一种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提出一种制备金属粉末的装置，包括：离心装置，所述离心装置用于带动待制备金属高速转动；雾化室(5)，所述待制备金属位于所述雾化室(5)内，所述雾化室(5)为真空或者充有惰性气体；热源，所述热源能够发出聚焦能量，照射在所述待制备金属的表面。本实用新型专利技术解决了现有的旋转电极雾化制粉存在的电极转速过高、雾化室密封性较差以及制粉装置构造复杂、制造成本高和能耗大等问题。

A Device for Preparing Metal Powder

The utility model provides a device for preparing metal powder, which comprises a centrifugal device for driving the metal to be prepared to rotate at high speed; an atomizing chamber (5), in which the metal to be prepared is located, and the atomizing chamber (5) is vacuum or filled with inert gas; and a heat source, which can emit focused energy and irradiate the surface of the metal to be prepared. \u3002 The utility model solves the problems of high electrode speed, poor sealing of the atomizing chamber, complex structure, high manufacturing cost and high energy consumption of the existing rotary electrode atomizing pulverizing device.

【技术实现步骤摘要】
一种制备金属粉末的装置
本技术涉及，更具体地，涉及金属粉末的制备技术。
技术介绍
球形金属粉末材料在粉末冶金、金属表面工程等工业领域有着广泛的应用。近年来，金属3D打印技术迅速发展，对金属粉末原材料的需求比以往任何时候都更加迫切，同时对金属粉末的性能也提出了更高的要求。金属粉末的粒度及粒度分布、球形度，化学纯度等对3D打印金属的质量至关重要。金属粉末已成为当前金属3D打印技术发展的瓶颈，亟需开发新型、优质、经济的球形金属粉末的制备技术。球形金属粉末制备主要是通过将金属熔化成为液体，然后再通过一定手段将液体金属分散成细微液滴(即，液体金属雾化)，细微液滴在表面张力作用下收缩成球形，球形液滴随后冷却凝固成为固态的球形金属粉末颗粒。按照液体金属雾化方式的不同，目前，球形金属粉末的主要制备方法有气雾化法(一种高纯3D打印增材制造金属合金粉末的制备方法CN106881464A、一种金属粉末制备装置及方法CN102689015A、制备金属及合金粉末用的气雾化装置及其粉末制备方法CN104550987A)、水雾化法(水雾化全球形金属粉末生产的喷射装置CN1857832A)、超声雾化法(球形金属粉末的超声雾化制备方法及装置CN1422718A)、离心盘雾化法(盘式雾化法制备金属粉末的装置CN1036918A)、旋转电极雾化法(旋转电极制造金属粉末气氛保护系统及其保护方法CN103071804A)，以及组合方法(球形低熔点金属粉末的生产方法CN101985177A、制造微细金属粉末的方法和装置CN1072622A、一种用于制备3D打印金属粉末的气雾化装置CN105618773A)等等。气雾化是目前金属粉末的主要生产工艺。气雾化法采用高速气流将液体金属流破碎成小液滴进而得到金属粉末的过程。然而由于气流的扰动具有统计特征，因而气雾化法生产的金属粉末粒度分布较宽，球形度较差，另外，气雾化生产设备庞大、消耗惰性气体量大，成本较高。用水替代贵重的惰性气体雾化金属，可以提高雾化效率，降低生产成本，但水雾化法不适用于制造化学活性高的有色金属及其合金。超声雾化和离心盘雾化是一种机械接触式的雾化方式，受超声头或离心盘材质的限制，通常仅用于制造低熔点金属粉末，而且会增加对金属粉末化学污染的风险。旋转电极雾化是一种采用电弧加热棒状金属端部，同时金属棒作高速旋转，凭借离心力使液体金属破碎成细小液滴，进而凝固形成球形金属粉末。旋转电极雾化金属粉末的粒度通过电弧能量和金属棒(电极)转速等参数进行调整，获得的金属粉末粒度分布范围窄、球形度高，适用于制备各种金属粉末，是目前3D打印用球形金属粉末的最为重要方法。旋转电极雾化过程中电弧加热熔化金属棒料的同时，也加热其中的钨电极、以及碳电刷与铜电极等电气连接件。由此带来化学污染、电刷磨损等问题，采用大功率激光替代电弧(用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化方法及设备CN104014801A)，可以较好的解决旋转电极雾化法的上述问题，然而，金属棒料的技术不足仍然存在，这些不足表现在：1)金属棒料的直径较小，必须采用非常高电极转速，如9000-20000rpm(一种等离子辅助旋转电极制备3D打印用金属粉末的方法CN105817636A)、才可以提供足以雾化液体金属所必须的线速度，因此需要配备高速电机，对运转的平稳性和安全性要求较高，不利于设备稳定性。2)金属棒料采取推料电机自动送进，棒料需要穿过雾化室壁上的送料孔，高速旋转电极与雾化室壁的间隙配合要求较高，真空室的密封性差，不利于金属粉末的化学纯度。3)大功率激光器的使用以及上述加工精度要求，会增加制粉设备制造成本，不利于球形金属粉末成本的经济性。
