一种高活性金属粉末制备装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金属粉末制备装置，包括炉腔、炉盖以及制粉系统，所述制粉系统包括金属放置部，所述金属放置部用于放置金属棒料，所述金属放置部外侧壁设置有加热装置，所述金属放置部上端设置有阴极发生器，所述阴极发生器上设置有用于固定所述金属棒料的固定部，所述金属棒料位于所述炉腔的腔体内部，所述金属放置部下方设置有阳极发生器。本发明专利技术还提供了一种金属粉末制备方法，解决了现有技术存在的金属粉末粒径不均的技术问题。

Device and method for preparing highly active metal powder

The invention discloses a metal powder preparation device comprises a furnace chamber and a furnace cover and pulverizing system, the pulverizing system comprises a metal placed, the metal placing part for placing metal bar, the metal placed the outer wall is provided with a heating device, wherein the metal placing part is arranged on the upper end of the cathode generator the cathode, generator is arranged on the fixed part used for fixing the metal bar, the internal cavity of the metal bar in the furnace cavity, the metal anode is placed below the set of generator. The invention also provides a method for preparing the metal powder, and solves the technical problem of uneven particle size of the metal powder existing in the prior art.

【技术实现步骤摘要】
一种高活性金属粉末制备装置及方法
本专利技术涉及3D打印增材制造领域以及粉末冶金领域，具体涉及一种高活性金属粉末制备装置及方法。
技术介绍
金属粉末作为一类重要的工业原料，在冶金、能源、电子、医疗、航空航天等领域的应用日益扩大。随着加工技术的发展及革新，对金属粉末的粒度、纯净度、形貌等方面的性能要求逐渐提高，尤其是3D打印技术的发展，进一步推动了金属粉末制备技术向窄粒度、高纯度、低成本的方向发展。金属粉末应用于3D打印技术，窄粒度可以保证熔融的颗粒保持基本相同的状态，否则，太大的颗粒在打印时已处于固态，太小的颗粒则早已蒸发。高纯度不仅影响金属成形部件的质量，还有助于保证成形过程的可靠性和稳定性。低成本有利于应用领域的拓展，推进工业领域的规模化生产。为适应这种新形势的需要，人们一方面致力于传统金属雾化技术的完善和发展，一方面不断地开发新型制粉技术。当前，在众多金属粉末制备工艺中，高压气体雾化法是制备金属3D打印粉末的主要方法，本申请人发现：现有技术至少存在以下技术问题：1、通常为带有坩埚的气雾化技术，难以制备高活性金属粉末，且粉末中易混入杂质。2、制备过程中需要消耗大量的气体，故生产成本较高。3、金属粉末粒径范围大、粒度分布不均匀。4、金属粉末颗粒表面存在卫星球及一定数量的空心粉末。
技术实现思路
本专利技术的其中一个目的是提出一种高活性金属粉末制备装置及方法，解决了现有技术存在的金属粉末粒径不均的技术问题。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果(生产成本较高、金属粉末粒度分布不均匀等)详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种高活性金属粉末制备装置，包括炉腔、炉盖以及制粉系统，所述制粉系统包括金属放置部，所述金属放置部用于放置金属棒料，所述金属放置部外侧壁设置有加热装置，所述金属放置部上端设置有阴极发生器，所述阴极发生器上设置有用于固定所述金属棒料的固定部，所述金属棒料位于所述炉腔的腔体内部，所述金属放置部下方设置有阳极发生器。优选地，所述制粉系统还包括与所述阴极发生器相连接的活塞杆、设置于所述炉腔上端的装料仓、设置于所述装料仓上端的气缸，所述活塞杆一端置于所述装料仓内，另一端置于所述气缸内。优选地，所述金属棒料底部为倒锥体，所述加热装置设置于所述金属棒料倒锥体的外侧壁。优选地，所述加热装置为感应线圈。优选地，所述金属棒料底部与所述阳极发生器之间的距离为0～5mm。优选地，所述阳极发生器为环形，所述阳极发生器圆心位置与所述金属棒料倒锥体锥尖位置对应设置。优选地，所述炉腔包括上炉腔和下炉腔，所述下炉腔为倒锥体。优选地，所述炉腔底部设置有集粉罐，所述集粉罐与所述炉腔之间设置有球阀。优选地，所述炉盖与所述装料仓之间通过密封盖板密封，实现装料仓内完成换料的连续生产。优选地，还包括对炉腔进行抽真空处理的抽真空装置，所述抽真空装置与所述炉腔连接。优选地，所述抽真空装置包括机械泵、罗茨泵、扩散泵。优选地，还包括用于检测所述炉腔内真空度的真空检测计，所述真空检测计与所述炉腔连接。本专利技术还提供了一种金属粉末制备方法，所述方法应用于上述金属粉末制备装置，包括：S10、将金属棒料放置于装料仓内；S20、通过活塞杆将金属棒料推入炉体内；S30、通过加热装置将金属棒料熔化为金属熔液；S40、通过阴极发生器对金属输入可调负压，使金属熔液带电；S50、通过高强静电场将金属熔滴破碎、分散并加速。优选地，在步骤S20前还包括对炉腔抽真空至6.63×10-3Pa。本专利技术在金属放置部中放置金属棒料，阴极发生器上设置有用于固定所述金属棒料的固定部，通过在金属棒料外侧壁的加热装置对金属棒料内的金属进行加热熔化，通过金属放置部上端的阴极发生器对金属输入可调的负高压，使金属料带负电，而阳极发生器带正电，阴极发生器与阳极发生器之间形成高强静电场。在高强静电场作用下，在金属棒料下端倒锥体锥尖形成与金属料粘连的持续射流。金属熔液脱落后形成熔滴，再被静电场分散破碎成极其微细的破碎微滴，库仑力使得带电液滴彼此排斥，并在静电场中被加速，在炉腔内飞行，在表面张力作用下冷却凝固成具有高球形度的金属粉末。通过在金属放置部上端设置有阴极发生器以及在金属放置部下方设置有阳极发生器，形成高强静电场，在库仑力的作用下，金属粉末颗粒不会团聚，解决了金属粉末粒径不均的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所提供的金属粉末制备装置的示意图；图2为本专利技术实施例所提供的金属粉末制备装置的原理图；图3为图1中I部位的局部放大图；图4为本专利技术实施例所提供的金属粉末制备方法的流程图。附图标记：炉腔1；上炉腔1-1；下炉腔1-2；炉盖2；真空检测计3；制粉系统4；金属放置部4-1；加热装置4-2；阳极发生器4-3；气缸4-4；活塞杆4-5；装料仓4-6；阴极发生器4-7；盖板密封4-8；静电场4-9；金属棒料倒锥体4-10；机械泵5；罗茨泵6；扩散泵7；射流8-1；熔滴8-2；破碎微滴8-3；阀门9；集粉罐10。具体实施方式下面可以参照附图图1～图4以及文字内容理解本专利技术的内容以及本专利技术与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本专利技术的一些可选实施例的方式，对本专利技术的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本专利技术的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本专利技术提供的任一技术手段进行替换或将本专利技术提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本专利技术的保护范围，本专利技术的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本专利技术提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。本专利技术实施例提供了一种高活性金属粉末制备装置及方法，解决了现有技术存在金属粉末粒径范围大的技术问题。下面结合图1～图4对本专利技术提供的技术方案进行更为详细的阐述。如图1～图3所示，本专利技术实施例所提供的一种金属粉末制备装置，包括炉腔1、炉盖2以及制粉系统4，制粉系统4包括金属放置部4-1，金属放置部4-1用于放置金属棒料，本专利技术将放置金属的空间成为金属放置部4-1，并不是说一定要设置壳体等有形的部件来放置金属。金属棒料位于炉腔1的腔体内部，金属放置部4-1上端设置有阴极发生器4-7，阴极发生器4-7上设置有用于固定金属棒料的固定部，通过固定部将金属棒料固定在阴极发生器4-7上，阴极发生器4-7可带动金属棒料运动，金属棒料底端外侧壁设置有加热装置4-2，金属放置部4-1底端下方设置有阳极发生器4-3。本专利技术在金属放置部4-1中放置金属棒料，阴极发生器4-7上设置有用于固定所述金属棒料的固定部，通过在金属棒料底端外侧壁的加热装置4-2对金属棒料底部进行加热熔化，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高活性金属粉末制备装置，包括炉腔、炉盖以及制粉系统，其特征在于，所述制粉系统包括金属放置部，所述金属放置部用于放置金属棒料，所述金属放置部外侧壁设置有加热装置，所述金属放置部上端设置有阴极发生器，所述阴极发生器上设置有用于固定所述金属棒料的固定部，所述金属棒料位于所述炉腔的腔体内部，所述金属放置部下方设置有阳极发生器。

