[实用新型]惰性气体保护等离子体制备金属粉末的装置

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及惰性气体保护等离子体制备金属粉末的装置。

背景技术

目前制备纯度高、粒度均一的金属粉末主要有离心雾化法和机械雾化法两种，具体如下：

1.离心雾化法              

离心雾化法是把熔融金属液从坩埚或浇包浇注到旋转的圆盘或杯中，或者直接熔化旋转金属棒料的一端，在旋转离心力的作用下金属液被破碎成小液滴，随后凝固成金属粉末。     

1.1旋转电极雾化法(REP)                 　　

消耗电极圆形原料棒沿其长轴方向高速旋转，末端伸入雾化室，被钨电极的电弧熔化。由于旋转，熔融金属液流在切线方向上发散成小液滴，此工艺的工艺参数不易控制，因此所生产的粉末粒度分布难以符合预定要求。     　　

1.2快凝固速度法(RSR)                 　　

快凝固速度法也称作旋转盘雾化法，其工艺原理为：熔融金属液用底注式坩埚浇注到旋转的凹形圆盘雾化器中，圆盘转速达到35000转/分钟，在离心力作用下，金属熔液沿切线方向喷射出来形成微滴，受到高速氦气流的强制对流冷却，液滴快速凝固成粉末。所得粉末为球形，快凝固速度法容易引起的问题有坩埚漏嘴的侵蚀和旋转圆盘的变形，尤其是在生产高温或活性合金粉末时问题更加突出。           　

1.3旋转带孔杯法(RPC)        　　

旋转带孔杯法是把熔融金属液浇注到快速旋转的钢杯中，在钢杯的杯壁上钻有许多小孔，在离心力作用下，金属液从小孔中挤出，在空气中飞行冷却，形成针状粉末颗粒，粉末颗粒由于尺寸相对较大，飞行速度低，因此冷却速度较小，旋转带孔杯法仅应用于低熔点金属，如铝、铅、锌等。           　

1.4熔液提取法                 　　

熔液提取法是金属或合金在电加热槽中熔化后，通过提升装置使液面与上部的旋转轮轮缘稳定接触，轮缘上有许多缺口，粘附于轮缘的熔液停留一定时间后被离心力甩出，冷却凝固成条状、丝状或纤维状粉末。此工艺不存在喷嘴堵塞的问题，而且也可用于生产活性金属粉末，此类方法缺点是必须事先把原料加热到熔融状态，费时费力，能源消耗和污染巨大，或者制备的金属粉末不够规则和保持纯净，均不利于规模化和高活性金属粉末生产。    　

2．机械雾化法    　　

机械雾化法是用纯粹机械方法把金属液破碎成小液滴，然后快速凝固成金属粉末。     　

2.1双辊雾化法                 　　

双辊雾化法是用高频加热使坩埚内的合金熔化，待达到预定温度后通入氩气，在氩气压力下，熔融合金液经漏嘴喷射到高速反向旋转的双辊辊缝中，熔液通过辊缝时形成平板液流，随后雾化成液滴，进入快冷熔池凝固成粉末，而用于雾化制粉尚处于试验研究阶段。           　

2.2振动电极雾化法                  　　

振动电极雾化法是在真空或惰性气体保护室中，一端自由的原料棒电极不断向另一固定的水冷电极移动，原料棒的自由端由电弧熔化，熔化的金属液由于电极的振动产生液滴，原料棒电极的振动由一共振器产生。由于液滴飞行速度慢，可以获得球形粉末，但冷却速度很小。这种雾化方法可以用来生产高纯度或者高活性金属粉末，但没有得到广泛应用，也不具备进行工业大规模生产的潜力。          

 2.3Duwez枪法                 　　

较少的合金料(常小于500mg)在坩埚中感应熔化，由2-3Mpa或更高的高压气体作用，振动管中的振动膜片破坏，产生振击波，使熔融金属液破碎雾化成液滴，液滴的速度可达几百米/秒，在与静止基体撞击后，冷却成很薄的片状粉末，片状粉末厚度不均匀，Duwez枪法工艺可获得很高的冷却速度。此法可应用于许多金属和合金系统，但仅限于实验室研究，不利于进行大规模生产。           　　

2.4锤砧法                 　　

锤砧法是把金属料放置在砧座的水平面上，用电弧、等离子束或电子束进行熔化后，将重锤直接砸在砧座上，从而获得圆形片状粉末，。与锤砧法原理相似的还有活塞砧座工艺和双活塞工艺，它们分别是在运动的活塞和砧座之间，及两个相向运动的活塞之间挤压金属液滴，从而获得片状粉末。用于实验室制取薄片状粉末试样，也适用于各种金属和合金粉末，但是不可用来生产高纯度或者高活性金属粉末。