝置高效制備超細高熔點球形金屬粉末的方法，包括如下步驟:
[0038]①裝料:將原料研磨到平均粒徑為lcm-2cm的顆粒后，通過腔室門10裝入到所述坩禍3中密封，原料放入量為所述坩禍3容積的1/4-3/4 ;
[0039]②抽真空與加熱:利用機械泵18和擴散泵19對所述坩禍3和所述殼體4抽真空至10_3Pa，并充入高純度惰性保護氣體，如氦氣、氬氣；根據(jù)待加熱原料的熔點設(shè)定感應(yīng)加熱器5的加熱功率，待加熱溫度到熔點后保溫20-40min使原料完全熔化為熔體7 ;手動調(diào)整傳動桿2的位置至傳動桿2上的傳動支桿與帶小孔的墊片17之間為2cm-10cm ；
[0040]③噴射液滴:給壓電陶瓷I輸入一定波型的脈沖信號，壓電陶瓷I帶動傳動桿2向下移動擠壓熔體7，同時通過上進氣管21向坩禍3中通入高純度惰性保護氣體，使所述坩禍3內(nèi)與所述殼體4的腔室20之間達到差壓為0-200kPa，在差壓與脈沖的作用下，熔體7從帶有小孔的墊片17中的圓孔8噴出形成液滴9 ；
[0041]④形成粉末:液滴9自由下落到高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)圓盤15的邊緣上，在離心力的作用下，液滴9破碎成更小的微液滴13，微液滴13在下落過程中無容器凝固形成球形金屬粉末12，降落至收集槽中；
[0042]⑤收集粉末:制備結(jié)束后，停止感應(yīng)加熱器5的加熱及旋轉(zhuǎn)圓盤15的旋轉(zhuǎn)，關(guān)閉機械泵18、擴散泵19、腔體進氣管16和上進氣管21，打開腔室門10，取出收集槽中的金屬粉末12。
[0043]實施例1
[0044]用上述裝置和方法制備銅球形金屬粉末的【具體實施方式】為:
[0045]首先將銅塊破碎成粒徑為2cm大小的塊狀顆粒，裝入坩禍3中，銅顆粒的裝入量達到所述坩禍3容量的2/3，然后將材質(zhì)為石墨的帶小孔的墊片17通過螺釘安裝到坩禍3的底部，關(guān)上腔室門10 ;用機械泵18將坩禍3和腔室20抽到低真空lPa-5Pa，再用擴散泵19抽高真空至10_3Pa，充入高純度惰性保護氣體氬氣至大氣壓；設(shè)定加熱溫度為1400°C，為感應(yīng)加熱器5通電，溫度達到1400°C后繼續(xù)保溫30min，使坩禍3中銅顆粒全部熔化成熔體7 ;打開上進氣管21，向坩禍3內(nèi)充入高純惰性保護氣體氬氣，使得坩禍3內(nèi)與腔室20之間的差壓達到50kPa ;其次給壓電陶瓷I輸入方形波的脈沖信號，壓電陶瓷I帶動傳動桿2向下振動擠壓熔體7，熔體7從材質(zhì)為石墨的帶小孔的墊片17的圓孔8中噴射出來形成液滴9 ;液滴9自由下落到高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)圓盤15邊緣上，在離心力的作用下液滴9破碎成更小的微液滴13，微液滴13在下落過程中無容器凝固，形成球形金屬粉末12，降落至收集槽11中；待制備結(jié)束后，停止感應(yīng)加熱器5的加熱及旋轉(zhuǎn)圓盤15的旋轉(zhuǎn)，關(guān)閉機械泵18、擴散泵19、腔體進氣管16、上進氣管21，打開腔室門10，取出收集槽11中的球形金屬粉末12。
[0046]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高效制備超細高熔點球形金屬粉末的裝置，包括殼體(4)、設(shè)置于所述殼體(4)的腔室(20)內(nèi)的坩禍(3)和粉末收集區(qū)，所述粉末收集區(qū)置于所述腔室(20)的底部，所述坩禍(3)置于所述粉末收集區(qū)上部，所述坩禍(3)內(nèi)設(shè)有與設(shè)置在所述殼體(4)外部的壓電陶瓷(I)相連的傳動桿(2)，所述殼體(4)上設(shè)有伸入于所述坩禍(3)內(nèi)的上進氣管(21)，所述殼體(4)上還設(shè)有與所述坩禍(3)相連通的機械泵(18)和擴散泵(19)，所述殼體(4)上還設(shè)有腔體進氣管(16)，其特征在于: 所述坩禍(3)內(nèi)部設(shè)有多個容積相同的熔池￠)，所述熔池(6)底部固定有與所述腔室(20)相連通的帶小孔的墊片(17);所述傳動桿(2)包括與所述熔池(6)數(shù)量相同的傳動支桿，所述傳動支桿的底部與所述帶小孔的墊片(17)上的圓孔(8)對中；所述坩禍(3)內(nèi)部設(shè)有熱電偶，所述坩禍(3)外部設(shè)有感應(yīng)加熱器(5); 所述粉末收集區(qū)包括設(shè)置在所述腔室(20)底部的、與電機相連的用于霧化金屬液滴的旋轉(zhuǎn)圓盤(15)，所述腔室(20)底部還設(shè)有收集槽(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效制備超細高熔點球形金屬粉末的裝置，其特征在于:所述壓電陶瓷(I)、所述傳動桿(2)、所述坩禍(3)、所述殼體(4)、所述感應(yīng)加熱器(5)及所述旋轉(zhuǎn)圓盤(15)位于同一軸線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效制備超細高熔點球形金屬粉末的裝置，其特征在于:所述熔池(6)的數(shù)量為2-8個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