制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置及方法。该装置包括雾化室、雾化盘、电机、过渡中间包、螺杆输送器、塞杆和降温装置，螺杆输送器出口端连接过渡中间包，过渡中间包位于雾化室上方，且采用中频感应装置为过渡中间包加热，塞杆安装在过渡中间包底部漏嘴上方，且通过气缸驱动上下运动，底部漏嘴下方对齐雾化盘，所述降温装置为雾化盘和/或电机提供降温。采用该装置及方法制备得到的金属粉末微细、窄粒度、球形度好、流动性好、松装密度高，从而解决了采用现有技术制备得到的Al/Cu基合金粉末球形度较差、卫星球、空心粉、粒度分布宽等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置及方法
本专利技术涉及增材制造用金属粉末的制备
，具体涉及一种制备金属粉末的装置及方法。
技术介绍
目前随着增材制造技术在航空航天、汽车制造、日常生活用品等领域的快速应用，将带来增材制造用金属粉末，尤其是Al/Cu基合金粉末需求量的快速增加。然而，增材制造技术对原料粉末要求较高，常用的粉末粒度为微米级，粒度分布较窄(一般15～53μm)，粉末形状为球形，流动性好；氧含量低，成分均匀，粒度分布均匀；此外，对粉末的松装密度、振实密度等也有一定的要求。但是目前常用的惰性气体雾化法、等离子旋转电极法等传统方法制备的粉末，存在球形度较差、卫星球、空心粉、粒度粗且分布宽等问题，很难获得高品级增材制造用Al/Cu基合金粉末。因此，开展增材制造用Al/Cu基合金粉末制备技术开发十分紧迫。相比于其它雾化技术，离心雾化技术运行成本低，粉末球形度好、氧含量易控制，可连续工业化生产等优点，使其成为最有竞争的制备技术。但是离心雾化技术目前还主要应用于低温焊粉、功能粉体材料等领域，如中国专利CN200410021160.0提出的一种利用离心雾化制备低氧含量焊料粉末的装置；中国专利CN201210212549.8提出的一种金属粉末制备装置及方法等。并且，虽然国外在该领域处于领先地位，如美国、欧洲、日本等，但是离心雾化在高熔点金属领域应用也是非常有限，主要制备性能要求较低的粗颗粒粉(100μm以上)，对于离心制备微细、窄粒度、球形度好、流动性好、松装密度高的增材制造用Al/Cu基合金粉末尚存在一定技术难题，如连续制备时高速电机的冷却保护、高温金属连续稳定熔炼输送、雾化盘高温耐用性、抑制粘附粉，以及雾化工艺稳定性控制等。综上，开发一种运行成本低，且能够得到微细、窄粒度、球形度好、流动性好、松装密度高的增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化制备装置及方法是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置及方法。采用该装置及制备方法得到的Al/Cu基合金粉末具有微细、窄粒度、球形度好、流动性好、松装密度高的优势，以解决采用现有技术中制备得到的Al/Cu基合金粉末球形度较差、卫星球、空心粉、粒度分布宽等技术问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供了一种制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置。该制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置包括雾化机构和输送机构，其中，所述输送机构包括过渡中间包、塞杆和螺杆输送器；所述雾化机构包括雾化室、电机、雾化盘和降温装置；所述螺杆输送器出口端连接所述过渡中间包，所述过渡中间包位于所述雾化室上方，且采用中频感应装置为所述过渡中间包加热，所述塞杆安装在所述过渡中间包底部漏嘴上方，且通过气缸驱动上下运动，所述底部漏嘴下方对齐所述雾化盘，所述降温装置为所述雾化盘和/或所述电机提供降温。进一步的，所述过渡中间包外部设有保护套，且二者间形成容置空间，所述螺杆输送器出口端穿过所述保护套与所述过渡中间包内设的坩埚连接。进一步的，所述螺杆输送器为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，且所述螺杆输送器上设有温控单元和调速单元。进一步的，所述降温装置为套设在所述电机周围的强冷水套和/或布置在所述雾化盘底部的喷水冷却装置。进一步的，所述的雾化盘为平盘、锥形、球形中的一种，盘径为40-110mm，转速为15000-60000r/min；所述雾化盘的材质为陶瓷、石墨、钼合金、铜或不锈钢。进一步的，所述装置还包括控制柜及至少一个熔炼炉，其中，所述熔炼炉上设有出口启闭器，且所述熔炼炉通过所述出口启闭器与所述螺杆输送器进口端连接；所述控制柜用于控制工艺参数。进一步的，所述装置还包括与所述雾化装置形成闭路循环的选分机构，其中，所述雾化装置还包括回风分布器，所述选分机构包括收粉罐、布袋除尘器、风机以及多个旋风分级器和气动碟阀，所述多个旋风分级器逐级连接，且多个所述旋风分级器下部均通过所述多个气动碟阀与所述收粉罐连接，所述回风分布器位于所述雾化室上部，所述旋风分级器再经过所述布袋除尘器和风机与所述回风分布器连接。进一步的，所述回风分布器沿其周向分布有多个通孔，所述通孔的孔径为0.8-3.5mm。进一步的，所述坩埚为石墨坩埚或氧化铝坩埚。进一步的，所述塞杆为石墨塞杆或陶瓷塞杆。进一步的，所述熔炼炉为真空感应加热炉或真空电阻加热炉。进一步的，所述过渡中间包底部漏嘴的直径为2-5mm。为了实现上述目的，根据本专利技术的第二方面，提供了一种制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化方法。