【技术特征摘要】
1.一种高活性金属粉末制备装置，包括炉腔、炉盖以及制粉系统，其特征在于，所述制粉系统包括金属放置部，所述金属放置部用于放置金属棒料，所述金属放置部外侧壁设置有加热装置，所述金属放置部上端设置有阴极发生器，所述阴极发生器上设置有用于固定所述金属棒料的固定部，所述金属棒料位于所述炉腔的腔体内部，所述金属放置部下方设置有阳极发生器。2.根据权利要求1所述的高活性金属粉末制备装置，其特征在于，所述制粉系统还包括与所述阴极发生器相连接的活塞杆、设置于所述炉腔上端的装料仓、设置于所述装料仓上端的气缸，所述活塞杆一端置于所述装料仓内，另一端置于所述气缸内。3.根据权利要求1所述的高活性金属粉末制备装置，其特征在于，所述金属棒料底部为倒锥体，所述加热装置设置于所述金属棒料倒锥体的外侧壁。4.根据权利要求1或3所述的高活性金属粉末制备装置，其特征在于，所述加热装置为感应线圈。5.根据权利要求1所述的高活性金属粉末制备装置，其特征在于，所述金属棒料作为阴极，其底部与所述阳极发生器之间的距离为0～5mm，阴极产生负高压，与阳极形发生器形成电压在0～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海波，孔令鸿，高玉来，
申请(专利权)人：深圳微纳增材技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44