[實用新型]一種毫米級金屬球的制備裝置

有效

• 申請號: 202020848246.5
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN212239190U
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 趙科湘
• 申請（專利權）人: 株洲科能新材料有限責任公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 趙春生

本實用新型公開了一種毫米級金屬球的制備裝置，包括通過振動機構帶動振動的熔料罐、用于熔料罐保溫的保溫結構以及設置在熔料罐下方的收集罐，所述熔料罐通過彈簧與收集罐連接，熔料罐的底部開設有多個出料孔。制備金屬球時，將熔融的金屬倒入熔料罐中，熔融金屬通過出料孔流出，振動機構產生的振動使流出的金屬射流斷裂成小液滴，小液滴由于表面張力幾乎變成球形，下降過程中冷卻凝固成金屬球后被收集罐收集。采用本申請的制備裝置，加工成本低，加工效率高，加工質量可靠，能大規模生產微小金屬球，特別適用于0.1?4mm金屬球的大規模生產。

技術領域

本實用新型涉及金屬球制備技術領域，尤其涉及一種毫米級金屬球的制備裝置。

背景技術

目前，金屬球廣泛應用于機械領域(軸承滾珠)、電子封裝領域(BGA錫球、銅-錫核殼結構粒子)、化學催化領域(鎳基合金粒子)等。為了滿足以上各領域的需求，不僅要滿足尺寸均勻、球形度高等要求，還要滿足制備過程的熱履歷相同，因而國內外仍有相當多的研究投入到金屬球的制備技術上。

金屬球的制備方法從成球機理方面來分，大致可以分為鑄造法、鍛造研磨法、切絲或打孔重熔法、霧化法、均勻液滴噴射法、脈沖微孔噴射法。

鑄造法是將金屬熔融后澆鑄到磨具中而成球。該方法成本低，粒徑均勻，但表面質量差，且不能制造5mm以下的金屬球。

鍛造研磨法是將短小金屬絲放在金屬模中進行鍛造研磨而成球，主要用于制造軸承滾珠。該方法能制造1mm以上的金屬球，但受材料物理性能的限制，不能制造脆性金屬球。

切絲或打孔重熔法首先通過拉絲剪切或箔片沖壓等機械加工方式把需要制備的材料加工成均勻質量的微小單元投入到液體介質中重熔成液滴，然后凝固成球，再經過篩分、清洗、檢驗從而得到滿足要求的金屬球。該方法可控性較好，但對于小粒徑的球或塑性加工性能不好的金屬比較困難，同時必須將制得的金屬球進行清洗，顯著影響了生產效率和效益。

霧化法是工業上主要采用的制備金屬球形粒子的方法，如氣霧化法、離心霧化法、等離子體霧化、水霧化法和真空霧化法等，其中采用較多的為氣霧化法和離心霧化法兩類。氣霧化法(GA)是指利用氣體壓力將流經噴嘴的液體沖擊破碎的方法。離心霧化(CA)是將要霧化的熔融液體流到旋轉的圓盤上，在離心力的作用下，脫離轉盤的邊緣，落入冷卻介質中固化的方法。霧化法生產效率高，成本較低，但是其生產的微粒子粒徑分布范圍很大，熱履歷不一致。

均勻液滴噴射法利用了臘腸型射流不穩定原理，通過對從毛細管中噴出的液流施加周期性擾動，液流在擾動作用下斷裂并形成均勻液滴。根據施加擾動的不同，均勻液滴法又可分為機械振動法、壓電振動法、電場霧化法。該方法制備的粒子粒徑一致，圓球度好，具有較好的發展前景，多用于制備1mm以下的金屬球形粒子。然而該方法存在設備龐大、機構復雜、成本高等缺點。

脈沖微孔噴射法是將原材料在熔化裝置中熔化成液體，再將液體導入到液滴產生裝置中，使其充滿整個空間并保持一定壓力，通過壓電陶瓷產生微小位移，并把此位移傳遞到坩堝中的液體上，通過能量傳遞使一定量的微小液柱從坩堝底部的小孔中噴出，每次噴出的液體形成一個液滴，在表面張力和重力的作用下形成球形液滴并在降落的過程中無容器凝固形成球形粒子。該方法熱履歷一致、球形度高、尺寸均勻，可以實現按需噴射。與均勻液滴噴射法類似，該方法主要用于制備小于1mm的球形粒子，同樣存在設備龐大、機構復雜、成本高等缺點。

由此可見，上述現有金屬球的制備方法都存在一定缺陷，特別是難以低成本、大規模地制造0.1-4mm的金屬球。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種毫米級金屬球的制備裝置，以便降低加工成本，提高加工質量和效率。