该方法采用上述的离心雾化装置，包括以下步骤：(1)将雾化室和保护套内部充惰性气体，以保证过渡中间包和雾化室内的氧含量为100-3000PPm；(2)将熔炼炉内Al/Cu基合金熔体通过螺杆输送器输送到所述过渡中间包内，并保持一定过热度；(3)所述过渡中间包内Al/Cu基合金熔体通过底部漏嘴输送到雾化盘上，流量为50-200Kg/h，雾化形成金属液滴，金属液滴在雾化室内飞行、冷却、凝固形成粉末；同时，经与布袋除尘器相连的风机，将过滤后的惰性气体通过回风分布器产生均匀稳定的回风场，将雾化室内产生的金属粉末及时带走；(4)将不同粒径的Al/Cu基合金粉末分级，收集，完成制备。进一步的，步骤(2)中，所述过渡中间包内Al/Cu基合金熔体的过热度为100-400℃。进一步的，所述惰性气体包括氮气、氩气和氦气。进一步地，本专利技术可以用于含Si、Mg、Sn、Cu、Zn、Ag、Sb、P等元素的Al/Cu基合金粉末的制备。在本专利技术中，采用该装置及制备方法得到的Al/Cu基合金粉末具有微细、窄粒度、球形度好、流动性好、松装密度高的优势，且运行成本低，可连续工业化生产，从而解决了采用现有技术制备得到的Al/Cu基合金粉末球形度较差、卫星球、空心粉、粒度分布宽等技术问题。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术中制备金属粉末的装置的结构示意图；图2为本专利技术中电机添加强冷水套的结构示意图；图3为本专利技术中水冷雾化盘的结构示意图；图4为本专利技术中AlSi10Mg粉末扫描电镜照片；图5为本专利技术中AlSi7Mg粉末扫描电镜照片；图6为本专利技术中CuSn10粉末扫描电镜照片。图中：1、雾化室；2、电机；3、降温装置；4、雾化盘；5、过渡中间包；6、保护套；7、塞杆；8、螺杆输送器；9、熔炼炉；10、出口启闭器；11、回风分布器；12、旋风分级器；13、气动碟阀；14、收粉罐；15、布袋除尘器；16、风机；17、控制柜。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。本专利技术公开了一种制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置，如图1所示，该装置包括雾化机构和输送机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置，其特征在于，包括雾化机构和输送机构，其中，所述输送机构包括过渡中间包(5)、塞杆(7)和螺杆输送器(8)；所述雾化机构包括雾化室(1)、电机(2)、雾化盘(4)和降温装置(3)；所述螺杆输送器(8)出口端连接所述过渡中间包(5)，所述过渡中间包(5)位于所述雾化室(1)上方，且采用中频感应装置为所述过渡中间包(5)加热，所述塞杆(7)安装在所述过渡中间包(5)底部漏嘴上方，且通过气缸驱动上下运动，所述底部漏嘴下方对齐所述雾化盘(4)，所述降温装置(3)为所述雾化盘(4)和/或所述电机(2)提供降温。

【技术特征摘要】
1.一种制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置，其特征在于，包括雾化机构和输送机构，其中，所述输送机构包括过渡中间包(5)、塞杆(7)和螺杆输送器(8)；所述雾化机构包括雾化室(1)、电机(2)、雾化盘(4)和降温装置(3)；所述螺杆输送器(8)出口端连接所述过渡中间包(5)，所述过渡中间包(5)位于所述雾化室(1)上方，且采用中频感应装置为所述过渡中间包(5)加热，所述塞杆(7)安装在所述过渡中间包(5)底部漏嘴上方，且通过气缸驱动上下运动，所述底部漏嘴下方对齐所述雾化盘(4)，所述降温装置(3)为所述雾化盘(4)和/或所述电机(2)提供降温。2.根据权利要求1所述的制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置，其特征在于，所述过渡中间包(5)外部设有保护套(6)，且二者间形成容置空间，所述螺杆输送器(8)出口端穿过所述保护套(6)与所述过渡中间包(5)内设的坩埚连接。3.根据权利要求1所述的制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置，其特征在于，所述螺杆输送器(8)为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，且所述螺杆输送器(8)上设有温控单元和调速单元。4.根据权利要求1所述的制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置，其特征在于，所述降温装置(3)为套设在所述电机(2)周围的强冷水套和/或布置在所述雾化盘(4)底部的喷水冷却装置。5.根据权利要求4所述的制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置，其特征在于，所述的雾化盘(4)为平盘、锥形盘或球形盘，盘径为40-110mm，转速为15000-60000r/min；所述雾化盘(4)的材质为陶瓷、石墨、钼合金、铜或不锈钢。6.根据权利要求1所述的制备增材制造用Al/Cu基合金粉末的离心雾化装置，其特征在于，所述装置还包括控制柜(17)及至少一个熔炼炉(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张少明，胡强，刘英杰，王志刚，赵新明，林刚，张金辉，朱学新，刘建，
申请(专利权)人：北京康普锡威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11