效制備超細高熔點球形金屬粉末的裝置，其特征在于:所述帶小孔的墊片(17)上設(shè)有至少I個圓孔(8)，所述圓孔⑶的孔徑范圍在0.02mm-2.0mm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效制備超細高熔點球形金屬粉末的裝置，其特征在于:所述帶小孔的墊片(17)的材料與置于所述坩禍(3)內(nèi)的熔體(7)的潤濕角大于90°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效制備超細高熔點球形金屬粉末的裝置，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)圓盤(15)材料為耐高溫的陶瓷材料，所述旋轉(zhuǎn)圓盤(15)的直徑小于等于所述坩禍⑶的直徑，所述旋轉(zhuǎn)圓盤(15)的直徑大于相對的帶小孔的墊片(17)的圓孔之間的距離，所述旋轉(zhuǎn)圓盤(15)的轉(zhuǎn)速為10000-60000rpm。
7.一種高效制備超細高熔點球形金屬粉末的方法，其特征在于包括如下步驟: ①裝料:將原料研磨到預(yù)設(shè)的平均粒徑后裝入到坩禍(3)內(nèi)密封； ②抽真空與加熱:利用機械泵(18)和擴散泵(19)對所述坩禍(3)和所述殼體(4)抽真空，并充入高純度惰性保護氣體；根據(jù)待加熱原料的熔點設(shè)定感應(yīng)加熱器(5)的加熱功率，待加熱溫度到熔點后保溫使原料完全熔化為熔體(7);手動調(diào)整傳動桿(2)的位置至傳動桿(2)上的傳動支桿與帶小孔的墊片(17)之間為預(yù)設(shè)距離； ③噴射液滴:給壓電陶瓷(I)輸入一定波型的脈沖信號，壓電陶瓷(I)帶動傳動桿(2)向下移動擠壓熔體(7)，同時通過上進氣管(21)向坩禍(3)中通入高純度惰性保護氣體，使所述坩禍(3)內(nèi)與所述殼體(4)的腔室(20)之間達到一定差壓，在差壓與脈沖的作用下，熔體(7)從帶有小孔的墊片(17)中的圓孔(8)噴出形成液滴(9); ④形成粉末:液滴(9)自由下落到高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)圓盤(15)的邊緣上，在離心力的作用下，液滴(9)破碎成更小的微液滴(13)，微液滴(13)在下落過程中無容器凝固形成球形金屬粉末(12)，降落至收集槽(11)中； ⑤收集粉末:制備結(jié)束后，停止感應(yīng)加熱器(5)的加熱及旋轉(zhuǎn)圓盤(15)的旋轉(zhuǎn)，關(guān)閉機械泵(18)、擴散泵(19)、腔體進氣管(16)和上進氣管(21)，打開腔室門(10)，取出收集槽中的金屬粉末(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效制備超細高熔點球形金屬粉末的方法，其特征在于:所述原料研磨的平均粒徑為lcm-2cm，通過腔室門(10)裝入到所述坩禍(3)中，原料放入量為所述坩禍(3)容積的1/4-3/4。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效制備超細高熔點球形金屬粉末的方法，其特征在于:所述坩禍(3)內(nèi)部設(shè)有多個容積相同的熔池￠)，所述熔池(6)底部固定有與所述腔室(20)相連通的帶小孔的墊片(17);所述傳動桿(2)包括與所述熔池(6)數(shù)量相同的傳動支桿，所述傳動支桿的底部與所述帶小孔的墊片(17)上的圓孔(8)對中；手動調(diào)整傳動支桿底部的位置至傳動支桿與帶小孔的墊片(17)之間的距離為2cm-10cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效制備超細高熔點球形金屬粉末的方法，其特征在于:步驟③中，通入高純度惰性保護氣體后，使所述坩禍(3)內(nèi)與所述殼體(4)的腔室(20)之間達到差壓為0_200kPa。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效制備超細高熔點球形金屬粉末的裝置，包括殼體、設(shè)置于殼體的腔室內(nèi)的坩堝和粉末收集區(qū)，其特征在于：坩堝內(nèi)部設(shè)有多個容積相同的熔池，熔池底部固定有與腔室相連通的帶小孔的墊片；傳動桿包括與熔池數(shù)量相同的傳動支桿，傳動支桿的底部與帶小孔的墊片上的圓孔對中；坩堝內(nèi)部設(shè)有熱電偶，坩堝外部設(shè)有感應(yīng)加熱器；粉末收集區(qū)包括設(shè)置在腔室底部的與電機相連的用于霧化金屬液滴的旋轉(zhuǎn)圓盤，腔室底部還設(shè)有收集槽。本發(fā)明還公開了高效制備超細高熔點球形金屬粉末的方法，主要結(jié)合脈沖微孔噴射法和離心霧化法，能夠制備粒徑分布區(qū)間窄、圓球度高、有良好鋪展性和流動性、生產(chǎn)效率高，符合3D打印使用要求的超細球形金屬粉末。
【IPC分類】B22F9-10
【公開號】CN104525961
【申請?zhí)枴緾N201510044752
【發(fā)明人】董偉, 高玉來, 許富民, 蓋如坤, 魏宇婷, 康世薇
【申請人】大連理工大學(xué), 上海大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月28日