[实用新型]一种制备微细金属粉末的雾化器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用超音速气流将液态金属雾化成小液滴并凝固成粉末的雾化器，尤其是制备粒度微细并具有球形特征粉末的雾化器。

背景技术

气体雾化技术用于金属粉末的生产，其制粉的原理是用一高速气流将液态金属流粉碎成小液滴并凝固成粉末的过程。气体雾化粉末具有球形度高、粉末粒度可控等优点。

雾化器是气体雾化制粉技术的核心，雾化器控制气流对金属液流的作用过程，使气流的动能转化为新生粉末表面能，因此这一控制部件即雾化器决定了雾化粉末的性能和雾化效率。提高微细粉末（粒度小于45μm的粉末）的收得率和粉末的可控性，降低粉末制备成本，是雾化器发展的趋势。

在早期的金属粉末生产实践中，普遍采用自由落体式雾化器。这种形式的雾化器结构简单，但雾化效率不高，仅适用于60-300μm粒度粉末的生产。为了提高雾化效率，后来发展了限制式雾化器，这种雾化器使雾化效率得到很大的提高。现代具有工业实用意义的雾化器主要有两类：一是美国MIT的Grant教授发明的超声雾化器（US Patent N.4778516）。超声雾化器由拉瓦尔（Laval）喷嘴和Hartman振动管组合在一起，在产生2-2.5M的超音速气流的同时产生80-100KHz的脉冲频率，粉末的平均粒度可达到40-60μm。该雾化器的目的是为了生产具有快速冷凝效果的铝及合金，仅适用于铝等低熔点金属粉末的生产。二是美国Iowa州立大学的Ames实验室Anderson等人发明的高压气体雾化器（US Patent N.4619845）。将雾化器的环缝出口改为20-24个单一喷孔，这一改进可以显著提高雾化效率。粉末的平均粒度可达到30-50μm。该雾化器的雾化效率是在很高的压力下实现的，在工业上实现难度高，而且气体消耗量过大，不利于生产成本的控制。

中国专利CN1282282A公开了一种矩形层流雾化器，金属液从一长约50mm，宽0.7mm的导管中流出，进入喷嘴后形成Laval形状，从而产生高的雾化效率，粉末的平均粒度可以达到10-20μm。但该喷嘴在工艺上要求很高，一是要求金属液的过热度很高，对于高熔点金属不适合；二是雾化过程不稳定易于堵嘴，雾化过程难于进行。中国专利CN1078928A公开了一种超声速环形射流雾化器，是在低压下雾化低熔点金属，不适合高熔点金属的雾化，而且粉末粒度也较粗。中国专利ZL200820056451.7公开了一种组合喷嘴，其主要特征是在主喷嘴的上方增加一辅助喷嘴，产生一向下的气流，目的是减少卫星粉末和空心粉末的比例。中国专利CN1709585A公开了一高压雾化喷嘴，该喷嘴的气体通道采用了Laval形式，可以获得较高的气流速度，雾化效率明显增加。高熔点金属的平均粒度可以降低至30μm左右。但该喷嘴的Laval流道难于精确加工，影响气流速度的提高，而且气体流道形成的喷射角最高仅为45°，雾化效率不能进一步的提高。中国专利(CN2009103041661)公开了一种用于微细粉末雾化的喷嘴，气体通道同样采用Laval形式，由于采用了尺寸更小的导液管，并且将喷射角提高至70°，雾化效果又有明显提高。从已有的专利和气体动力学知识可以知道，采用Laval形式的气体通道可以获得超音速气流，提高气体的动能，从而提高雾化效率。增加喷射角可以提高气流对金属液流的冲击破碎效果，增加气流的能量转化率，有效增加微细粉末的产率。而已有的专利对喷射角约定也仅在70°以内。

发明内容

本实用新型的目的是为了提高气体雾化的效率，增加微细粉末的收得率，提供一种具有超音速气流、更高喷射角的制备微细金属粉末的雾化器。