[实用新型]真空电弧制备金属粉末的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及3D打印增材制造和冶金技术领域，尤其涉及一种真空电弧制备金属粉末的装置。

背景技术

金属粉末是材料产业的重要分支，利用金属粉末制备出的工件，具有其他材料所无法获得的优异性能。因此，金属粉末在冶金、能源、电子、医疗、航空航天等领域有着广泛的应用前景。随着3D打印技术的发展，金属粉末的应用领域也进一步扩大。

目前，国内外制备金属粉末时主要采用带有坩埚的高压气雾化法。采用这种方法时，金属溶液与构成坩埚的耐火材料接触，产生非金属夹杂物污染，导致制备的金属粉末纯度降低；另外，金属粉末颗粒的形状和尺寸较难控制，通常获得的颗粒形状不够规则，必须经过多次筛分及检验才能得到3D打印所需的小于53μm粒度范围，且该粒度范围粉末收得率不到30％，生产效率极低。

实用新型内容

本实用新型要解决的是现有技术中金属粉末纯度低、形状不规则、收得率低的技术问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种真空电弧制备金属粉末的装置，该装置包括雾化单元、第一收粉单元、真空泵组以及储存有第一金属丝和第二金属丝的装料单元，所述装料单元的一端设有所述真空泵组、另一端与所述雾化单元的顶部或侧部连通，所述装料单元用于向所述雾化单元输送第一金属丝和第二金属丝，所述雾化单元分别与气源和电源连接、用于雾化所述第一金属丝和第二金属丝，所述第一收粉单元与所述雾化单元的底部连通。

其中，所述雾化单元包括雾化罐和雾化器，所述雾化器的两侧分别与电源和气源连接，所述雾化器的一端伸入所述装料单元中、另一端分别与所述第一金属丝、所述第二金属丝和所述雾化罐的顶部连接，所述雾化罐的底部与所述第一收粉单元连通。

其中，所述雾化罐包括壳体和顶盖，所述顶盖盖设在所述壳体的顶部，所述顶盖上设有进气口，所述雾化器通过所述进气口与所述壳体内部连通，所述壳体上设有冷却通道，所述冷却通道的进水口和出水口分别设于所述壳体的下部和上部。

其中，所述雾化器包括雾化器本体、两个传动轮和两个导电嘴，所述雾化器本体的内部由上至下依次设有相互连通的第一通道、气室、第二通道和喇叭口，所述第一通道和气源连接，所述喇叭口与所述雾化罐的顶部连通，所述雾化器本体的两侧由上至下依次对称设有第一导向孔和第二导向孔，所述传动轮设于位于所述雾化器本体的同一侧的所述第一导向孔和所述第二导向孔之间，所述导电嘴的一端设于所述第二导向孔下方、另一端倾斜向下延伸至喇叭口内，两个所述导电嘴分别于电源的正、负极连接。

其中，所述装料单元包括装料壳体以及均设置在所述装料壳体内的丝盘支架和两个金属丝盘，所述真空泵组与所述装料壳体的顶部连接，所述装料壳体罩设在所述雾化器上，每个所述金属丝盘通过所述丝盘支架架设在所述雾化器上方，两个所述金属丝盘分别用于缠绕所述第一金属丝和所述第二金属丝。

其中，所述装料单元还包括与所述丝盘支架连接的导向板，所述导向板设置在所述金属丝盘与所述雾化器之间，所述导向板上设有用于引导第一金属丝和第二金属丝的两个第三导向孔。

其中，还包括第二收粉单元，所述第二收粉单元包括连接管道、第二阀门、第二收粉壳体和第二收粉罐，所述连接管道的一端与所述雾化单元的侧部连通、另一端与所述第二收粉壳体的上部连通， 所述第二收粉壳体的顶部设有所述第二阀门、底部与所述第二收粉罐连通。

其中，所述第一收粉单元包括第一收粉壳体、第一阀门和第一收粉罐，所述第一收粉壳体的一端与所述雾化单元的底部连通、另一端通过所述第一阀门与所述第一收粉罐连通。

其中，所述真空泵组包括依次连接的机械泵、罗茨泵和扩散泵，所述装料单元与所述机械泵连接。

为解决上述问题，本实用新型还提供了一种真空电弧制备金属粉末的方法，该方法包括以下步骤：

将第一金属丝和第二金属丝的顶端分别依次穿过对应的第三导向孔、第一导向孔、转轮、第二导向孔和导电嘴，并使第一金属丝和第二金属丝的顶端伸出导电嘴后相接触；

依次启动机械泵、罗茨泵和扩散泵，直至装料壳体内压力达到10^-3Pa；

将冷却通道的进水口和出水口分别与进水管道和出水管道连通；

接通气源，使工作气体喷入第一通道；

接通与两个导电嘴连接的电源，同时启动金属丝盘；

依次开启第二阀门和第一阀门；

运行指定时间后，关闭气源、电源、第一阀门和第二阀门，取出第一收粉罐和第二收粉罐。