一種制備金屬粉末用離心霧化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及金屬粉末的制取，特別是一種制備多種金屬或合金粉末用的離心霧化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，許多新材料包括非平衡材料的發(fā)展，得益于先進的霧化粉末制備技術(shù)的發(fā)展。霧化技術(shù)可以生產(chǎn)大多數(shù)金屬粉末，除難熔金屬粉末以外，一般單質(zhì)金屬粉末和合金粉末都可以用這種技術(shù)制備。霧化技術(shù)將傳統(tǒng)合金熔煉與粉末冶金相結(jié)合，為制備普通材料和特殊微觀結(jié)構(gòu)和性能要求的材料提供了重要方法。
[0003]目前，國內(nèi)外制備金屬粉末用的離心霧化裝置包括霧化室，霧化室上方有坩禍，坩禍底部通過輸液桿與置于物化室內(nèi)的出液嘴相接，出液嘴與霧化盤相對應(yīng)。由坩禍將金屬溶化后，通過輸液桿和出液嘴流到高速旋轉(zhuǎn)的霧化盤上，在惰性氣體保護下，金屬溶液從霧化盤邊緣甩出，形成金屬粉末。
[0004]用這種離心霧化裝置制備金屬粉末存在以下問題:
[0005]1、坩禍中的金屬溶液因暴露在空氣中，表面會被氧化，導(dǎo)致金屬利用率降低；
[0006]2、金屬溶液與構(gòu)成坩禍的耐火材料接觸，產(chǎn)生非金屬夾雜物污染，導(dǎo)致制備的金屬粉末純度降低。
[0007]3、金屬粉末顆粒的形狀和尺寸較難控制，通常獲得的顆粒形狀不夠規(guī)則，粉體尺寸分布較寬。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實用新型的目的是提供一種金屬不易氧化、利用率高、金屬粉末純度高、所制得的粉體顆粒接近球形的制備金屬粉末用離心霧化裝置。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的制備金屬粉末用離心霧化裝置，包括霧化罐，霧化罐接有地線;在霧化罐上方有儲存金屬絲的儲料倉，金屬絲通過儲料倉與直流電源相接;霧化罐內(nèi)上部有用于矯直和驅(qū)動金屬絲的滾輪矯直器;在矯直器下方有離心裝置;霧化罐設(shè)有收粉裝置。
[0010]所述儲料倉包括殼體，殼體的下端通過陶瓷絕緣密封墊片與底座相接，底座與罐體頂部密封連接，殼體內(nèi)有金屬絲盤，金屬絲纏繞在該金屬絲盤上，金屬絲通過殼體與直流電源相接。
[0011]所述離心裝置包括轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的軸線與金屬絲軸線重合，轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)盤支撐軸與轉(zhuǎn)向減速箱內(nèi)的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速器相接，轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速器通過磁流體密封裝置與霧化罐外部的高速電機連接，轉(zhuǎn)盤設(shè)有感應(yīng)加熱裝置。
[0012]所述感應(yīng)加熱裝置由高溫絕緣電纜繞制的電磁感應(yīng)加熱線圈組成，電磁感應(yīng)加熱線圈與轉(zhuǎn)盤支撐軸間有15_間隙，電磁感應(yīng)加熱線圈通過與罐體密封連接的進線管和出線管與外部供電電源相接。
[0013]所述轉(zhuǎn)向減速箱采用水冷，外部冷卻水從與罐體密封連接的進水管通入包圍轉(zhuǎn)向減速箱軸承室的環(huán)形通道，從與罐體密封連接的出水管流出。
[0014]所述滾輪矯直器采用陶瓷絕緣滾輪。
[0015]所述收粉裝置包括安裝在霧化罐下端的收粉罐和安裝在霧化罐側(cè)部的旋風(fēng)收粉器中的一種或兩種；其中旋風(fēng)收粉器的進氣口通過冷凝器和循環(huán)風(fēng)機與霧化罐的上端相接，旋風(fēng)收粉器的排氣口與霧化罐的下端相接。
[0016]用本實用新型離心霧化裝置制備金屬粉末，利用真空系統(tǒng)將霧化罐抽真空，儲料倉中的金屬絲由滾輪矯直器驅(qū)動在帶電狀態(tài)下自動進給，由高速電機驅(qū)動被感應(yīng)加熱的帶電轉(zhuǎn)盤高速轉(zhuǎn)動，靠轉(zhuǎn)盤與金屬絲間產(chǎn)生的電弧將金屬絲料熔化成金屬液，并滴落在轉(zhuǎn)盤上，在離心作用下形成球形金屬(或合金)粉末顆粒，最后由收粉罐或旋風(fēng)收粉器進行收集。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的優(yōu)點是:
