[发明专利]一种逐液滴离心雾化法制备超细球形金属粉末的装置及方法

说明书

本发明提供一种逐液滴离心雾化法制备超细球形金属粉末的装置及方法，装置包括壳体、设置于壳体内的坩埚和粉末收集区，其特征在于：设置在粉末收集区的转盘为镶嵌式结构，选择导热性较差的材料转盘的基体部分，选择与液滴的润湿角小于90°的金属材料，镶嵌进主体部分作为转盘的雾化平面，转盘内设有通气孔。本发明公开了通过逐液滴离心雾化法制备超细球形金属粉末的方法，主要结合均匀液滴喷射法和离心雾化法两种方法，突破了传统金属分裂模式，使熔融金属呈现出纤维状分裂，从而能够高效制备出粒径分布区间窄、圆球度高、流动性好、铺展性优良且尺寸均匀可控、无卫星滴的超细球形金属粉末，适宜工业化生产。

技术领域

本发明属于超细球形微粒子制备技术领域，具体而言，尤其涉及一种逐液滴离心雾化法制备超细球形金属粉末的装置及方法。

背景技术

金属增材制造技术由于其成型范围广，可以加工各种复杂形状的零件，因此在能源、军事等多个领域都得到了广泛应用。而球形金属粉末作为成型的原材料，它的品质对于成品的质量有很大的影响。增材制造技术对金属粉末的需求包括粒度分布窄、氧含量低、球形度高、平均粒径小于50μm且无卫星滴等性能。然而目前我国市场上的金属粉休质量不高，与国外技术水平有较大差距，市场上的粉末还不能满足增材技术的需要，这也严重限制了我国增材技术的发展。

目前制备球形金属粉末的方法主要有：雾化法，包括气雾化法，水雾化法，离心雾化法，旋转电极雾化法等。虽然雾化法制粉效率非常高，但是所制备粉末的尺寸分散度大，必须通过多次筛分才能得到满足粒径要求的粉末，使生产效率大大降低，尤其当尺寸有严格要求时；雾化法易产生卫星滴，使粉末表面粘连卫星滴，降低粉末的流动性及铺展性，且生产过程中易掺入杂志，无法满足3D打印用粉末的要求。

因此，如何制备出粒径分布窄且可控，球形度高、无卫星滴的金属粉末成为有待解决的一大问题。

发明内容

根据上述提出3D打印用金属粉末制备过程中存在的圆球度差，铺展性及流动性差等技术问题，而提供一种逐液滴离心雾化法制备超细球形金属粉末的装置及方法。本发明主要结合均匀液滴喷射法和离心雾化法两种方法，同时对转盘进行结构设计，且增加感应加热线圈对圆盘表面进行感应加热，从而使金属液突破了传统熔融金属的分裂模式，实现了只有当雾化介质为水溶液或有机溶液时才能实现的纤维状分裂方式，通过这种模式可以实现金属粉末的超微细化且在粒度调控方面可以取得大的飞跃，可以制备得到圆球度高、有良好流动性和铺展性、无卫星滴、细粉收得率非常高的符合使用3D打印使用要求的球形金属粉末。

本发明采用的技术手段如下：

一种逐液滴离心雾化法制备超细球形金属粉末的装置，包括壳体、设置于所述壳体内的坩埚和粉末收集区，其中，所述粉末收集区置于所述壳体的底部，所述坩埚置于所述粉末收集区的上部；

所述坩埚内部设有热电偶，所述坩埚外部设有加热带，所述坩埚底部设有带小孔的喷嘴，所述坩埚内设有与设置在所述壳体顶部的压电陶瓷相连的振荡发生器；所述坩埚正下方设有电极板；

所述壳体上设有伸入于所述坩埚内的坩埚进气口，所述壳体上还设有扩散泵和机械泵，所述壳体上还设有腔体进气口和腔体排气阀；

所述粉末收集区包括设置在所述壳体底部的收集盘、设置于所述收集盘上方的与电机相连的用于雾化金属粉末液滴的转盘；

其特征在于：

所述转盘包括基体，所述基体由上部的承接部和下部的支撑部构成的纵截面呈类“T型”的主体结构，所述承接部上表面设有与其圆心同轴的具有一定半径的圆形凹槽；其中，所述基体采用导热性小于20W/m/k的材料制成；

雾化平面，为圆盘结构，所述圆盘与所述圆形凹槽相匹配且与所述圆形凹槽过盈配合，所述雾化平面采用与雾化金属液滴润湿角小于90°的材料制成；