[发明专利]一种用于制备低成本高纯净度球形金属粉体的装置及方法

说明书

一种用于制备低成本高纯净度球形金属粉体的装置及方法，属于金属粉末制备技术领域。该制备方法包括：将合金电极圆棒固定在加料室夹持系统上；对熔炼室和雾化室预抽真空，然后向腔室充入惰性气体保护；将电极置于高频感应线圈中，根据熔化速度调整电极的进给速度，电极熔化后自然滴落；打开环孔雾化喷嘴阀门，当合金液流流经雾化喷嘴时，液流被雾化喷嘴产生的高速脉冲气流击碎并凝固形成微细粉末颗粒，冷却形成粉末；经旋风分离收集；参与雾化后的惰性气体经压缩机装置将气体驱动至一个密闭气体循环回路中，气体经过过滤、提纯处理，经二级压缩缓存，重新参与雾化过程。得到的粉体粒度好、氧含量低、球形好、生产成本低，满足3D打印行业的要求。

技术领域

本发明属于金属粉末制备技术领域，具体涉及一种用于制备低成本高纯净度球形金属粉体的装置及方法。

背景技术

金属3D打印技术的核心是材料和装置，随着金属3D打印技术的发展，装置逐渐成熟，但目前可用于金属3D打印的材料种类少、性能不稳定，传统粉末冶金用金属粉末材料还不能完全适用金属3D打印工艺。另外，专用型金属粉末的研制和生产主要集中在国外少数几家金属粉末冶金公司，国内有能力生产适用于金属3D打印的高质量球形金属粉末材料的企业极少，而我国相关行业自身技术水平有限，3D打印用金属粉末要求球形度高、含氧量低、粒度分布窄，而国内在金属粉末材料性能研究、制备技术数据积累等方面比较匿乏。目前，我国3D打印快速成型技术使用的材料大多需从国外进口，或设备厂家自己投入巨大精力和经费研制，价格昂贵，致使生产成本提高。因此解决好材料的性能和成本问题，将会更好地推动我国的快速成型技术的发展。

金属粉体制备的方法主要包括气雾化法、液滴喷射法、切丝打孔重烙法、电火花腐蚀法等。其中，气雾化法是近年来发展较快、应用较为广泛的一种粉末制备技术。气雾化法制备粉末，是利用高压高速气流作用于熔融液流，将高速气体的动能转化为熔滴的表面能，进而将熔体破碎形成细小液滴并球化冷却生成粉末。气雾化制粉具有环境污染小、工艺简单、冷却速度快等优点，制备的粉末具有球形度高、成分均匀、晶粒细小等优点，但也存在着粒度分布宽，氧含量高、消耗大量气体、成本高等需要解决的问题。

现有的制粉方法及装置，在一根合金电极圆棒使用尽后，必须打开加料室，由于加料室、熔炼室、雾化室互相连通，在打开加料室时，熔炼室、雾化室内充满的惰性气体就会逸出，所以熔炼、雾化前必须对加料室、熔炼室、雾化室重新抽真空，然后再向熔炼室、雾化室冲入一定压力的惰性气体。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的金属粉体制备方法成本高、成品氧含量高、粒度分布宽的问题，提供一种用于制备低成本高纯净度球形金属粉体的装置及方法，利用该装置及该方法可以有效制备高纯净度、高球形度的金属粉体，并且粒径分布比现有的气雾化法制备的金属粉末窄，制备过程中，通过气体回收净化，循环使用，大大降低了生产成本，顺应粉体技术的发展趋势，满足3D打印行业的要求。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于制备低成本高纯净度球形金属粉体的装置，所述的装置包括提升机构、加料室、插板阀、熔炼室、高频感应线圈、环孔气体雾化喷嘴、雾化室、真空管道、充气管道、旋风分离器、真空系统及惰性气体回收净化系统；

所述的提升机构下部连接有加料室，加料室下部设置有熔炼室，加料室与熔炼室之间的连接处设置有插板阀，通过插板阀的插拔能够控制加料室与熔炼室的隔离与连通，熔炼室内设置有高频感应线圈，熔炼室下方设置有雾化室，熔炼室和雾化室之间安装有环孔气体雾化喷嘴，真空管道分别与加料室、熔炼室、雾化室相连，充气管道分别与熔炼室和雾化室相连，雾化室与旋风分离器相连，旋风分离器与惰性气体回收净化系统相连。

一种利用上述的装置制备低成本高纯净度球形金属粉体的方法，所述方法包含以下步骤：

步骤一：在加料室内，将与高频感应线圈相匹配的合金电极圆棒，垂直固定在提升机构上；