一种微晶、非晶态金属粉末制造装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于微晶、非晶态粉末金属生产技术领域，公开了一种微晶、非晶态金属粉末制造装置及其制造方法，用于解决现有水雾化法生产合的金属粉末存在着粉末氧化严重、气雾化细粉末较少、均为晶态的问题。本发明专利技术的装置包括雾化罐，所述雾化罐的上端设置有环状喷盘，所述环状喷盘的上端安装有用于盛放液态金属的中间包，所述中间包下端连接有导流管，所述环状喷盘的中央开设有通孔，导流管的下端伸入通孔内并将中间包内的液态金属流入到雾化罐内，所述环状喷盘的侧壁上开设有第一液氮进口，所述环状喷盘上连接有至少两个用于喷出液氮的喷咀，喷咀的喷口均匀的环绕在从导流管内流下的液态金属柱的外围。

Microcrystalline and amorphous metal powder manufacturing device and manufacturing method thereof

The invention belongs to the microcrystalline and amorphous metal powder production technology field, discloses a microcrystalline and amorphous metal powder manufacturing device and its manufacturing method, is used to solve the existing water atomization metal powder production is serious, oxidation of the powder atomized fine powder, less crystalline problem. The device of the invention comprises a spray tank, the upper end of the atomizing tank is provided with the annular spray disc, wherein the upper end of an annular spray plate is installed for a middle liquid metal package, the tundish is connected with the lower end of the diversion pipe, the annular spray disc central through hole is arranged on the lower end of the diversion pipe into. The via hole and the intermediate liquid metal within the package into the spray tank, the annular spray plates arranged on the side wall is provided with a first liquid inlet, the annular spray disc is connected with at least two nozzle for liquid nitrogen, jet nozzle evenly around the diversion pipe flow from the periphery of the liquid metal column.

【技术实现步骤摘要】
一种微晶、非晶态金属粉末制造装置及其制造方法
本专利技术属于微晶、非晶态粉末金属生产
，具体涉及一种微晶、非晶态金属粉末制造装置及其制造方法。
技术介绍
