[發(fā)明專利]一種離心輔助等離子霧化的金屬粉末制備設(shè)備與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810538223.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN108393498A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉軍發(fā)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉軍發(fā)
• 主分類號(hào): B22F9/10
• 分類號(hào): B22F9/10
• 代理公司: 西安睿通知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

本發(fā)明屬于粉末冶金領(lǐng)域，公開一種離心輔助等離子霧化的金屬粉末制備設(shè)備與方法，用以解決單一霧化機(jī)制導(dǎo)致的粉末孔隙率高和細(xì)粉產(chǎn)率低的問題。該設(shè)備包括：加速箱、霧化倉和粉末收集裝置；加速箱水平設(shè)在霧化倉一側(cè)，與霧化倉相連通，霧化倉底部與粉末收集裝置相連通。加速箱內(nèi)的第一加速轉(zhuǎn)筒和第二加速轉(zhuǎn)筒水平設(shè)在箱體底部，構(gòu)成V型放料區(qū)，金屬線材放置在V型放料區(qū)，金屬線材的正上方設(shè)有可沿箱體上下移動(dòng)的限位轉(zhuǎn)筒，金屬線材一端伸入霧化倉內(nèi)，另一端連接推料裝置。電機(jī)和傳動(dòng)裝置設(shè)在箱體底部，傳動(dòng)裝置的兩個(gè)輸出軸連接兩個(gè)加速轉(zhuǎn)筒，其輸入軸連接電機(jī)。霧化倉側(cè)壁設(shè)有等離子炬，等離子炬連接壓氣裝置，霧化倉外側(cè)設(shè)有水冷系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離心輔助等離子霧化的金屬粉末制備設(shè)備與方法。

背景技術(shù)

目前，霧化法制備的金屬粉末是熱等靜壓、增材制造、金屬注塑成型等工藝的主要原料，用于上述工藝的原料粉體需要具有球形或近球形的形貌，較細(xì)的尺寸，較好的流動(dòng)性，較低的雜質(zhì)含量，以滿足充型能力和最終零件性能的要求。目前，球形金屬粉末的主要制備方法是氣體霧化和離心霧化。

氣體霧化的霧化能量主要來自于高速氣體的動(dòng)能，這樣就增加了氣體與金屬液體的接觸頻率，使得粉體中含有氣孔，而氣孔殘留在零件中就會(huì)顯著降低成型件的疲勞等力學(xué)性能。離心霧化的霧化能量主要來自于離心力，因而氣體不占據(jù)顯著貢獻(xiàn)，因此具有較高的致密度和較好的表面光潔度。然而，離心霧化(如等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化法)，其霧化后粉體平均粒度與金屬熔體的表面張力、密度、熔池直徑和霧化轉(zhuǎn)速有關(guān)，而表面張力、密度和熔池直徑對(duì)于一個(gè)穩(wěn)定的離心霧化過程均是定值，因而實(shí)際粉體平均粒度主要與轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速越高，則得到粉末越細(xì)。

以目前工業(yè)常用的鈦合金為例，激光選區(qū)增材制造和金屬注塑成型等技術(shù)所需要的球形粉末粒度通常小于50μm，以下將粒度為d＜50μm的粉末稱為細(xì)粉，而氣體霧化法的細(xì)粉收率為30wt％，且氣體霧化法的氣孔問題較難根除。對(duì)于等離子旋轉(zhuǎn)電極法，目前商用技術(shù)的極限轉(zhuǎn)速在30000rpm左右，該技術(shù)下的上述鈦粉細(xì)粉收率通常<15wt％，這使得該法生產(chǎn)鈦粉的產(chǎn)率較低，成本較高。

因此，就現(xiàn)有技術(shù)來講，存在霧化制粉的孔隙率高和細(xì)粉收率低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上問題，本發(fā)明提供一種離心輔助等離子霧化的金屬粉末制備設(shè)備，解決了單一霧化原理的設(shè)備在生產(chǎn)中存在的問題，在大幅度提高金屬粉體霧化效率和細(xì)粉收率的同時(shí)，降低了粉末孔隙率，進(jìn)而提高了球形粉末的質(zhì)量，降低了金屬細(xì)粉的生產(chǎn)成本。本發(fā)明還提供一種離心輔助等離子霧化制備金屬粉末的方法，具體的說明了本發(fā)明的離心輔助等離子霧化的金屬粉末制備設(shè)備的具體操作步驟和工藝參數(shù)選擇，最終得到較好的細(xì)粉收率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以解決。

本發(fā)明提供的一種離心輔助等離子霧化的金屬粉末制備設(shè)備，包括：加速箱、霧化倉和粉末收集裝置；所述加速箱水平設(shè)置在所述霧化倉的一側(cè)，且所述加速箱與所述霧化倉相連通，所述霧化倉的底部通過排料通道與所述粉末收集裝置相連通；所述加速箱包括箱體、推料裝置、電機(jī)、傳動(dòng)裝置、第一加速轉(zhuǎn)筒、第二加速轉(zhuǎn)筒和限位轉(zhuǎn)筒；所述第一加速轉(zhuǎn)筒和所述第二加速轉(zhuǎn)筒水平設(shè)置在所述箱體的底部，且所述第一加速轉(zhuǎn)筒和所述第二加速轉(zhuǎn)筒的上表面構(gòu)成V型放料區(qū)，所述V型放料區(qū)內(nèi)放置有金屬線材；所述金屬線材的正上方設(shè)有所述限位轉(zhuǎn)筒，所述限位轉(zhuǎn)筒設(shè)置于所述箱體上，所述限位轉(zhuǎn)筒可沿所述箱體上下移動(dòng)；所述金屬線材遠(yuǎn)離所述霧化倉的一端設(shè)置有推料裝置；所述電機(jī)和所述傳動(dòng)裝置設(shè)置在所述箱體的底部，所述傳動(dòng)裝置包含兩個(gè)輸出軸，兩個(gè)所述輸出軸分別連接所述第一加速轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸和所述第二加速轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸，所述傳動(dòng)裝置的輸入軸連接所述電機(jī)；所述霧化倉的側(cè)壁上設(shè)置有等離子炬，且所述等離子炬的噴口朝向所述金屬線材的伸入所述霧化倉的一端的端面，所述等離子炬的進(jìn)氣口連接有壓氣裝置，所述霧化倉的外側(cè)沿霧化倉的外表面設(shè)置有水冷裝置。