[发明专利]一种制备高堆积密度扁圆形状粉末材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用通过特别设计的加工设备，集成熔融雾化方法和急冷方法制备高堆积密度扁圆形状粉末材料的方法。

 

背景技术

随着金属3D打印技术、表面熔覆修复再制造技术、粉末材料等静成型压技术、其他粉末冶金法零部件制造技术的发展，对其原材料粉末产品化学纯度、形貌、密度、流动性、粒度及粒度分布提出了更高的要求。粉末材料的形貌特征很大程度上决定了粉末材料的流动性和堆积密度，高流动性和高堆积密度更利于粉末材料成型性，成型密度高，且密度均匀，粉末材料烧结更致密化。实践证明扁圆状形貌的粉末材料堆积密度是最大的，超过形貌不规则状的粉末材料和球形粉末材料。

 现今粉末产品的生产方式和设备，要么是生产出外形不规则粉末材料，如水雾化法和球磨法生产方式；要么是规则的球状形，如高压气雾化法和喷雾造粒法生产方式。

本发明利用通过特别设计的加工设备，集成熔融雾化方法和急冷方法制备高堆积密度扁圆形状粉末材料的方法

发明内容

本发明的目的是解决现今只能生产不规则粉末材料和球形粉末材料的限制，发明了一种采用加热方式熔化加工原材料，集成气雾化法和急冷法制备高堆积密度扁圆形状粉末材料的方法。

本发明的技术方案是：在雾化制备粉末材料过程中，通过电阻或感应或电弧或高温等离子体等方式加热熔化的原材料液束流被机械力或雾化气体介质冲击分散成微小液滴，微小液滴在一个特别设计的倾斜旋转雾化塔中飞行冷却，在凝固前，受表面张力作用，液滴逐渐球化，在完全凝固球化之前，液滴撞击雾化塔内表面，发生变形并迅速冷却凝固，冷却速度达到10⁵-10⁷K/S，得到高堆积密度扁圆形状粉末材料。为防止粉末相互粘结和粘结在雾化塔表面上，雾化塔设计成双层水冷结构，作旋转运动，为控制雾化液滴的飞行冷却速度，雾化塔内通入可控工艺温度的惰性气体或空气。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

   图1 是本发明装置的构造图。

   图中：1.熔炼和漏包合二为一结构加热炉，2.感应线圈，3.气体雾化器，4.雾化塔，5.雾化塔基座，6.转动轴承，7.驱动链轮，8.双层水冷装置，9.连接出料收集装置。

 

具体实施例技术方式

本发明的生产技术是一种通过感应方式加热，将熔炼炉中的金属熔化，熔化的材料液束流被机械力或雾化气体介质分散成微小液滴，微小液滴在一个特别设计的倾斜旋转雾化塔中飞行冷却，在凝固前，受表面张力作用，液滴逐渐球化，在完全凝固球化之前，液滴撞击雾化塔内表面，发生变形并迅速冷却凝固，得到扁圆形外观的粉末材料。

加工金属材料一般用感应熔炼的方法，根据加工材料的不同熔点，也可以选择电阻或电弧或高温等离子体加热方法熔炼。根据工艺要求，选择不同种类的加工材料熔炼环境，可以是真空或保护气体环境，如氩气、氮气、氧气、空气等。下面是结合感应方式加热来描述本发明。

通过感应线圈2加热，将加热炉1内的金属熔化，熔化的金属液体通过熔炼炉坩埚漏包的限流孔形成液束流向下浇注，熔炼炉和过渡加热漏包也可以设计成合二为一的结构加热炉1；熔化后的金属材料经过雾化器3的雾化气体焦点被分散为小液滴进入雾化塔4；飞行过程中受表面张力作用逐渐球化，在完全凝固球化之前撞向雾化塔壁内表面，发生变形并迅速冷却凝固，得到高堆积密度扁圆形状粉末材料。为快速冷却凝固，并防止粉末相互粘结和粘结在雾化塔内表面上，雾化塔设计成双层水冷结构8，通过转动轴承6和驱动链轮7的作用，在雾化塔基座5上作旋转运动；为控制雾化液滴的飞行冷却速度，雾化塔内通入可控工艺温度的惰性气体或空气。制备的粉末在雾化塔系统内壁冷却滑落沉积，集中在雾化塔底部出口9收集。

雾化后的废气被过滤净化再利用或环保达标排放。

上述发明的方法制备的系列扁圆形粉末可以是金属单质或金属合金粉末材料，也可以是各种非金属粉末材料。