金属粉末按照组织结构为晶态、非晶(微晶)态、纳米晶三大类；晶态包括各种单质金属粉末、多元合金粉末，如纯铜粉、钴粉、镍粉、钼粉、铁粉、铁硅铝粉、铁硅粉、铁硅铬粉和高磁通铁镍粉等；非晶态软磁材料包括铁基非晶合金(铁硅棚)、铁镍基非晶合金、钴基非晶合金和纳米晶等各类合金粉末；微晶态合金包括稀土微晶、铁基微晶合金、钴基微晶和微晶态坡莫合金。现有技术中关于合金粉末的制造方法主要包括：(1)雾化法：大多数金属粉末的制造方法，用于生产纯铁粉、铜粉、青铜粉、黄铜粉、铁硅、铁硅铝、铁镍、铁镍钼、铁硅铬及其他多元合金粉末。雾化介质有水、氮气、氩气；有时候采用水、气联合雾化或者超声波联合雾化。雾化法因为冷却速度小，雾化得到的合金粉末均为晶态粉末。(2)机械(气流)粉碎法：采用机械力(高速气流)将块状金属体(或粒状、带状)粉碎成粉末状，主要用于铁硅铝粉末及部分纯铁粉末的制造。如果原有块状、颗粒状或窄薄带是晶态，经过机械粉碎得到的粉末也是晶态粉末；如果原有块状、颗粒状或窄薄带是非晶态，经过机械粉碎得到的粉末就是非晶态粉末。(3)快速冷却粉碎法：将液态合金喷涂在强制快速冷却的旋转体上，获得带状固定合金体，再将带状材料用机械粉碎的方法破碎成粉末，这种方法生产的粉末均为非晶态，现有产品有FeSiB系列、NdFeB等。非晶态金属与合金是70年代问世的一个新型材料领域，它的制备技术完全不同于传统的方法，而是采用了冷却速度大约为每秒一百万度的超急冷凝固技术，从钢液到薄带成品一次成型，比一般冷轧金属薄带制造工艺减少了许多中间工艺，这种新工艺被人们称之为快淬工艺，是对传统冶金工艺的一项革命。由于超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，称之为非晶态合金。雾化法生产的纯铁、铁硅、铁硅铝、铁镍、铁镍钼等合金粉末，均是晶态粉末。雾化法在利用水、氮气、氩气、氦气或者水雾联合雾化的过程中存在着如下问题：1)水雾化：水与高温液态金属接触，部分H20分解成H2、O2，导致金属粉末氧化严重，一般情况下氧含量在3000ppm左右甚至更高；2)气体雾化：粉末颗粒粗大、细粉末较少，200目以细产量一般小于50％；同时，粉末形状为球状，导致金属粉末的成型性较差。3)无论气雾化、还是水雾化生产的各类金属粉末均为晶态粉末。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有水雾化法生产合的金属粉末存在着粉末氧化严重、气雾化细粉末较少、均为晶态的问题，而提供一种微晶、非晶态金属粉末制造装置及其制造方法，能够得到微晶(非晶)态金属粉末(由于合金成分不同，得到的粉末是微晶或者非晶)，同时本专利技术能够得到含氧量极低的金属粉末、同时提高细粉的产量，从而提高金属粉末的性能及应用领域。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种微晶、非晶态金属粉末制造装置，其特征在于，包括雾化罐，所述雾化罐的上端设置有环状喷盘，所述环状喷盘的上端安装有用于盛放液态金属的中间包，所述中间包下端连接有导流管，所述环状喷盘的中央开设有通孔，导流管的下端伸入通孔内并将中间包内的液态金属流入到雾化罐内，所述环状喷盘的侧壁上开设有第一液氮进口，所述环状喷盘上连接有至少两个用于喷出液氮的喷咀，喷咀的喷口均匀的环绕在从导流管内流下的液态金属柱的外围。所述雾化罐的底部开设有出料口，所述雾化罐的下端设置有第二液氮进口。第二液氮进口上端的雾化罐上设置有氮气进气口，氮气进气口上端的雾化罐上设置有氮气出气口，所述氮气进气口和氮气出气口设置在雾化罐的两侧。所述雾化罐上还设置有抽真空接口和泄压阀。所述环形喷盘与中间包之间设置有密封环。一种微晶、非晶态金属粉末制造方法，包括如下步骤：1)关闭雾化罐所有的进、出口，用橡胶块堵塞导流管；2)打开雾化罐外部的真空泵，通过抽真空接口抽出雾化罐内的空气；然后从氮气进气口通入氮气，使得雾化罐内氮气压力大于一个大气压；3)打开氮气出气口抽出雾化罐内的氮气；同时将冶炼的液态金属注入到中间包内，液态金属融化导流管上部的橡胶块后，液态金属从导流管内流入雾化罐；4)在向中间包注入液态金属的同时，向喷咀内通入高压液氮；当液态金属从导流管的下口流出时与高速液态氮相互撞击致使液态金属成粉末状并快速冷却；粉末状金属在下落到雾化罐下部时再次与第二液氮进口进入的液氮相遇，使粉末金属快速冷却到常温成为微晶/非晶态粉末。最后打开雾化罐底部的出料口流出粉末金属。喷咀喷出的液氮的压强在5-200MPa之间。所述导流管内流出的液态金属的流速在5-50m/s之间。所述导流管的内径在1-20mm之间。所述进入雾化罐的液氮气化形成的氮气总量等于从雾化罐中抽出的氮气总量。