[發明專利]一種高效復合式氣霧化制粉裝置及方法

有效

• 申請號: 202011486531.8
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112658271B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 張雪峰;劉先國;孫玉萍;李紅霞;李忠
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B22F9/14
• 分類號: B22F9/14;B22F9/08
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;薄盈盈

本發明涉及氣霧化制粉技術領域，尤其涉及一種高效復合式氣霧化制粉裝置及方法，包括依次連接的真空熔煉系統、霧化系統和粉末收集室；所述真空熔煉系統包括真空熔煉室、高頻熔煉線圈、熔煉坩堝、第一真空系統、第一保護氣氛氣路和第一冷卻系統；所述霧化系統包括霧化室、高壓非氧化氣路、氣霧化噴嘴、電極槍、第二真空系統、第二保護氣氛氣路、Ar氣路和第二冷卻系統；所述氣霧化噴嘴設有中心孔，所述中心孔裝有導向裝置。本發明將氣霧化和電弧放電兩種技術融為一體，將兩個過程合并為一個連續制粉過程；通過電弧放電技術彌補氣霧化技術常見的堵塞噴嘴、顆粒不夠細化、顆粒粒徑分布廣、高壓氣路出口與金屬液滴角度設計等技術性問題。

技術領域

本發明涉及氣霧化制粉技術領域，尤其涉及一種高效復合式氣霧化制粉裝置及方法。

背景技術

氣霧化制粉技術歷史起源于10世紀20年代，其制粉的原理是利用高速氣流作用于熔融液流，使氣體動能轉化為熔體表面能，進而形成細小的液滴并凝固成粉末顆粒。氣霧化制粉技術具有環境污染小、粉末球形度高、氧含量低以及冷卻速度大等優點，目前已經成為生產金屬及合金粉末的主要方法。隨著粉末材料在化工、電子器件制備、表面工程及軍事等工業中的應用，對于粉末在純度、尺寸、球形度等方面的要求不斷提高，促進氣霧化制備裝置進一步的發展。

傳統的霧化工藝中，金屬液經流漏嘴進入噴嘴進行霧化，但是因為是超音速的氣體轟擊金屬液，在整個霧化過程中的氣場比較混亂，在轟擊完成后會形成尺寸不同的金屬顆粒，其中，大顆粒的散熱速度較慢，需要較長的時間完成固化過程，而小顆粒尺寸較大顆粒的固化需要的時間就會短很多，在高速紊亂的氣流中，就會發生已經完成凝固的小顆粒撞擊到未完全凝固的大顆粒的表面，導致表面缺陷。同時，噴嘴易堵塞，導致生產過程無法正常進行。

目前，傳統的氣霧化設備熔煉與限流澆注系統分離，在粉末制備過程中與氧氣會有一定接觸，導致粉末含氧量高，影響粉末使用性能。一些氣霧化制粉設備是熔煉與澆注一體化，但結構過于復雜，操作麻煩，價格昂貴，維修困難，限制了其大規模應用。同時，國內普遍采用非限制性霧化噴嘴，制備粉末細化困難。雖然有些特殊噴嘴設計，但是結構相對復雜。

中國專利文獻上公開了“一種一體式感應熔煉氣霧化制粉裝置及氣霧化制粉的方法”，其申請公布號為CN107116225A，該發明的裝置的噴嘴的軸線與石英管的軸線垂直，避免了噴嘴處的堵塞。但是這種設計無法形成持續的工業化生產。

中國專利文獻上公開了“一種氣霧化制備球形鈦粉及鈦合金粉末的裝置及方法”，其申請公布號為CN104475744A，該發明將原材料高頻熔煉和氣霧化制粉融為一體，將兩個過程合并位一個連續的粉末制備過程，實現連續生產鈦及鈦合金粉末。但是這種裝置僅面向鈦及鈦合金粉末的連續生產，對于含有低熔點金屬如Al的合金，易導致噴嘴堵塞。

中國專利文獻上公開了“一種利用氣霧化法制備球形金屬粉末的組合裝置”，其申請公布號為CN109848429A，該發明包括兩個以上不同類型的氣霧化熔爐，該裝置不受單一氣霧化熔爐和霧化塔生產條件的限制，在同一個生產系統內能夠進行多類粉末的生產，提高了生產效率。這種裝置制備的粉末尺寸偏大且分布范圍大，粉末表面不潔凈。

發明內容

本發明為了克服上述現有技術中存在的問題，提供了一種氣霧化和電弧放電連續制粉、有效避免噴嘴處漏嘴堵塞的高效復合式氣霧化制粉裝置。

本發明還提供了一種利用上述裝置氣霧化制粉的方法，該方法制得的粉末顆粒球化率高，球形度好，顆粒直徑小，表面質量好，可實現在密閉、高真空、工業化條件下生產，有利于大規模工業化生產。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：