真空电弧制备金属粉末的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及3D打印增材制造和冶金技术领域，提供了一种真空电弧制备金属粉末的装置。该装置包括雾化单元、第一收粉单元、真空泵组以及储存有第一金属丝和第二金属丝的装料单元，装料单元的一端设有真空泵组、另一端与雾化单元的顶部或侧部连通，装料单元用于向雾化单元输送第一金属丝和第二金属丝，雾化单元分别与气源和电源连接、用于雾化第一金属丝和第二金属丝，第一收粉单元与雾化单元的底部连通。本实用新型专利技术通过采用该方法不仅使得金属粉末的形状和尺寸易于控制，而且无其他材质污染，提高了金属粉末的纯度和收得率，保证了金属粉末成分的稳定性。

A device for preparing metal powder by vacuum arc

The utility model relates to the field of 3D printing increase manufacturing and metallurgical technology, and provides a device for preparing a metal powder by a vacuum arc. The device comprises a first atomizing unit, powder collecting unit, vacuum pump and storage charging unit of the first wire and the second wire, one end of the charging unit of a vacuum pump group, the top and the other end of the atomizing unit or side connected charging unit is used for conveying the first wire and the second wire to the atomization unit. The atomizing unit are respectively connected with the gas supply and power supply for atomizing the first wire and the second wire, the first powder collecting unit and the atomizing unit is communicated with the bottom. By adopting the method, the shape and size of the metal powder can be easily controlled by the method, and no other material pollution can be controlled. The purity and the yield of the metal powder are increased, and the stability of the metal powder component is ensured.

【技术实现步骤摘要】
真空电弧制备金属粉末的装置
本技术涉及3D打印增材制造和冶金
，尤其涉及一种真空电弧制备金属粉末的装置。
技术介绍
金属粉末是材料产业的重要分支，利用金属粉末制备出的工件，具有其他材料所无法获得的优异性能。因此，金属粉末在冶金、能源、电子、医疗、航空航天等领域有着广泛的应用前景。随着3D打印技术的发展，金属粉末的应用领域也进一步扩大。目前，国内外制备金属粉末时主要采用带有坩埚的高压气雾化法。采用这种方法时，金属溶液与构成坩埚的耐火材料接触，产生非金属夹杂物污染，导致制备的金属粉末纯度降低；另外，金属粉末颗粒的形状和尺寸较难控制，通常获得的颗粒形状不够规则，必须经过多次筛分及检验才能得到3D打印所需的小于53μm粒度范围，且该粒度范围粉末收得率不到30％，生产效率极低。
技术实现思路
本技术要解决的是现有技术中金属粉末纯度低、形状不规则、收得率低的技术问题。为解决上述问题，本技术提供了一种真空电弧制备金属粉末的装置，该装置包括雾化单元、第一收粉单元、真空泵组以及储存有第一金属丝和第二金属丝的装料单元，所述装料单元的一端设有所述真空泵组、另一端与所述雾化单元的顶部或侧部连通，所述装料单元用于向所述雾化单元输送第一金属丝和第二金属丝，所述雾化单元分别与气源和电源连接、用于雾化所述第一金属丝和第二金属丝，所述第一收粉单元与所述雾化单元的底部连通。其中，所述雾化单元包括雾化罐和雾化器，所述雾化器的两侧分别与电源和气源连接，所述雾化器的一端伸入所述装料单元中、另一端分别与所述第一金属丝、所述第二金属丝和所述雾化罐的顶部连接，所述雾化罐的底部与所述第一收粉单元连通。其中，所述雾化罐包括壳体和顶盖，所述顶盖盖设在所述壳体的顶部，所述顶盖上设有进气口，所述雾化器通过所述进气口与所述壳体内部连通，所述壳体上设有冷却通道，所述冷却通道的进水口和出水口分别设于所述壳体的下部和上部。其中，所述雾化器包括雾化器本体、两个传动轮和两个导电嘴，所述雾化器本体的内部由上至下依次设有相互连通的第一通道、气室、第二通道和喇叭口，所述第一通道和气源连接，所述喇叭口与所述雾化罐的顶部连通，所述雾化器本体的两侧由上至下依次对称设有第一导向孔和第二导向孔，所述传动轮设于位于所述雾化器本体的同一侧的所述第一导向孔和所述第二导向孔之间，所述导电嘴的一端设于所述第二导向孔下方、另一端倾斜向下延伸至喇叭口内，两个所述导电嘴分别于电源的正、负极连接。其中，所述装料单元包括装料壳体以及均设置在所述装料壳体内的丝盘支架和两个金属丝盘，所述真空泵组与所述装料壳体的顶部连接，所述装料壳体罩设在所述雾化器上，每个所述金属丝盘通过所述丝盘支架架设在所述雾化器上方，两个所述金属丝盘分别用于缠绕所述第一金属丝和所述第二金属丝。其中，所述装料单元还包括与所述丝盘支架连接的导向板，所述导向板设置在所述金属丝盘与所述雾化器之间，所述导向板上设有用于引导第一金属丝和第二金属丝的两个第三导向孔。其中，还包括第二收粉单元，所述第二收粉单元包括连接管道、第二阀门、第二收粉壳体和第二收粉罐，所述连接管道的一端与所述雾化单元的侧部连通、另一端与所述第二收粉壳体的上部连通，所述第二收粉壳体的顶部设有所述第二阀门、底部与所述第二收粉罐连通。其中，所述第一收粉单元包括第一收粉壳体、第一阀门和第一收粉罐，所述第一收粉壳体的一端与所述雾化单元的底部连通、另一端通过所述第一阀门与所述第一收粉罐连通。其中，所述真空泵组包括依次连接的机械泵、罗茨泵和扩散泵，所述装料单元与所述机械泵连接。为解决上述问题，本技术还提供了一种真空电弧制备金属粉末的方法，该方法包括以下步骤：将第一金属丝和第二金属丝的顶端分别依次穿过对应的第三导向孔、第一导向孔、转轮、第二导向孔和导电嘴，并使第一金属丝和第二金属丝的顶端伸出导电嘴后相接触；依次启动机械泵、罗茨泵和扩散泵，直至装料壳体内压力达到10-3Pa；将冷却通道的进水口和出水口分别与进水管道和出水管道连通；接通气源，使工作气体喷入第一通道；接通与两个导电嘴连接的电源，同时启动金属丝盘；依次开启第二阀门和第一阀门；运行指定时间后，关闭气源、电源、第一阀门和第二阀门，取出第一收粉罐和第二收粉罐。本技术结构简单、操作便捷，通过利用装料单元实时向雾化单元补给第一金属丝和第二金属丝，使第一金属丝和第二金属丝在雾化单元内不断起弧熔化形成金属液、同时金属液又被来自气源的气体吹散成微小的球形液滴，从而不仅使得金属粉末的形状和尺寸易于控制，而且避免了其他材质的污染，提高了金属粉末的纯度和收得率；另外，由于第一金属丝和第二金属丝仅在接触点产生电弧，起弧熔化范围小，且装料单元中的第一金属丝和第二金属丝一直处于真空环境从而进一步保证了金属粉末成分的稳定性。附图说明图1是本技术实施例1中一种真空电弧制备金属粉末的装置的正视图；图2是本技术实施例1中另一种真空电弧制备金属粉末的装置的正视图；图3是本技术实施例1中一种真空电弧制备金属粉末的装置的左视图；图4是图3中A处的局部放大图；图5是图3中B处的局部放大图；图6是图3中I处的局部剖视图；图7是本技术实施例2中采用一种真空电弧制备金属粉末的方法制备的铁粉的粒度分布图。附图标记：1、雾化单元；1-1、雾化罐；1-11、进水口；1-12、出水口；1-2、雾化器；1-21、第一导向孔；1-22、第二导向孔；1-23、传动轮；1-24、导电嘴；1-25、第一通道；1-26、气室；1-27、第二通道；1-28、喇叭口；2、装料单元；2-1、装料壳体；2-2、金属丝盘；2-3、丝盘支架；2-4、导向板；3、第一收粉单元；3-1、第一收粉壳体；3-2、第一阀门；3-3、第一收粉罐；4、真空泵组；5、第二收粉单元；5-1、第二收粉壳体；5-2、第二阀门；5-3、第二收粉罐；5-4、连接管道。具体实施方式为使技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合技术中的附图，对技术中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于技术保护的范围。在本技术的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在技术中的具体含义。实施例1结合图1至图3所示，本技术提供了一种真空电弧制备金属粉末的装置，该装置包括雾化单元1、第一收粉单元3、真空泵组4以及储存有第一金属丝和第二金属丝的装料单元2，装料单元2的一端设有真空泵组4、另一端与雾化单元1的顶部或侧部连通，装料单元2用于向雾化单元1输送第一金属丝和第二金属丝，雾化单元1分别与气源和电源连接、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空电弧制备金属粉末的装置，其特征在于，包括雾化单元、第一收粉单元、真空泵组以及储存有第一金属丝和第二金属丝的装料单元，所述装料单元的一端设有所述真空泵组、另一端与所述雾化单元的顶部或侧部连通，所述装料单元用于向所述雾化单元输送第一金属丝和第二金属丝，所述雾化单元分别与气源和电源连接、用于雾化所述第一金属丝和第二金属丝，所述第一收粉单元与所述雾化单元的底部连通。

