[发明专利]一种电弧制备高熔点合金粉末的装置和方法

说明书

本发明涉及合金粉末的制备技术领域，具体涉及一种利用高温电弧制备高熔点合金粉末的装置和方法。装置包括粉末收集装置及发生电弧的熔化极和非熔化极，熔化极和非熔化极均插入所述收集装置的开口；熔化极中通过金属丝材，非熔化极中设置有钨极；熔化极中通过的金属丝材连接电弧发生电源的正极，钨极连接电弧发生电源的负极，电弧在金属丝材与钨极之间起弧；雾化喷管设置在电弧的一侧，雾化喷管喷出的高速气体直接喷到电弧燃烧形成的熔滴上，进行旁路侧吹，将熔滴进一步细小雾化；送丝装置用于向熔化极内输送金属丝材。制备方法制备的合金粉末可满足球形粉末的形状要求；根据电流调整粉末的粒度分布，制粉效率高，可制备的粉末种类灵活。

技术领域

本发明涉及合金粉末的制备技术领域，具体涉及一种电弧制备高熔点合金粉末的装置和方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

伴随着增材制造的发展，对各种合金粉末的需求越来越多。国内外常用的合金粉末的制备方法一般来说有四种，即雾化、电解沉积、化学还原以及机械粉碎等，其中雾化法因可以获得球形粉末而成为制备增材制造用粉末的主流手段。雾化法是以快速运动的流体(雾化介质)冲击或以其他方式将金属或合金液体破碎为细小液滴，继之冷凝为固体粉末的粉末制取方法，不但可以制取Pb、Sn、Zn、Cu、Fe、Ni等金属粉末，也可制取铝合金、锌合金、镍合金以及不锈钢等合金粉末。雾化制粉时先用电炉或感应炉将金属原料熔炼为成分合格的合金液体(一般过热100～150℃)，然后将其注入位于雾化喷嘴之上的中间包内，通过喷嘴时与高速气流或水流相遇被雾化为细小液滴，雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末。从目前采用的雾化制粉手段可以看出，雾化制粉需要很高的熔炼温度，一般设备能达到的温度不超过1600摄氏度，如果需要高熔点材料进行制粉，无论是设备还是成本上都有不小的挑战。而其他的一些制粉手段很多也需要实现将所制备的合金材料熔炼均匀才可以进行，对于高熔点的材料，如何冶炼成均匀没有偏析的大块材料也是一难题。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种电弧制备高熔点合金粉末的装置和方法，利用电弧的高温性能，配合成分合适的实芯焊丝或者药芯焊丝，电弧加热焊丝形成熔滴的过程中完成冶金反应，并利用高速气体快速吹散熔滴形成细小的颗粒，实现制粉的目的。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下所述：

在本发明的第一方面，提供一种电弧制备高熔点合金粉末的装置，包括：

粉末收集装置，以及，

发生电弧的熔化极和非熔化极，熔化极和非熔化极均插入所述收集装置的开口；熔化极中通过金属丝材，非熔化极中设置有钨极；熔化极中通过的金属丝材连接电弧发生电源的正极，钨极连接电弧发生电源的负极，电弧在金属丝材与钨极之间起弧；

雾化喷管，所述雾化喷管设置在电弧的一侧，雾化喷管喷出的高速气体直接喷到电弧燃烧形成的熔滴上，进行旁路侧吹，将熔滴进一步细小雾化；

送丝装置，用于向熔化极内输送金属丝材。

在本发明的第二方面，提供一种电弧制备高熔点合金粉末的方法，包括如下步骤：

(1)向粉末收集装置中装入保护性介质；

(2)熔化极中的金属丝材连接电弧发生电源的正极，非熔化极中的钨极连接电弧发生电源的负极，供电使电弧在金属丝材与钨极之间起弧并稳定燃烧，金属丝材熔化形成熔滴；

(3)金属丝材熔化形成的熔滴在熔化极同轴气体、钨极同轴气体及旁路雾化喷管的吹力作用下喷入下方的粉末收集装置，熔滴冷却后形成一定粒径范围的合金粉末，筛选出所需要粒度的粉末，即得高熔点合金粉末。

本发明的具体实施方式具有以下有益效果：