[發明專利]一種水霧化法快速生產非晶態粉末的裝置和方法

在審

• 申請號: 202010583839.8
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111558723A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 王利民;李盤;黃力軍;陳舟;蔡巍;曾偉宇
• 申請（專利權）人: 湖南天際智慧材料科技有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 長沙市標致專利代理事務所(普通合伙) 43218
• 代理人: 蔣佳玉

本發明提供了一種水霧化法快速生產非晶態粉末的裝置和方法，包括水霧化裝置、冷卻塔和動態冷卻裝置，動態冷卻裝置包括冷卻部件及驅動裝置，冷卻部件用于與霧化后的粉末接觸并對粉末進行冷卻，驅動裝置用于驅動冷卻部件產生運動，冷卻部件的運動方式可以為振動、旋轉、平移、傾斜中的一種或幾種。本發明中經水霧化后形成的粉末可以繼續與動態冷卻裝置接觸，動態裝置高速運動，使粉末與冷卻裝置能夠充分接觸，并防止粉末在冷卻裝置上堆積，提高了非晶粉末的質量和生產效率，適合工業級別的大批量生產。

技術領域

本發明涉及材料制備技術領域，具體涉及一種水霧化法快速生產非晶態粉末的裝置和方法。

背景技術

急冷法制備非晶合金技術的關鍵是實現高速冷卻，其原理是：當原料物質（比如熔融金屬）在冷卻過程中的冷卻速率足夠大時，物質中的原子就會隨著溫度的降低失去動能，運動急劇變慢，最終使得物質內部絕大部分原子迅速地被“凍結”下來，且體積來不及發生突變（正常結晶時體積會發生突變），從而形成非晶合金。該制備技術中冷卻速度一般要達到10⁴K/s～10⁶K/s，才能有效地抑制液態金屬在冷卻過程中的形核和長大，實現非晶合金的生成。

目前非晶合金的常見制備方法是氣體霧化法和水霧化法。其中氣體霧化法需要大量的惰性氣體，存在生產成本太高的問題，且氣體的導熱性較差，因而氣霧化法的冷卻速率一般較低，僅能滿足少數種類的非晶合金的制備要求；而水霧化法具有更大的冷卻速率，可滿足更多種類的非晶合金的制備要求，因此被很多企業所采用。傳統的水霧化制備方法中，經水霧化裝置處理后形成的熔融液滴會集中分布在一個較小的范圍，持續一段時間后，熔融液滴很可能堆積在一起并凝結成塊，不利于后續熔融液滴的快速冷卻，降低了生產效率和產品質量；JFEスチール株式會社于2015-07-31申請了專利“水霧化金屬粉末的制造方法”（專利號為JP2015152129），如附圖5所示，該申請公開了：經水霧化后的液滴落在下方的旋轉盤上，液滴與旋轉盤撞擊形成金屬粉末，且在離心力作用下沿旋轉盤的徑向飛出，優選的，冷卻盤表面上可以制造一層諸如水的制冷劑液體作為冷卻劑層，提高對粉末的冷卻速度，但其粉末飛離旋轉盤完全依靠旋轉盤產生的離心力，在一定的轉速下不同粒徑的粉末受到的離心力不同，粒徑較大粉末可能會在旋轉盤上堆積，影響后續霧化后的粉末的冷卻效果，降低產品質量。

因此，有必要對現有的水霧化法生產非晶材料的設備及方法進行改進，以解決這一問題。

發明內容

本發明的目的是，克服現有技術的上述不足提供一種水霧化法快速生產非晶態粉末的裝置和方法，可以有效防止因熔融液滴在冷卻裝置上堆積而降低冷卻速率，導致生產效率及產品質量降低的問題。

本發明解決上述問題的技術方案為：一種水霧化法快速生產非晶態粉末的方法：包括以下步驟：首先，將高溫熔液用水霧化裝置霧化形成粉末，然后將霧化后的粉末再通過動態冷卻裝置冷卻，最后對粉末進行收集。

進一步的，動態冷卻裝置包括冷卻部件及驅動裝置，冷卻部件用于與霧化后的粉末接觸并對粉末進行冷卻，驅動裝置用于驅動冷卻部件運動。

進一步的，冷卻部件的運動方式包括振動、旋轉、平移、傾斜等，用于防止霧化后的粉末在冷卻部件上堆積，冷卻部件的速度與下料速度成正相關，保證霧化后的粉末不在冷卻部件上堆積。

一種水霧化法快速生產非晶態粉末的裝置，包括水霧化裝置、冷卻塔和動態冷卻裝置，動態冷卻裝置包括冷卻部件及驅動裝置，冷卻部件用于與霧化后的粉末接觸并對粉末進行冷卻，驅動裝置用于驅動冷卻部件運動，冷卻部件的運動方式可以為振動、旋轉、平移、傾斜中的一種或幾種，動態冷卻裝置還包括吹掃裝置，吹掃裝置通過噴射出的吹掃介質將冷卻部件上的粉末帶離，并且吹掃介質也可以對粉末進行冷卻。

進一步的，吹掃介質為水、液氮或者液氬等。