【技术特征摘要】
1.一种真空电弧制备金属粉末的装置，其特征在于，包括雾化单元、第一收粉单元、真空泵组以及储存有第一金属丝和第二金属丝的装料单元，所述装料单元的一端设有所述真空泵组、另一端与所述雾化单元的顶部或侧部连通，所述装料单元用于向所述雾化单元输送第一金属丝和第二金属丝，所述雾化单元分别与气源和电源连接、用于雾化所述第一金属丝和第二金属丝，所述第一收粉单元与所述雾化单元的底部连通。2.根据权利要求1所述的真空电弧制备金属粉末的装置，其特征在于，所述雾化单元包括雾化罐和雾化器，所述雾化器的两侧分别与电源和气源连接，所述雾化器的一端伸入所述装料单元中、另一端分别与所述第一金属丝、所述第二金属丝和所述雾化罐的顶部连接，所述雾化罐的底部与所述第一收粉单元连通。3.根据权利要求2所述的真空电弧制备金属粉末的装置，其特征在于，所述雾化罐包括壳体和顶盖，所述顶盖盖设在所述壳体的顶部，所述顶盖上设有进气口，所述雾化器通过所述进气口与所述壳体内部连通，所述壳体上设有冷却通道，所述冷却通道的进水口和出水口分别设于所述壳体的下部和上部。4.根据权利要求2所述的真空电弧制备金属粉末的装置，其特征在于，所述雾化器包括雾化器本体、两个传动轮和两个导电嘴，所述雾化器本体的内部由上至下依次设有相互连通的第一通道、气室、第二通道和喇叭口，所述第一通道和气源连接，所述喇叭口与所述雾化罐的顶部连通，所述雾化器本体的两侧由上至下依次对称设有第一导向孔和第二导向孔，所述传动轮设于位于所述雾化器本体的同一侧的所述第一导向孔和所述第二导向孔之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：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：新型
国别省市：广东,44