[0018]1、金屬絲在真空霧化罐內(nèi)熔化，不與空氣接觸，避免了金屬液的氧化，使金屬的利用率提尚。
[0019]2、金屬熔液不與耐火材料接觸，避免了非金屬夾雜物污染，可生產(chǎn)高純度金屬粉末。
[0020]3、金屬粉末顆粒的形狀和尺寸易于控制，可獲得形狀接近球形的粉體顆粒，且粉體顆粒尺寸分布窄，特別適合做3D打印用金屬粉體。
[0021]4、裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用操作簡便，性能安全可靠。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是圖1中離心裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是圖1中儲料倉結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:I收粉罐;2霧化罐;3離心裝置，3-1轉(zhuǎn)向減速箱，3_2進水管，3_3進線管，3_4磁流體密封裝置，3-5轉(zhuǎn)盤，3-6感應(yīng)加熱裝置，3-7轉(zhuǎn)盤支撐軸，3-8出線管，3_9出水管，4高速電機，5滾輪矯直器，6儲料倉，6-1底座，6-2陶瓷絕緣密封墊片，6-3金屬絲，6_4 (儲料倉)殼體，6-5金屬絲盤，7循環(huán)風(fēng)機，8抽氣孔，9冷凝器，10旋風(fēng)收粉器。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
[0027]如圖1所示，本實施例離心霧化裝置，其霧化罐2的罐壁采用水冷套的冷卻方式，上端有供真空系統(tǒng)抽真空用的抽氣孔8。在霧化罐的正上方安裝盛放金屬絲料6-3的儲料倉6，儲料倉的殼體6-4下端通過陶瓷絕緣密封墊片6-2與和罐體頂部密封連接的底座6-1相接，殼體內(nèi)安裝有金屬絲盤6-5，金屬絲材6-3纏繞在該金屬絲盤上，殼體與直流電源的相接，通過金屬絲盤使金屬絲材帶電。
[0028]在霧化罐內(nèi)上部通過罐壁安裝由陶瓷絕緣滾輪構(gòu)成的滾輪矯直器5ο在矯直器的下方安裝離心裝置3。離心裝置包括轉(zhuǎn)盤3-5。轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)盤支撐軸3-7與轉(zhuǎn)向減速箱3-1內(nèi)的轉(zhuǎn)向減速器(未圖示)相接，轉(zhuǎn)向減速器與霧化罐外部的高速電機4連接，高速電機的輸出軸與霧化罐采用磁流體密封裝置3-4密封。轉(zhuǎn)向減速箱采用水冷，外部冷卻水從與罐體密封連接的進水管3-2通入包圍轉(zhuǎn)向減速箱軸承室的環(huán)形通道，從與罐體密封連接的出水管3-9流出。轉(zhuǎn)盤設(shè)有感應(yīng)加熱裝置3-6，感應(yīng)加熱裝置由高溫絕緣電纜繞制的電磁感應(yīng)加熱線圈構(gòu)成，與轉(zhuǎn)盤支撐軸保持15mm的安全間隙，確保二者絕緣，電磁感應(yīng)加熱線圈通過與罐體密封連接的進線管3-3和出線管3-8由外部供電;轉(zhuǎn)盤的軸線與由矯直器校直的金屬絲軸線高度重合，轉(zhuǎn)盤的上表面與金屬絲的下端保持5mm的距離，以確保起弧；
[0029]在霧化罐上同時安裝收粉罐I和旋風(fēng)收粉器10兩種收粉裝置。其中收粉罐安裝在霧化罐的下端，帶有開關(guān)閥門。旋風(fēng)收粉器安裝在霧化罐側(cè)部，其進氣口通過冷凝器9和循環(huán)風(fēng)機7與霧化罐的上端相接，旋風(fēng)收粉器的排氣口與霧化罐的下端相接。用旋風(fēng)收粉器可對金屬粉末按顆粒大小進行分級收集。
[0030]使用上述離心霧化裝置制備金屬粉末，包括以下操作步驟:
[0031]1、將料倉中繞在金屬絲盤上的金屬絲引入霧化罐內(nèi)的滾輪矯直器上，使金屬絲下端與轉(zhuǎn)盤上表面保持設(shè)定距離，金屬絲在滾輪矯直器驅(qū)動下能自動進給；
[0032]2、利用由ZJP-600羅茨栗、2X-70選片栗和氣動擋板閥組成的真空系統(tǒng)將霧化罐抽真空，使其達到一定真空度；
[0033]3、啟動高速電機，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤到設(shè)定轉(zhuǎn)速;將轉(zhuǎn)盤感應(yīng)加熱;使自動進給的帶電金屬絲與轉(zhuǎn)盤之間產(chǎn)生電弧，將金屬絲熔化成金屬液，滴落在轉(zhuǎn)盤上，在轉(zhuǎn)盤離心力作用下形成金屬(或合金)粉末顆粒，落到霧化罐底部；
