[實(shí)用新型]一種制備金屬粉末的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820767066.7
• 申請(qǐng)日: 2018-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN208555983U
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙興科;海旭升;邢德勝;王健;張國(guó)偉;宿紅剛;王健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航星利華（北京）科技有限公司
• 主分類號(hào): B22F9/10
• 分類號(hào): B22F9/10;B33Y70/00
• 代理公司: 北京譽(yù)加知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11476
• 代理人: 張爭(zhēng)艷

本實(shí)用新型提出一種制備金屬粉末的裝置，包括：離心裝置，所述離心裝置用于帶動(dòng)待制備金屬高速轉(zhuǎn)動(dòng)；霧化室(5)，所述待制備金屬位于所述霧化室(5)內(nèi)，所述霧化室(5)為真空或者充有惰性氣體；熱源，所述熱源能夠發(fā)出聚焦能量，照射在所述待制備金屬的表面。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉存在的電極轉(zhuǎn)速過高、霧化室密封性較差以及制粉裝置構(gòu)造復(fù)雜、制造成本高和能耗大等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及，更具體地，涉及金屬粉末的制備技術(shù)。

背景技術(shù)

球形金屬粉末材料在粉末冶金、金屬表面工程等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來，金屬3D打印技術(shù)迅速發(fā)展，對(duì)金屬粉末原材料的需求比以往任何時(shí)候都更加迫切，同時(shí)對(duì)金屬粉末的性能也提出了更高的要求。金屬粉末的粒度及粒度分布、球形度，化學(xué)純度等對(duì)3D打印金屬的質(zhì)量至關(guān)重要。金屬粉末已成為當(dāng)前金屬3D打印技術(shù)發(fā)展的瓶頸，亟需開發(fā)新型、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的球形金屬粉末的制備技術(shù)。

球形金屬粉末制備主要是通過將金屬熔化成為液體，然后再通過一定手段將液體金屬分散成細(xì)微液滴(即，液體金屬霧化)，細(xì)微液滴在表面張力作用下收縮成球形，球形液滴隨后冷卻凝固成為固態(tài)的球形金屬粉末顆粒。按照液體金屬霧化方式的不同，目前，球形金屬粉末的主要制備方法有氣霧化法(一種高純3D打印增材制造金屬合金粉末的制備方法CN106881464A、一種金屬粉末制備裝置及方法CN102689015A、制備金屬及合金粉末用的氣霧化裝置及其粉末制備方法CN104550987A)、水霧化法(水霧化全球形金屬粉末生產(chǎn)的噴射裝置CN1857832A)、超聲霧化法(球形金屬粉末的超聲霧化制備方法及裝置CN1422718A)、離心盤霧化法(盤式霧化法制備金屬粉末的裝置CN1036918A)、旋轉(zhuǎn)電極霧化法(旋轉(zhuǎn)電極制造金屬粉末氣氛保護(hù)系統(tǒng)及其保護(hù)方法CN103071804A)，以及組合方法(球形低熔點(diǎn)金屬粉末的生產(chǎn)方法CN101985177A、制造微細(xì)金屬粉末的方法和裝置CN1072622A、一種用于制備3D打印金屬粉末的氣霧化裝置CN105618773A)等等。

氣霧化是目前金屬粉末的主要生產(chǎn)工藝。氣霧化法采用高速氣流將液體金屬流破碎成小液滴進(jìn)而得到金屬粉末的過程。然而由于氣流的擾動(dòng)具有統(tǒng)計(jì)特征，因而氣霧化法生產(chǎn)的金屬粉末粒度分布較寬，球形度較差，另外，氣霧化生產(chǎn)設(shè)備龐大、消耗惰性氣體量大，成本較高。用水替代貴重的惰性氣體霧化金屬，可以提高霧化效率，降低生產(chǎn)成本，但水霧化法不適用于制造化學(xué)活性高的有色金屬及其合金。

超聲霧化和離心盤霧化是一種機(jī)械接觸式的霧化方式，受超聲頭或離心盤材質(zhì)的限制，通常僅用于制造低熔點(diǎn)金屬粉末，而且會(huì)增加對(duì)金屬粉末化學(xué)污染的風(fēng)險(xiǎn)。

旋轉(zhuǎn)電極霧化是一種采用電弧加熱棒狀金屬端部，同時(shí)金屬棒作高速旋轉(zhuǎn)，憑借離心力使液體金屬破碎成細(xì)小液滴，進(jìn)而凝固形成球形金屬粉末。旋轉(zhuǎn)電極霧化金屬粉末的粒度通過電弧能量和金屬棒(電極)轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，獲得的金屬粉末粒度分布范圍窄、球形度高，適用于制備各種金屬粉末，是目前3D打印用球形金屬粉末的最為重要方法。旋轉(zhuǎn)電極霧化過程中電弧加熱熔化金屬棒料的同時(shí)，也加熱其中的鎢電極、以及碳電刷與銅電極等電氣連接件。

由此帶來化學(xué)污染、電刷磨損等問題，采用大功率激光替代電弧(用于制備金屬或合金粉末的激光加熱旋轉(zhuǎn)霧化方法及設(shè)備CN104014801A)，可以較好的解決旋轉(zhuǎn)電極霧化法的上述問題，然而，金屬棒料的技術(shù)不足仍然存在，這些不足表現(xiàn)在：

1)金屬棒料的直徑較小，必須采用非常高電極轉(zhuǎn)速，如9000-20000rpm(一種等離子輔助旋轉(zhuǎn)電極制備3D打印用金屬粉末的方法CN105817636A)、才可以提供足以霧化液體金屬所必須的線速度，因此需要配備高速電機(jī)，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性和安全性要求較高，不利于設(shè)備穩(wěn)定性。

2)金屬棒料采取推料電機(jī)自動(dòng)送進(jìn)，棒料需要穿過霧化室壁上的送料孔，高速旋轉(zhuǎn)電極與霧化室壁的間隙配合要求較高，真空室的密封性差，不利于金屬粉末的化學(xué)純度。