[发明专利]一种制备粒径可控的金属颗粒的设备及方法

说明书

本发明涉及一种制备粒径可控的金属颗粒的设备及方法，包括：蒸发装置、反应装置、检测组件、调节组件、振动组件和控制组件；反应装置，上设置有与蒸发装置连通的进料口；检测组件包括用于检测蒸发装置温度的温度传感器、压力传感器和粒度仪；调节组件包括换热器和加热器；振动组件布置于反应装置内；控制组件用于根据金属原料的选择加热器的加热温度，用于根据温度传感器和压力传感器的检测结果实时调节加热器的加热温度；还用于根据粒度仪的检测结果控制振动组件的振动频率和换热器内冷凝水的流速。本发明通过压力温度模式，特定配比的原料以及经过振动处理的金属蒸汽，实现了金属粒径的可控。

技术领域

本发明属于金属粉末制备技术领域，尤其涉及一种制备粒径可控的金属颗粒的设备及方法。

背景技术

近年来，随着工业发展对金属注射成形、热喷涂、金属快速成形、表面贴装等技术的要求越来越高，金属粉末的几何特性尤其是粒径大小的可控性对于保证高质量产品的精确性和一致性越来越重要。例如，金属粉末粒径大小的均一性不仅影响金属注射成形部件的产量，还有助于保证注射成形过程的可靠性和一致性；金属粉末粒径大小的可控性将显著影响粘度，从而影响粘接剂的使用、脱脂特性、坯件的收缩程度、烧结特性、最终密度和表面质量；为保证等离子喷涂和高速火焰喷涂的涂层质量，金属粉末的粒径大小要处于可控的范围，以使得熔融的颗粒在到达基体时处于基本相同的状态，否则，太大的颗粒早已凝固，太小的颗粒则早已蒸发。

常用的制备粒径可控的金属纳米颗粒的方法包括：化学还原、激光烧蚀、电化学、微波辐照等方法，这些制备方法或使用了有机溶剂，或借力于有毒的还原剂、稳定剂或不可避免产生有毒副产物等，因而可能造成潜在的环境隐患和生物应用的风险。所以环境友好地制备尺寸可控的金属纳米颗粒具有非常重要的意义。

CN01140401.9公开了一种用于生产球形金属粉末的超声雾化制备方法装置，包括预制合金锭、抽真空并返充惰性气体、熔炼、超声雾化、冷却及粉末收集、筛分、封装及性能检测、成品包装等工艺流程；超声聚能器由聚能头、变幅杆、压电陶瓷片、金属上下压盖和锁紧螺栓组成；其虽然可以制备颗粒呈球形的金属粉末，但是不能实现金属粉末粒径的可控化制备。

因此，制备的金属颗粒粒径不可控成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种制备粒径可控的金属颗粒的设备及制备方法，可以通过调节振动频率和冷凝水流速得到粒径可控的金属颗粒。

为此，本发明采用如下的技术方案：

第一方面，本发明提供一种制备粒径可控的金属颗粒的设备，包括：

蒸发装置，其用于容纳金属原料；

反应装置，其上设置有与所述蒸发装置连通的进料口，并且所述反应装置与所述蒸发装置连通形成的整体为密封结构；

检测组件，其包括用于检测所述蒸发装置温度的温度传感器、用于检测所述反应装置压力的压力传感器和用于检测所述反应装置内金属颗粒粒径的粒度仪；

调节组件，其包括用于对所述反应装置换热的换热器和用于对所述蒸发装置加热的加热器；

振动组件，其布置于所述反应装置内，位于所述进料口的上方，所述振动组件用于在金属蒸气经过时按照设定频率振动；

控制组件，其与所述检测组件、调节组件和振动组件信号连接，并用于根据所述金属原料的种类选择所述加热器的加热温度，用于根据温度传感器和压力传感器的检测结果实时调节所述加热器的加热温度；还用于根据所述粒度仪的检测结果控制所述振动组件的振动频率和所述换热器内冷凝水的流速。

其中，所述反应装置的压力为0.05-0.1MPa，所述蒸发装置的温度为700℃-1200℃。

其中，所述振动组件的振动频率为5-10KHZ。