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的微晶、非晶态金属粉末制造装置及其制造方法，通过液氮喷射到液态金属上进行强制快速冷却获得百万级的冷却速度，从而能够获得微晶/非晶态金属粉末；加上液氮相比气体雾化能够获得更大的冲击力，从而获得粒度更小的金属粉末，提高细粉末的产量。液氮中含氧量在2ppm以下，加上超低的温度使得金属粉末瞬间凝固，粉末来不及氧化，因此能够得到含氧量极地的金属粉末。本专利技术获得的金属粉末呈不规则状，相比现有技术中的球状金属粉末，具有成型性能好的特点。本专利技术能够形成微晶态单质金属粉末。而现有技术中获得微晶态单质金属粉末的工艺是采用高能机械球磨法获得，其工艺是：在高真空、氩气保护下用硬质钢球与物料长时间碰撞、研磨，对粉末粒子不断进行熔结、断裂，使晶粒不断细化，最终的得到微晶态粉末，现有技术获得微晶态单质金属粉末的工艺存在着时间长、产量低、成本高、产品二次污染严重、含氧量高的问题。而本专利技术获得微晶态单质金属粉末具有时间短、产量高、成本低、能够防止产品二次污染、含氧量低的特点。现有的工艺采用超急冷凝固技术(即快淬工艺)，快淬工艺：熔融状态的金属液，从电炉注入惰性气体保护的石英坩埚中，在压力作用下经过石英坩埚容器底部细孔喷射到高速旋转的水冷铜辊的外缘上，以105-106℃/s速度冷却，形成非晶态或微晶态的窄薄带，再在惰性气体保护下用机械力或高速气流粉碎成粉末。本专利技术得到微晶/非晶态的金属粉末相比于现有技术中的快淬工艺减少了高速旋转的水冷铜辊以及粉碎工艺，具有结构简单，制造成本低的特点。本专利技术的进入雾化罐的液氮气化形成的氮气总量等于从雾化罐中抽出的氮气总量，从而保证雾化罐内的气压平衡，保证安全生产。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是现有技术中的气雾化工艺获得的金属粉末示意图；图3是现有技术中的水雾化工艺获得的金属粉末示意图；图4和图5为本专利技术获得的微晶态金属粉末的示意图；附图说明：1、液态金属，2、喷咀，3、导流管，4、第一液氮进口，5、氮气出气口，6、泄压阀，7、第二液氮进口，8、中间包，9、密封环，10、环形喷盘，11、抽真空接口，12、雾化罐，13、氮气进气口，14、粉末金属，15、出料口，16、电炉。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微晶、非晶态金属粉末制造装置，其特征在于，包括雾化罐，所述雾化罐的上端设置有环状喷盘，所述环状喷盘的上端安装有用于盛放液态金属的中间包，所述中间包下端连接有导流管，所述环状喷盘的中央开设有通孔，导流管的下端伸入通孔内并将中间包内的液态金属流入到雾化罐内，所述环状喷盘的侧壁上开设有第一液氮进口，所述环状喷盘上连接有至少两个用于喷出液氮的喷咀，喷咀的喷口均匀的环绕在从导流管内流下的液态金属柱的外围。

【技术特征摘要】
1.一种微晶、非晶态金属粉末制造装置，其特征在于，包括雾化罐，所述雾化罐的上端设置有环状喷盘，所述环状喷盘的上端安装有用于盛放液态金属的中间包，所述中间包下端连接有导流管，所述环状喷盘的中央开设有通孔，导流管的下端伸入通孔内并将中间包内的液态金属流入到雾化罐内，所述环状喷盘的侧壁上开设有第一液氮进口，所述环状喷盘上连接有至少两个用于喷出液氮的喷咀，喷咀的喷口均匀的环绕在从导流管内流下的液态金属柱的外围。2.根据权利要求1所述的微晶、非晶态金属粉末制造装置，其特征在于，所述雾化罐的底部开设有出料口，所述雾化罐的下端设置有第二液氮进口。3.根据权利要求2所述的微晶、非晶态金属粉末制造装置，其特征在于，第二液氮进口上端的雾化罐上设置有氮气进气口，氮气进气口上端的雾化罐上设置有氮气出气口，所述氮气进气口和氮气出气口设置在雾化罐的两侧。4.根据权利要求3所述的微晶、非晶态金属粉末制造装置，其特征在于，所述雾化罐上还设置有抽真空接口。5.根据权利要求4所述的微晶、非晶态金属粉末制造装置，其特征在于，所述环形喷盘与中间包之间设置有密封环。6.一种利用权利要求4或5所述的微晶、非晶态金属粉末制造装置来制造微晶、非晶态金属粉末的制造方法，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，尹丁，廖思舜，邹辉，蒋兴德，先天明，
申请(专利权)人：成都惠锋新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51