[發明專利]一種逐液滴離心霧化法高效制備低熔點球形金屬粉末的裝置及方法

在審

• 申請號: 201811116484.0
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109047785A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 董偉;許富民;孟瑤;朱勝;王曉明;白兆豐;王延洋;韓陽;李國斌;趙陽;石晶;韓國峰;王思捷;常青;任志強;滕濤
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: B22F9/10
• 分類號: B22F9/10
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨

本發明提供一種逐液滴離心霧化法高效制備低熔點球形金屬粉末的裝置及方法。裝置包括殼體、設置于殼體內的坩堝和粉末收集區，其特征在于：轉盤為鑲嵌式結構，主體選擇導熱性較差的材料，霧化平面選擇與液滴的潤濕角小于90°的金屬材料，在轉盤軸線上增加通氣孔提高圓盤轉動時的穩定性，轉盤外設有感應加熱線圈。本發明結合脈沖微孔噴射法和離心霧化法，配合轉盤結構并對轉盤表面感應加熱，從而使金屬液突破了傳統熔融金屬的分裂模式，實現了只有當霧化介質為水溶液或有機溶液時才能實現的纖維狀分裂方式，在超微細化方面取得飛躍進步，制得圓球度高、有良好流動性和鋪展性、無衛星滴的符合使用要求的低熔點超微細金屬球形粉末。

技術領域

本發明屬于超細球形微粒子制備技術領域，具體而言，尤其涉及一種利用逐液滴離心霧化法高效制備低熔點球形金屬粉末的裝置及方法。

背景技術

球形金屬粉末作為一種重要的工業原料，在3D打印、電子封裝、半導體集成電路、新能源等領域得到了廣泛的應用。隨著設備微型化、高精度的發展，上述領域對球形粉末及其制備技術提出了更高的要求，特別是金屬粉末快速成型領域。

目前全球對金屬材料進行3D打印的需求十分迫切，如不銹鋼、鈦合金、鎳基合金、銀和金等，但目前這些打印技術還未能得到快速發展，其中金屬粉末制備技術成為制約3D打印技術發展的關鍵問題之一。3D打印技術要求金屬粉末需滿足粒徑細小、粒度分布窄、球形度高、易鋪展、流動性好和松裝密度高等性能。但國內所用粉末大部分都依賴進口，遠遠無法滿足3D打印的要求。因此，探索一種制備效率高、粉末質量高的超微細金屬球形粉末的制備方法意義重大。

目前國內外生產球形金屬粉末的方法主要有：霧化法和近幾年新興的脈沖微孔噴射法。霧化法制得的粉末粒徑分布寬，必須經過多次篩選才能得到滿足要求的粉末，成品率低；霧化粉末中含有大量的衛星滴，使其流動性和鋪展性下降；此外，在傳統離心霧化過程中，當熔體溫度及轉速過高時，熔體極易發生側滑，嚴重影響霧化效率。脈沖微孔噴射法制得的粉末雖然球形度高，粒徑均一，但是該方法制備小粒徑粒子時效率不高，且應用范圍受到限制。

因此，這兩種方法生產的粉末都無法滿足要求，研發一種制備效率高、粉末質量高的超微細金屬球形粉末的制備方法意義重大。

發明內容

根據上述提出的3D打印用金屬粉末制備過程中存在的流動性及鋪展性差、成品率低、效率低等問題，而提供一種逐液滴離心霧化法高效制備低熔點球形金屬粉末的裝置及方法。本發明主要結合脈沖微孔液滴噴射法和離心霧化法兩種方法，同時對轉盤進行結構設計，且對圓盤表面進行感應加熱，從而使熔融金屬液突破了傳統熔融金屬的分裂模式，實現了只有當霧化介質為水溶液或有機溶液時才能實現的纖維狀分裂方式，與現有的離心霧化技術相比較，這種線狀分裂模式下霧化得到的粉末在超微細化方面可取得飛躍進步，從而可以制備得到粒徑非常小、粒徑分布區間窄且可控、圓球度高、有良好流動性和鋪展性、無衛星滴、霧化效率高、細粉收得率非常高的符合3D打印使用要求的超微細金屬球形粉末。

本發明采用的技術手段如下：

一種逐液滴離心霧化法高效制備低熔點球形金屬粉末的裝置，包括殼體、設置于所述殼體內的坩堝和粉末收集區，所述粉末收集區置于所述殼體的底部，所述坩堝置于所述粉末收集區的上部，所述坩堝上設有與設置在所述殼體外部的壓電陶瓷相連的傳動桿，所述傳動桿的下端對著所述坩堝底部的中心孔，所述中心孔底部裝有帶小孔的墊片；所述坩堝內部設有熱電偶，所述坩堝外部設有環形電阻加熱器；

所述殼體上設有伸入于所述坩堝內的坩堝進氣管，所述殼體的側壁上還設有與所述坩堝相連通的機械泵和擴散泵，所述殼體上還設有腔體進氣口和腔體排氣閥；

所述粉末收集區包括設置在所述殼體底部的收集盤和設置于所述收集盤上方的與電機相連的用于霧化金屬粉末液滴的轉盤；其特征在于：