[发明专利]数字喷射雾化沉积装置

说明书

本发明涉及一种数字喷射雾化沉积装置，包括数字流体发生器、数字射流导管、雾化气体喷射管和沉积靶。数字流体发生器产生稳定的气泡和液滴间隔流动，并由数字射流导管向雾化气体喷射管定向喷射；雾化气体喷射管自上游输入压力气体，所形成气射流冲击由数字射流导管入射的液滴，使液滴发生加速、变形或者破碎，并在雾化气体喷射管的出口向沉积靶方向射出雾化液滴群，实现雾化沉积过程。本发明的特点是雾化主体为数字化射流，在雾化过程中只存在大液滴向小液滴转化的二次破碎，能够实现高精度、高可控、微观定量化、周期化的雾化，可以广泛应用于喷射成形、冶金制粉、动力燃烧、喷墨、喷涂、喷胶、焊接、复合材料制造、3D增材制造等产业。

技术领域

本发明涉及一种数字喷射雾化沉积装置，涉及喷射成形、冶金制粉、增材制造、印刷、燃油雾化、喷涂等，属于综合制造技术领域。

背景技术

本发明是建立在对喷射成形冶金工业的喷射雾化工艺及微电子工业封装中胶液分配非接触点胶工艺深入研究的基础上。

喷射成形是将熔融金属从导液管喷出，在高速气射流冲击下发生一次破碎（射流破碎为液滴）、二次破碎（液滴破碎为子液滴）、液滴合并/凝固以及在基底沉积等过程的半固态金属加工工艺。它把金属熔融、液态金属雾化、快速凝固、喷射沉积成形集成在一个冶金操作流程，既能克服传统冶铸工艺的缺陷，又可以免除粉末冶金的制粉、压制、烧结等多道工序，对发展新材料、改革传统工艺、提升材料性能、节约能耗、减少环境污染都具有重大作用。目前，世界工业发达国家的喷射成形技术已进入商业化应用阶段，取得了显著的技术效果和可观的经济效益；我国的喷射成形技术仍处于基础研究阶段，需要提升的空间很大。

与喷射雾化工艺能够生产大规模的不同尺寸分布液滴和颗粒不同，非接触点胶工艺更多强调的是对生成液滴和颗粒生产过程高可控、可操作以及液点尺寸的高精确度、液点生成的高频率要求。其核心的技术是微滴按需喷射或喷墨打印技术。分辨率高、液点频率高、结构紧凑正是这项技术的特点，它不仅能直接快速制作所设计复杂外形原型，实现“所见即所得”，也能制造真实可用的功能器件，因此广泛用于喷墨打印、喷码、喷绘、点胶、喷射制网、生物芯片点样等工艺。

就喷射沉积成形的这两种工艺而言，无疑喷射成形具有更高的成形效率，生产实践也表明，喷射成形制备的材料有晶格细密、致密度高、性能优越、裂纹少、寿命长等一系列优点，即其在生产能力和产品性能上远远超越喷墨打印工艺。但喷墨打印的相对优势也是明显的，就是高度数字化、自动化、适用任意复杂构型、完全成形以及高精度，因此沉积过程高度可控和可重复，这些恰恰是喷射成形的短板。

本发明设计了数字喷射雾化沉积装置，结合了点胶液滴分配精确、可控的理念，以及喷射雾化过程中二次破碎（大液滴破碎为小液滴）过程的认识相对充分、界面失稳形态相对纯粹、控制破碎的工艺参数相对较少的特点，构建喷射体积定量化、雾化控制数字化、破碎过程周期化的液体材料分散工艺，既推动喷射成形雾化工艺所生成材质时空不均匀和微观形态不可复现难题的解决，同时又改善增材制造（如自由成形、平板印刷、3D打印等，和非接触点胶属于同一类液点工艺）所生成材料的微观结构和组织性能。本发明就是要对以上两种工艺存在的问题进行针砭，是对它们各自优点进行综合，对现有的技术进行再反思并重新设计的产物。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种数字喷射雾化沉积装置，可以实现高精度、数字化控制，同时提升生成材质微观结构性能。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明的数字喷射雾化沉积装置，具有数字流体发生器。

数字流体发生器是能够周期性或者非周期性产生气泡、液滴间隔流动的器件。液滴生成可以由流动内在属性产生或者由外部驱动产生，所生成的液滴包括单相液滴或者多相液滴或者多相复合液滴，多相液滴材料之间可互溶或者不可互溶。

本发明的数字喷射雾化沉积装置，具有数字射流导管。