[发明专利]脉冲小孔多振动杆喷射法高效制备均一球形微粒子的方法及装置

权利要求书

1.一种脉冲小孔多振动杆喷射法高效制备均一球形微粒子装置，其特征在于:

(a) 该装置位于真空腔体(3)中，真空腔体(3)包括真空腔室(17)、各级真空泵和外部控制系统；真空腔室(17)上部固定有喷射部位组件，下部由收集部(11)组成，两者之间是粒子形成和观察部，三者通过支架固定连接在一起；所述喷射部主要有驱动系统、坩埚(15)以及加热器(4)组成；驱动系统主要包括压电陶瓷(1)和传动棒(14)；坩埚(15)内部有4-10个大小相同的熔池(5)，熔池(5)底部放装有与真空腔室(17)相连的带小孔(8)陶瓷片(7)；压电陶瓷(1)位于真空腔体(3)外部，与传动棒(14)连接，传动棒(14)底部位于陶瓷片(7)上方；坩埚(15)的外部固定有加热器(4)，坩埚(15)的上部接有上通气管(2)，目的是为坩埚(15)提供差压；真空腔体(3)侧壁开有观察窗(18)，并安装有CCD摄像机(19)，CCD摄像机(19)与计算机相连；收集部(11)由回收槽(22)与支撑体(23)组成，收集部(11)正对陶瓷片(7)小孔(8)，用于收集粒径不同的球形金属粒子(10)；

(b) 所述装置坩埚(15)由4-10个大小相同的熔池(5)组成，在熔池(5)底部安装不同孔径的陶瓷片(7)，其孔径范围在0.020-1.500mm之间;

(c) 该装置坩埚(15)内置有与控温装置相连的热电偶(9)，坩埚的加热器(4)与控温装置相连;

(d) 该装置压电陶瓷(1)的振动频率在1Hz-20kHz之间。

2.一种脉冲小孔多振动杆喷射法高效制备均一球形微粒子方法，其特征在于:

将带有不同孔径的陶瓷片(7)固定于坩埚(15)底部，同时调整各坩埚(15)中传动棒(14)的直径，在通入惰性气体Ar气的条件下，利用加热器(4)加热坩埚(15)至其内部金属成熔融状态，对压电陶瓷(1)施加一定的脉冲信号，使其带动传动棒(14)产生一纵向微小位移，此位移作用于坩埚(15)底部的熔体金属(16)，使微小液滴从坩埚(15)底部小孔(8)射出，液滴在下降过程中无容器的凝固成均一的球形金属粒子(10)，压电陶瓷每运动一次每个微孔处可形成一个液滴，其步骤如下：

（1）装料，将带有不同孔径的陶瓷片(7)固定于坩埚(15)底部，在坩埚(15)中加入需要制备的金属材料，并密封；

（2）洗涤真空腔体(3)，利用机械泵(12)和扩散泵(13)对坩埚和真空腔室(17)抽真空，并充入惰性保护气体Ar，反复进行，最后使真空腔体(3)内压力达到一个大气压；

（3）加热坩埚(15)，利用加热器(4)融化坩埚(15)内的金属材料，热电偶(9)实时监测熔池(5)内的温度，金属材料完全融化后保温15-20分钟；

（4）施加差压，通过上进气管(2)向坩埚(15)中通入惰性气体，利用差压控制系统使坩埚(15)与真空腔室(17)之间达到稳定差压0-50kPa；

（5）施加振动，将编辑好的脉冲驱动信号施加给压电陶瓷(1)，使其产生微小位移，由传动棒(14)传递给坩埚(15)底部的熔体金属(16)，从而使得微小液滴从小孔(8)中射出，射出的液滴在下落过程中由于重力和表面张力的作用无容器凝固形成球形金属粒子(10)；

（6）粒子收集，喷射完成后，在不同的收集部(11)中收集到粒径不同的均一球形金属粒子(10)。