[發明專利]一種金屬粉末霧化設備

在審

• 申請號: 202010426307.3
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111451517A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 劉洋
• 申請（專利權）人: 劉洋
• 主分類號: B22F9/10
• 分類號: B22F9/10;B22F1/00;B33Y40/00
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種金屬粉末霧化設備，包括艙體；艙體一端設置有下料口，艙體另一端水平設置有至少3個旋轉器；每個旋轉器包含豎直設置的旋轉器軸及設置在旋轉器軸上的兩個旋轉器轉盤；艙體另一端還設置有霧化轉盤，霧化轉盤包含霧化轉盤板及設置于霧化轉盤板上表面和下表面的轉盤圓臺；霧化轉盤通過轉盤圓臺裝配于至少3個旋轉器之間；艙體的另一端還豎直設置有支撐桿，支撐桿的上端固定有熔化器，熔化器中流出的金屬液柱下落至霧化轉盤板上，且隨霧化轉盤運動的切線方向指向下料口。本發明針對50μm的細粉段，顯著提高了細粉的收率，且降低了成本。

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術領域，尤其涉及一種金屬粉末霧化設備。

背景技術

金屬粉末是一種廣泛應用于粉末冶金工業、增材制造工業的金屬上游原材料，其使用粒度區間通常在15-300μm之間。其中，一般粉末冶金通常使用50-150μm，而諸如選擇性激光熔覆(SLM,selective laser melting)等增材制造技術，則通常使用15-50μm的粉末作為原材料。

為便于控制雜質，業內普遍使用霧化的方式制備金屬粉末。依據霧化的原理不同，通常分為氣體霧化法、水霧化法、等離子霧化、離心霧化法、超聲霧化法等。

對于鋁、鈦、鋼、鎳等常用金屬，氣體霧化法的技術發展最為成熟，占據市場比例較大，分支也較多，典型技術如EIGA(electrode induction-melting inert gasatomization)、VIGA(vacuum induction melting inert gas atomization)，其基本原理以高壓氣體噴射熔融金屬液體獲得霧化粉末，易于控制；水霧化法則使用高壓水流噴射熔融金屬獲得霧化粉末，由于接觸水介質容易引入雜質，因而目前只在少量的鋼粉生產中還在使用；等離子霧化則使用等離子炬熱源作為提供霧化動能和熱能的流體，以金屬絲材作為霧化原材料，能夠提供較好的霧化效果，但其受制于材料限制(某些合金制絲不易)；離心霧化則以離心力作為霧化動力，目前的主流技術是等離子旋轉電極霧化技術(PREP,plasmarotating electrode process)，其以高速沿軸線自轉的圓柱棒材的一端靠近等離子炬火焰熔融，以離心力將液滴甩出得到霧化粉末，但該原理的霧化顆粒尺寸強烈受到轉速影響(轉速越高粒度越細)，目前的工業能力所提供的轉速很難在15-50μm段產生較高的收益；超聲霧化的效果非常好，但受制于大功率長壽命換能器的不易實現的制約，目前的產能難以滿足工業大批量生產需求。

近些年來，隨著金屬增材制造技術的發展，業內對于細粒度(15-150μm段)的金屬粉末的需求猛增，這也導致主流的霧化技術的占比發生很大變化。增材制造所使用的金屬粉末應當滿足成本低、雜質含量少、流動性優良、粉體自身缺陷少的特點。因而目前產業能夠滿足增材制造的霧化技術流派，僅以氣體霧化類技術為主，少量以離心霧化技術的等離子旋轉電極霧化工藝提供一些50-150μm粒度段的粗粉。

一般來說，粉床類金屬增材制造技術的精度，主要取決于原材料使用的粉末粒度，一般認為粒度越細則精度更高。但若粉末粒度非常細(如15μm)，則由于粉體表面能激增，很難控制表面污染雜質含量。因而，對于精度要求較高的粉床類增材制造技術，如SLM等，通常使用15-50μm粒度的粉末。業內也有EBM(electron beam melting)電子束熔覆增材制造技術，使用50-150μm的粉末，其使用較粗粉末的原因通常被認為是電子束的熱濺射效應較大，為避免粉末受熱時跑飛，需要更大的顆粒以獲得在掃描熔化過程的位置穩定性。

目前主流的粉床類增材技術，相較于其他金屬增材技術，其成型零件的精度更高，但效率低，一次成本較高；若考慮成型后零件需要二次加工恢復尺寸精度的成本，則粉床類金屬增材制造技術對于中等復雜零件的最終成本反而更低。而考慮到后處理的精度問題導致的成本激增以及流程復雜化，事實上，SLM類的細粉(15-50μm)粉床金屬增材制造技術對于中等復雜度的零件的經濟性優勢反而更好。