[发明专利]用于粉末形式材料的热处理装置以及对应的热处理方法

说明书

本发明涉及热处理装置并且更具体地涉及用于粉末形式材料的热处理装置。

热处理装置有两种广泛应用：金属淬火和焦炭淬火。

在金属淬火的情况下，可以将熔化的金属直接插入冷的液体介质中或插在经冷却的表面上。在粉末情况下，可以将其放在一个通常由钢制成的容器中并且例如使用传送机将其从称为热的区转移至称为冷的区(连续式炉)。

然而，某些粉末落入该冷的液体介质中可能致使粉末溅入大气(通过液体蒸发)中，从而造成安全风险、使产率较低并且使所得产品的品质不一致。就连续式炉而言，在温度升高步骤过程中使用金属容器(钢、镍基合金等)可能在粉末与该容器的材料之间造成化学反应，因而导致所获得产品中有杂质，这些杂质对某些希望的特性例如电化学性能是有害的。相对于粉末为惰性的一种材料是氧化铝，但是氧化铝不能承受热冲击并且因此在淬火之后破裂。另外，有时有必要使粉末得到强制冷却而不是就像通过连续式炉获得的那样得到简单快速的冷却。

在焦炭(为粉末)淬火的情况下，这种焦炭以掉落方式离开该炉时被冷却，在此过程中热量与空气(干过程)交换和/或与水(湿过程)交换。然而，这样的方法使得大型笨重的装置不适合用于淬火有限量的粉末形式材料。

本发明的一个目的是着手解决以上列出的技术问题。本发明的具体目的是提出一种热处理装置以及对应的方法，该装置和方法允许粉末形式材料被简单且安全地淬火而同时限制杂质出现在所得产品中。

本发明的一个方面提出了一种用于粉末形式材料的热处理装置，该装置包括一个具有加热区的热处理炉以及一个淬火储箱。该淬火储箱包括至少部分地填充有多个固体元件的一个容器，并且该热处理炉被安装成使得它是可移动的，从而该热处理炉的内容物可以被转移至该淬火储箱。

因此，由于使用多个固体元件(例如球)而不是液体，所以能够在可能具有小尺寸的容器中进行淬火而同时限制任何溅出或在所得产品中出现杂质。具体地讲，使用多个固体元件允许这些粉末被冷却而不形成气相(这是在液体中淬火的情况下造成溅出的原因)。这些固体元件能够承受超过1000℃的温差。

根据本发明，这些固体元件自由地安装在该容器中。换言之，这些固体元件未被固定至该容器上。

优选地，这些固体元件预先被冷却。因此，它们可以处于低于-10℃、更优选地低于-100℃并且还更优选地低于-150℃的温度。这些固体元件例如可以通过液氮被冷却，液氮的沸点接近-200℃。

多个优选地是指n个固体元件，n包含在2与100000之间并且更优选地包含在100与10000之间。这些固体元件可以是相同或不同的。

这些固体元件的最大尺寸可以小于20cm、优选地小于10cm并且还更优选地小于3cm。具体而言，在这些固体元件处于球的形式的情况下，这些球的直径可以包含在0.1cm与3cm之间、典型地在0.5cm与3cm之间。小的尺寸尤其使之有可能增大这些固体元件与粉末之间的接触面积并且因此提高淬火功效。

因此，为了促进这些固体元件与粉末之间的接触，优选的是使球体积与粉末体积的比率在30与1000之间、优选地在200与700之间。

优选地，该容器能够经受搅动运动。该搅动运动可以是旋转运动或振动运动。因此，可能与有待淬火的粉末材料相接触的固体元件的数目增加，因此该淬火储箱中的固体元件的冷却面积也是如此。

优选地，该淬火储箱还包括一个用于旋转该容器的旋转驱动器件或一个振动器件。该容器可以具有圆柱形状并且该旋转驱动器件可以包括两个滚轮，这两个滚轮连接至一个驱动马达上并且该容器安装在这两个滚轮上。因此该旋转驱动器件可以充当支撑器件以及旋转该容器的器件。

优选地，该旋转驱动器件能够使该容器围绕一条轴线旋转，该轴线相对于竖直方向形成了大于5°、例如在5°与70°之间、优选地在20°与60°之间并且还更优选地在40°与50°之间的角度。该旋转驱动器件允许包含在该容器内的这些固体元件的温度均衡(尤其通过将它们混合)、并且还允许经冷却的粉末解聚，同时实现粉末在整个容器的最佳分散。

优选地，该热处理炉是具有水平主轴线的管式炉，该炉被安装在一个枢转支柱上，该枢转支柱能够使该炉的轴线倾斜以允许该炉的内容物在重力作用下转移至该淬火储箱中。

优选地，当该粉末被转移至该淬火储箱中时，不提供额外的转移元件，这样使得该粉末除了在该淬火储箱的容器中所提供的那些之外没有遇到其他的固体元件。换言之，该炉的内容物在重力作用下转移至该淬火储箱中可以直接进行，而在该炉与该淬火储箱之间没有定位额外的转移元件。因此该粉末可以直接从该炉掉落至该淬火储箱中。