[實用新型]一種快速凝固金屬粉末的生產設備

有效

• 申請號: 202020443178.4
• 申請日: 2020-03-31
• 公開（公告）號: CN211939058U
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 陳云貴;李振帥
• 申請（專利權）人: 四川科匠輕金屬材料科技有限公司
• 主分類號: B22F9/10
• 分類號: B22F9/10
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李亞男

本實用新型公開了一種快速凝固金屬粉末的生產設備，屬于金屬粉末制備領域。熔化后的金屬液進入高速旋轉的離心霧化器中，在離心力的作用下金屬液從離心霧化器上的旋轉噴液霧化孔甩出，金屬小液滴甩向同樣高速旋轉的急冷室的急冷壁上，實現快速凝固。得到的快凝金屬粉末在急冷室底部的集粉裝置中收集。本實用新型采用高速離心霧化結合水冷旋轉金屬筒急冷的方式得到高性能快凝金屬粉末，可實現大規模化生產，適用于制備鋁合金、鎂合金等高強度金屬粉末。

技術領域

本實用新型涉及金屬粉末制備技術領域，具體涉及一種快速凝固金屬粉末的生產設備。

背景技術

制取粉末是粉末冶金的第一步，粉末的生產方法很多，就工業規模而言，應用最廣泛的是還原法、霧化法、機械粉粹、球磨粉粹、機械切削、氣流粉粹、氫化機械粉粹和電解法。

基于金屬液的金屬粉末生產方法主要是旋轉電極和霧化法。采用等離子體或激光等技術熔化旋轉電極可以制備金屬粉末，但需要首先制備旋轉電極，增加投入成本，且通常情況下產率不高。

霧化法制備金屬粉末是將金屬液通過噴嘴，在高速氣體或水的作用下霧化成金屬粉末。利用金屬液制備金屬粉末的性能除與粉末顆粒大小及金屬液過熱度等物性相關外，其凝固速度與冷卻介質的熱導率和比熱容等熱物性參數直接相關。與銅作為冷卻介質相比，水的熱導能力低約4個數量級，氮氣或氬氣等低約5個數量級。且由于水、氮氣和氬氣密度小，比較體積熱容就更加不如金屬銅冷卻介質。而且，鋁合金和鎂合金金屬液體高溫下存在與水和氮的反應，也是不適合采用的。

此外，目前，國內外制備金屬粉末用的離心霧化裝置包括霧化室，霧化室上方有坩堝，坩堝底部通過輸液桿與置于霧化室內的出液嘴相接，出液嘴與霧化盤相對應。由坩堝將金屬熔化后，通過輸液桿和出液嘴流到高速旋轉的霧化盤上，在惰性氣體保護下，金屬溶液從霧化盤邊緣甩出，形成金屬粉末。但是該種方式其旋轉盤沿徑向方向的線速度變化很大，導致金屬液冷卻速度差異大，霧化盤上連續液流輸送方式的成粉性也不好，特別是塑性好的鎂合金、鋁合金等，難以制備高質量的更高強度金屬粉末。

最后，金屬液甩帶快淬法制粉，在制備出帶材后，需要進行機械破碎球磨，制成粉末，工序復雜，生產效率較低。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種快速凝固金屬粉末的生產設備，以解決現有金屬粉末制備工藝粉末強度不高且不能實現大規模生產的問題。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：

一種快速凝固金屬粉末的生產設備，其特征在于，包括：支架以及分別設置支架上的保溫爐、急冷室以及集粉裝置；急冷室包括：離心霧化器、與離心霧化器相對轉動的方式設置的急冷壁、與急冷壁間隔且具有冷卻液進口和冷卻液出口的急冷外殼以及在急冷壁和急冷外殼之間形成的冷卻腔；離心霧化器轉動連接在保溫爐和急冷室之間，離心霧化器含有與保溫爐連通的套管，離心霧化器上設有多個旋轉噴液霧化孔；急冷室的出口置于集粉裝置內。

本實用新型將保溫坩堝內熔融的金屬液進入高速旋轉的離心霧化器中，在離心力的作用下金屬液從離心霧化器上的旋轉噴液霧化孔甩出，金屬小液滴甩向同樣高速旋轉的急冷壁上，實現快速凝固，凝固為金屬粉末。得到的快凝金屬粉末在急冷室底部的集粉裝置中收集。

本實用新型利用相對旋轉的離心霧化器以及急冷室的急冷壁（外壁不旋轉）之間的轉速差，并利用離心力將金屬液滴甩出，而后金屬液滴在高速旋轉的急冷壁上快速凝固，從而形成粉末。本實用新型的原理類似于甩帶快淬法制粉，相對轉速差越大，甩出的金屬液滴在急冷壁上凝固，從而獲得金屬粉末顆粒越小，且冷卻速度越快，金屬粉末的組織則更加細小，從而提高金屬粉末的力學強度，不同在于甩帶法難以制備出粉末形態的快凝材料。