技术实现思路
为了解决现有的旋转电极雾化制粉存在的电极转速过高、雾化室密封性较差以及制粉装置构造复杂、制造成本高和能耗大等问题。本技术提出一种自耗转盘离心雾化制备金属粉末的装置，技术原理是，采用聚焦激光束加热金属圆盘的边缘，使之局部产生微量液体金属，高速电机驱动金属圆盘旋转，运动的离心力将液体金属脱离圆盘表面而形成细小液滴，细小液滴在飞行过程中冷却成为球形金属粉末颗粒。具体地，本技术的制备金属粉末的装置，包括：离心装置，所述离心装置用于带动待制备金属高速转动；雾化室，所述待制备金属位于所述雾化室内，所述雾化室为真空或者充有惰性气体；热源，所述热源能够发出聚焦能量，照射在所述待制备金属的表面。进一步，所述离心装置为电机，所述待制备金属制成金属圆盘，所述金属圆盘安装在所述电机的输出轴上。进一步，所述雾化室具有玻璃窗口，所述激光器的激光束通过玻璃窗口照射到所述待制备金属的表面。进一步，所述激光器由X-Y工作台控制，所述X-Y工作台由X-Y工作台控制器控制。进一步，所述的制备金属粉末的装置还包括：粉末收集器，所述粉末收集器位于所述雾化室内，在所述待制备金属的下方。进一步，所述粉末收集器为漏斗，所述漏斗的上口边缘紧密贴合所述雾化室的内壁。进一步，所述的制备金属粉末的装置还包括：粉末容器，所述粉末容器位于所述粉末收集器的下口下方。本技术装置结构简单、操作方便，制造成本低，金属粉末的纯度高、球形度高，粒度可控，适用制备几乎所有种类金属的高性能粉末，满足3D打印技术对金属粉末原料的要求。本技术的有益效果为：1、利用自耗转盘离心雾化原理，金属圆盘既是金属粉末原料来源，又是离心盘，解决了传统离心盘雾化制粉金属粉末化学成分污染问题，并有利于简化雾化制粉设备的结构和节约能源。2、利用自耗转盘离心雾化金属圆盘的直径较大的特点，解决了传统旋转电极(金属棒)雾化的高速旋转对电机及装配的技术要求高、安全性低的问题，降低雾化制粉设备加工成本和提高雾化制粉设备运行的安全性。3、利用自耗转盘离心雾化金属圆盘，能够实现雾化室的密封性设计，实现雾化室内真空环境或高纯保护性气体的低泄漏消耗，有利于提高金属粉末的纯度，并节约惰性气体，降低粉末制造成本。4、利用聚焦激光束加热自耗转盘离心雾化的原理，通过调整转盘旋转速度和激光工艺参数调控金属粉末的粒度，金属粉末粒度的调控参数更多，调整精度更高，有利于获得高质量金属粉末，满足金属3D打印技术需求。附图说明图1为本技术的装置的一个实施方式的原理图。图2为本技术的装置对应的方法的一个实施方式的流程图。图3为本技术的装置作用后的金属粉末在扫描电镜观察下的图。附图标记激光束-1；金属圆盘-2；电机-3；电机控制器-4；雾化室-5；粉末收集器-6；粉末容器-7；玻璃窗口-8；激光器-9；X-Y工作台-10；X-Y工作台控制器-11。具体实施方式下面参照附图描述本技术的实施方式，其中相同的部件用相同的附图标记表示。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合。如图1所示，本技术的离心雾化制备金属粉末的装置包括：雾化室5，雾化室5为真空的真空度为10-1～10-4Pa，或者充有惰性气体，例如填充氩气，压力范围为1.0～1.5atm。雾化室5是否为真空度或惰性气体种类，以及纯度，根据待雾化金属的化学活性要求来确定。本技术的装置还包括旋转离心装置，旋转离心装置能够带动待雾化的金属材料旋转，使得金属材料产生离心力。离心装置的凸出部位于在雾化室5内，待雾化的金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备金属粉末的装置，其特征在于，包括：离心装置，所述离心装置用于带动待制备金属高速转动；雾化室(5)，所述待制备金属位于所述雾化室(5)内，所述雾化室(5)为真空或者充有惰性气体；热源，所述热源能够发出聚焦能量，照射在所述待制备金属的表面。

【技术特征摘要】
1.一种制备金属粉末的装置，其特征在于，包括：离心装置，所述离心装置用于带动待制备金属高速转动；雾化室(5)，所述待制备金属位于所述雾化室(5)内，所述雾化室(5)为真空或者充有惰性气体；热源，所述热源能够发出聚焦能量，照射在所述待制备金属的表面。2.根据权利要求1所述的制备金属粉末的装置，其特征在于，所述离心装置为电机(3)，所述待制备金属制成金属圆盘(2)，所述金属圆盘(2)安装在所述电机(3)的输出轴上。3.根据权利要求1所述的制备金属粉末的装置，其特征在于，所述雾化室(5)具有玻璃窗口(8)，激光器(9)的激光束通过玻璃窗口(8)照射到所述待制备金属的表面。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴科，海旭升，邢德胜，王健，张国伟，宿红刚，王健，
申请(专利权)人：航星利华北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11