[發明專利]一種利用超聲表面駐波制備金屬微球的裝置和方法

有效

• 申請號: 201210305237.1
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN102773493A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 許志武;馬琳;黎華棟;閆久春
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 王艷萍

1.一種利用超聲表面駐波制備金屬微球的裝置，其特征在于利用超聲表面駐波制備金屬微球的裝置由氣倉（1）和位于氣倉內的鈦合金鑄模（2）、加熱元件（3）、基板（4）、兩個超聲表面波發射裝置（5）及液滴控流裝置（6）組成，所述加熱元件（3）設置在鈦合金鑄模（2）外表面，所述鈦合金鑄模（2）的底部設置有液滴控流裝置（6），所述基板（4）的上表面的兩端分別設置超聲表面波發射裝置（5），所述基板（4）位于鈦合金鑄模（2）的正下方，所述氣倉（1）的一個側壁上端設置進氣口（7），在與進氣口相對的側壁下端設置出氣口（8）。

2.根據權利要求1所述的一種利用超聲表面駐波制備金屬微球的裝置，其特征在于所述的加熱元件（3）為感應或電阻加熱元件。

3.利用權利要求1所述的裝置制備金屬微球的方法，其特征在于一種利用超聲表面駐波制備金屬微球的方法按以下步驟實現：

一、將金屬材料放置于鈦合金鑄模（2）中同時向氣倉（1）中通入惰性氣體保護，然后啟動加熱元件（3），將金屬材料加熱至熔點以上20℃~100℃后保溫10~30min，待金屬材料完全熔化后，得到金屬材料熔液，再啟動超聲表面波發射裝置（5），同時打開液滴控流裝置（6）使金屬材料熔液逐滴滴至基板（4）表面，在超聲波作用下形成尺寸相同的球形金屬液滴；

二、停止超聲表面波發射裝置（5）及加熱元件（3），用空冷系統以5℃~20℃/min的冷卻速度開始冷卻，冷卻至室溫25℃，冷卻過程中繼續以惰性氣體進行保護以避免金屬微球的氧化，直至金屬液球冷卻成固體，即得到尺寸一致的金屬微球；

其中步驟一中所述金屬材料為Sn基、Zn基或Al基合金中的任意一種；

步驟一中所述惰性氣體為氮氣、氬氣或氦氣中的一種或幾種氣體的混合物；

步驟一中所述基板是Ti合金、Al₂O₃陶瓷或SiC陶瓷中的任意一種；

步驟一中所述超聲表面波振動頻率為1MHz~50MHz，振幅為10nm~500nm。

4.根據權利要求3所述的一種利用超聲表面駐波制備金屬微球的方法，其特征在于步驟一中將金屬材料加熱至熔點以上50℃~70℃后保溫15~25min。

5.根據權利要求3所述的一種利用超聲表面駐波制備金屬微球的方法，其特征在于步驟一中將金屬材料加熱至熔點以上60℃后保溫20min。

6.根據權利要求3所述的一種利用超聲表面駐波制備金屬微球的方法，其特征在于步驟二中用空冷系統以8℃~17℃的冷卻速度開始冷卻。

7.根據權利要求3所述的一種利用超聲表面駐波制備金屬微球的方法，其特征在于步驟二中用空冷系統以13℃的冷卻速度開始冷卻。

8.根據權利要求3所述的一種利用超聲表面駐波制備金屬微球的方法，其特征在于步驟一中所述超聲表面波振動頻率為10MHz~40MHz，振幅為100nm~300nm。

9.根據權利要求3所述的一種利用超聲表面駐波制備金屬微球的方法，其特征在于步驟一中所述超聲表面波振動頻率為30MHz，振幅為200nm。