[發(fā)明專利]一種高能高速等離子制備球形金屬粉末的裝置和方法

在審

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• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108393499A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設計）人: 劉明;王豪;張遠龍;趙福長;劉天寅
• 申請（專利權）人: 寶雞市新福泉機械科技發(fā)展有限責任公司
• 主分類號: B22F9/14
• 分類號: B22F9/14
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 姜美洋

1.一種高能高速等離子制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，包括：

制粉釜；以及

等離子炬噴槍，其插入所述制粉釜中，所述等離子炬噴槍沿其軸向設置有噴氣孔；

送絲機，其設有送絲接頭，并通過所述送絲接頭將金屬絲材送至所述等離子炬噴槍處；

盛粉盆，其設置在所述制粉釜的底部，用于收集所述制粉釜中產生的球形金屬粉末。

2.如權利要求1所述的高能高速等離子制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，所述等離子炬噴槍前部徑向設置有送絲孔，所述送絲機將金屬絲材通過所述送絲孔送入所述等離子炬噴槍內。

3.如權利要求1所述的高能高速等離子制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，所述等離子炬噴槍前端徑向設置有送絲管，所述送絲機將金屬絲材通過所述送絲管送入所述等離子炬噴槍前端。

4.如權利要求1、2或3所述的高能高速等離子制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，還包括：

電源，其與所述等離子炬噴槍連接；

正極電纜，其一端與所述送絲接頭連接，另一端與所述電源連接，用于向所述金屬絲材通電。

5.如權利要求4所述的高能高速等離子制備球形金屬粉末的裝置，其特征在于，還包括：

第一排氣閘，其設置在所述制粉釜頂部；

一級過濾器，其設置在所述第一排氣閘出口，所述一級過濾器的出口分為第一出口和第二出口，所述第一出口處依次連接有二級過濾器和三級過濾器，所述第二出口處連接有第二排氣閘；

冷卻裝置，其設置在所述三級過濾器出口；

一級增壓器和二級增壓器，其依次設置在所述冷卻裝置的出口處；

高壓氣罐，其設置在所述二級增壓器出口處，用于收集、循環(huán)再利用工作氣體。

6.一種高能高速等離子制備球形金屬粉末的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：將制粉釜內的氣壓抽至1×10^-5～10Pa，而后反填氬氣至常壓，重復反填氬氣3次；

步驟2：供電使等離子炬噴槍內產生等離子焰流，控制等離子炬的電壓為30～230V，電流為200～1000A，惰性氣體的流量為50～400L/min；

步驟3：送絲機以0.2～20m/min的速度將金屬絲材送至等離子炬噴槍，金屬絲材不通電，等離子炬噴槍內的等離子焰流加熱熔化金屬絲材成熔滴，并同時霧化、球化熔滴，射出的熔滴在制粉釜內飛行，自然冷卻、凝固，降落在底部盛粉盆中，控制制粉釜內的氣壓小于等于0.5MPa。

7.如權利要6所述的高能高速等離子制備球形金屬粉末的方法，其特征在于，所述步驟3還包括：將金屬絲材通電，所述等離子炬噴槍與金屬絲材形成電弧，熔化金屬絲材成熔滴，所述等離子焰流霧化、球化熔滴。

8.如權利要6或7所述的高能高速等離子制備球形金屬粉末的方法，其特征在于，還包括對所述步驟2和所述步驟3進行調節(jié)：調整送絲速率、等離子炬的電壓、電流和氣體流量，對所得球形粉末中直徑為15～53μm的球形粉末所占比重進行控制：

其中，ε為直徑為15～53μm的球形粉末所占比重，ξ為校正系數且與金屬絲材的屬性有關，U_g為等離子炬的電壓，I_g為等離子炬的電流，Q_ga為等離子炬噴槍內氬氣的氣體流量，Q_gh為等離子炬噴槍內氦氣的氣體流量，ρ為金屬絲材的密度，Q_p為金屬絲材的送絲速率，D_p為金屬絲材的直徑，T_m為金屬絲材的熔點。

9.如權利要3所述的高能高速等離子制備球形金屬粉末的方法，其特征在于，所述等離子炬的電壓為170V，電流為850A；所述等離子炬噴槍內氬氣的氣體流量為320L/min，所述金屬絲材的送絲速率為8m/min。

10.如權利要1所述的高能高速等離子制備球形金屬粉末的方法，其特征在于，所述等離子炬的電壓為130V，電流為800A；所述等離子炬噴槍內氬氣的氣體流量為160L/min，氦氣的氣體流量為53L/min；所述金屬絲材的送絲速率為4m/min。