[實用新型]一種非晶/納米晶金屬粉末的制備裝置

有效

• 申請號: 201320048238.2
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN203044900U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 樊希安;吳朝陽;李光強;甘章華;蔡新志;陸磊;楊帆;侯延輝
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本實用新型屬于粉末冶金技術領域，具體涉及一種非晶/納米晶金屬粉末的制備裝置。

背景技術

金屬原料粉末的制備是粉末冶金生產過程中最基本的工序之一，粉末的組成、純度、粒徑和微觀結構等對最終產品的性能起著決定性作用，而粉末的各項物理性能指標與其制備工藝緊密關聯。通過選擇不同的制備方法和調節相關工藝參數，可以有效控制粉末的相組成和顯微結構。所以，為了獲得滿足性能要求的粉末材料，制備技術至關重要。

目前，粉末冶金技術領域相關的粉末制備方法包括由上至下和由下至上兩種基本手段。由下至上方法有物理氣相沉積法、化學氣相沉積法、還原法、電解法和沉淀法等技術；由上至下方法有機械粉碎法和霧化法等手段。其中機械粉碎法容易引入介質，從而造成對粉末的污染，降低產物的純凈度，并積聚大量內應力，粉末的粒徑分布較寬，難以得到均一尺寸的產品，粉末形貌不規則，降低了粉末的品質，如“鐵基復合氧化物Ca₂Fe₂O₅的制備方法”(CN201110060821.0)。而霧化法在制備粉末時霧化介質也容易污染產品，粉末純度低，粒徑大，很難得到具有亞微米甚至納米尺寸的粉末材料，如“一種鐵基特種合金粉末及其生產方法”(CN201110048676.4)和“有色金屬粉體“高速離心霧化法”制備工藝及裝置”，(CN200410079654.4)。另外，霧化法制備粉末(如氣霧化)必須要用到大量的霧化介質，特別是高純氣體的使用增加了粉末的生產成本。就現有的自上至下制備粉末的技術中還沒有哪種方法能獲得尺寸均一、粉末純度高、形貌可控的亞微米/納米粉末材料。

發明內容

本實用新型旨在克服現有技術的不足，目的是提供一種投資少、效率高、操作簡單和快速凝固的非晶/納米晶金屬粉末的制備裝置，該裝置能方便控制粉末形貌和顯微結構，所制備的粉末具有粒徑分布窄、晶粒細小和純凈度高的特點。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：所述的細晶粉末制備裝置包括升降機構、空心支桿、石英坩堝、感應加熱線圈、水冷接收銅板、爐體和紅外測溫儀。

爐體頂部的中心處設有升降孔，空心支桿穿過升降孔，空心支桿的下端通過變徑密封接頭與石英坩堝的上端聯接，空心支桿的上端通過法蘭與升降機構聯接，升降機構位于爐體頂部中心的正上方。

緊貼爐體的內壁砌筑有耐高溫保護層，在耐高溫保護層的內壁垂直地固定有4~8根發熱體，4~8根發熱體均勻地呈中心對稱布置，4~8根發熱體的上端分別穿出爐體頂部。靠近爐體下部的中心處裝有水冷接收銅板，水冷接收銅板的正上方設置有感應加熱線圈。

爐體頂部設有抽氣接口，爐體底部設有保護氣充氣接口；爐體的一側設有紅外測溫孔，紅外測溫孔外側裝有紅外測溫儀，紅外測溫儀的接收端、紅外測溫孔的中心線和感應加熱線圈軸線的中心點位于同一直線上。爐體的另一側裝有密封門，密封門的內壁砌筑有耐高溫保護層。

法蘭由上法蘭盤和下法蘭盤組成，上法蘭盤和下法蘭盤之間設有第一密封圈，上法蘭盤為圓盤狀，下法蘭盤為圓環狀，法蘭的上法蘭盤上設有助推進氣口，法蘭的下法蘭盤與空心支桿上端固定連接。

空心支桿內設有剛玉絕緣保護管，剛玉絕緣保護管的上端固定在法蘭的上法蘭盤上，剛玉絕緣保護管下端接近石英坩堝底部。導電電極的一端通過導線外接直流高壓電源正極，導電電極的另一端從剛玉絕緣保護管中穿出與石英坩堝的底部接觸。

感應加熱線圈的水冷電極穿過在爐體上的絕緣墊圈外接中頻電源，4~8根發熱體?分別通過導線外接控制電源。

所述的水冷接收銅板呈圓盤狀，水冷接收銅板的橫截面內設有冷卻水管；直流高壓電源的負極通過水冷電極與水冷接收銅板連接。

所述的紅外測溫儀前的紅外測溫孔內嵌有石英玻璃。

所述的爐體上的升降孔嵌有第二密封圈。

所述的密封門與爐體的接觸處設有第三密封圈。

由于采用上述技術方案，本實用新型與現有技術相比。具有以下優點：

(1)本實用新型在制粉過程中無需添加任何介質，無污染，粉末純度高，適合生產高純度粉末。

(2)本實用新型通過調節高壓靜電場大小，能改變熔融態金屬液滴所受分散力的大小，能控制熔融態金屬在噴射過程中被均勻打散的程度，有效地控制了金屬粉末的粒度、粒徑分布范圍和形貌。

(3)本實用新型采用快速凝固技術，使熔融被打散的金屬散落在水冷接收銅板上后具有10⁶K/S的冷卻速率，能保證熔融態金屬液滴快速冷卻，所得粉末晶粒細小，獲得納米晶粉末，甚至非晶粉末。