[0034]4、在霧化罐觀察窗口觀測到金屬絲耗盡時，停止高速電機；
[0035]5、使用霧化罐下端的收粉罐收集金屬粉末，或啟動循環(huán)風(fēng)機，使用旋風(fēng)收粉器分級收集金屬粉末。
【主權(quán)項】
1.一種制備金屬粉末用離心霧化裝置，包括霧化罐(2);其特征在于:所述霧化罐接有地線;在霧化罐上方有儲存金屬絲(6-3)的儲料倉(6)，金屬絲通過儲料倉與直流電源相接；霧化罐內(nèi)上部有用于矯直和驅(qū)動金屬絲的滾輪矯直器(5);在矯直器下方有離心裝置(3);霧化罐設(shè)有收粉裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備金屬粉末用離心霧化裝置，其特征在于:所述儲料倉(6)包括殼體(6-4)，殼體的下端通過陶瓷絕緣密封墊片(6-2)與底座(6-1)相接，底座與罐體頂部密封連接，殼體內(nèi)有金屬絲盤(6-5)，金屬絲(6-3)纏繞在該金屬絲盤上，金屬絲通過殼體與直流電源相接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備金屬粉末用離心霧化裝置，其特征在于:所述離心裝置(3)包括轉(zhuǎn)盤(3-5)，轉(zhuǎn)盤的軸線與金屬絲軸線重合，轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)盤支撐軸(3-7)與轉(zhuǎn)向減速箱(3-1)內(nèi)的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速器相接，轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速器通過磁流體密封裝置(3-4)與霧化罐外部的高速電機(4)連接，轉(zhuǎn)盤設(shè)有感應(yīng)加熱裝置(3-6)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備金屬粉末用離心霧化裝置，其特征在于:所述感應(yīng)加熱裝置(3-6)由高溫絕緣電纜繞制的電磁感應(yīng)加熱線圈組成，電磁感應(yīng)加熱線圈與轉(zhuǎn)盤支撐軸(3-7)間有15mm間隙，電磁感應(yīng)加熱線圈通過與罐體密封連接的進線管(3-3)和出線管(3-8)與外部供電電源相接。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備金屬粉末用離心霧化裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向減速箱(3-1)采用水冷，外部冷卻水從與罐體密封連接的進水管(3-2)通入包圍轉(zhuǎn)向減速箱軸承室的環(huán)形通道，從與罐體密封連接的出水管(3-9)流出。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備金屬粉末用離心霧化裝置，其特征在于:所述收粉裝置包括安裝在霧化罐下端的收粉罐(I)和安裝在霧化罐側(cè)部的旋風(fēng)收粉器(10)中的一種或兩種;其中旋風(fēng)收粉器的進氣口通過冷凝器(9)和循環(huán)風(fēng)機(7)與霧化罐(2)的上端相接，旋風(fēng)收粉器(10)的排氣口與霧化罐(2)的下端相接。
【專利摘要】一種制備金屬粉末用離心霧化裝置，霧化罐接有地線，霧化罐上方有儲料倉，金屬絲通過儲料倉與直流電源相接；霧化罐內(nèi)上部有滾輪矯直器；矯直器下方有離心裝置；離心裝置有感應(yīng)加熱的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤軸線與金屬絲軸線重合，轉(zhuǎn)盤通過支撐軸與轉(zhuǎn)向減速器相接，轉(zhuǎn)向減速器通過磁流體密封裝置與罐外高速電機連接，霧化罐設(shè)有收粉裝置。用該裝置制備金屬粉末，金屬絲在真空霧化罐內(nèi)熔化，不與空氣接觸，避免了金屬液氧化，金屬利用率高；金屬液不與耐火材料接觸，避免非金屬夾雜污染，可生產(chǎn)高純度金屬粉末；金屬粉末顆粒形狀和尺寸易于控制，可獲得形狀接近球形、尺寸分布窄的粉體顆粒，特別適合3D打印用。<!-- 2 -->
【IPC分類】B22F9/10
【公開號】CN205254120
【申請?zhí)枴緾N201521029300
【發(fā)明人】茹紅強, 馬殿軍, 李曉東, 任軼, 劉常升
【申請人】東北大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月11日