雾化电解联合制备金属合金粉末的方法技术

本发明专利技术公开了一种雾化电解联合制备金属合金粉末的方法。所述方法首先通过一种即可水雾化也可气雾化的部分制备出初级金属合金粉，经过喷射进入电解池中，电解池具备电解液平衡系统，初级金属合金粉沉积在电解池底部，经过多触点电解阳极转搅拌进行电解，使得初级金属合金粉的尺寸进一步减少，形成二次金属合金粉，使其球形度进一步提高，并去除初级合金粉的卫星粉及表层的氧化层等，由于其表面光洁度的提高，其流动性也进一步提高。

METHOD FOR PREPARATION OF METAL ALLOY POWDER BY AEROSYNTHESIS AND ELECTROLYSIS

The invention discloses a method for preparing metal alloy powder by atomization and electrolysis. The method first prepares primary metal alloy powder through a part which can be atomized by water or by air. After spraying into the electrolytic cell, the electrolytic cell has an electrolyte balance system. The primary metal alloy powder is deposited at the bottom of the electrolytic cell, and electrolysed by multi-contact electrolytic anode rotating stirring, which further reduces the size of primary metal alloy powder and forms secondary metal combination. Gold powder can further improve its sphericity, and remove satellite powder and oxide layer of primary alloy powder. Its fluidity is further improved due to the improvement of its surface finish.

【技术实现步骤摘要】
雾化电解联合制备金属合金粉末的方法
本专利技术涉及粉末冶金及增材制造领域，尤其涉及一种雾化电解联合制备金属合金粉末的方法。
技术介绍
随着精密制造、化工、新材料、生物医药等领域对各种粒径的金属合金粉的需求越来越大，需要的粒径也越来越小，这些从微米到纳米尺度的颗粒已成为目前高科技产品制造的关键。3D打印、粉末冶金等行业需要球形度好，尺寸小，成分均匀的金属合金粉末，其中3D打印已经成为本世纪金属成型领域发展的里程碑。水雾化具有制备金属材料成分均匀、尺寸较小且成本低的特点，但是其表面含氧量高且球形度差严重研制了其制备金属粉末的应用。气雾化制备的金属合金粉末成本较高，而且两种方法都很难获得超细粉末。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种制备出的金属合金粉末的球形度好的雾化电解联合制备金属合金粉末的方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种雾化电解联合制备金属合金粉末的方法，所述方法使用金属合金粉末制备装置，其特征在于包括如下步骤：将金属合金放入炉体上侧的熔炼室的熔炼坩埚中，将熔炼坩埚喷嘴顶塞插入到熔炼坩埚喷嘴中，关闭炉体侧壁上若干根水/气喷射管上的第一水阀门以及第一气体阀门，并关闭炉体侧壁上若干根液体/气体冷却喷射管上的第一液体阀门以及第二气体阀门；通过炉体侧壁上的电解室压力平衡气管以及熔炼室压力平衡气管给整个炉体抽真空；通过熔炼坩埚外侧的辅助加热器将合金熔体进行局部熔化进入熔炼坩埚喷嘴顶塞与熔炼坩埚喷嘴的缝隙中，然后断电使其合金熔体凝固，实现熔炼室与雾化电解室隔离；通过熔炼坩埚外的主感应线圈给熔炼坩埚中的固体金属合金进行加热，当达到熔炼功率后，稳定10分钟至30分钟；通过多触点电解阳极上的电解液出液口向电解池中注入电解液，直至电解池中的电解液从电解液导出管中排出；调整电解液注入量和排出量使电解池中的电解液保持液面没过电解阳极横梁并保持电解液液面平衡；给多触点电解阳极及电解阴极通电，启动阳极驱动装置，使得整个多触点电解阳极开始转动，启动电解池底部的超声振子；若为气雾化过程，打开第一气体阀门使得水/气喷射管喷出高压气体至2-20MPa，并打开雾化电解室压力平衡气管；若为水雾化过程，打开第一水阀门使得水/气喷射管喷出高压液体至2-20MPa压力，并打开雾化电解室压力平衡气管；同时打开液体/气体冷却喷射管上的第一液体阀门或者第二气体阀门喷射出冷却雾化液体或者冷却气体；通过熔炼室压力平衡气管向熔炼室中充入高压气体至3-10MPa；启动辅助加热器使得熔炼坩埚喷嘴的温度达到坩埚内金属合金的熔点以上，提起熔炼坩埚喷嘴顶塞至熔炼坩埚喷嘴以上的位置；金属合金熔体从熔炼坩埚喷嘴喷出遇到水/气喷射管喷出的高压气体或高压液体形成初次金属合金粉；初次金属合金粉经过液体/气体冷却喷射管喷出的冷却气体或者雾化液体再次给初次金属合金粉降温；高速运动的初次金属合金粉落入电解池中，并喷射到电解池的底部，电解池的底部设有多触点电解阳极，多触点电解阳极不断旋转，使得多触点电解阳极与初次金属合金粉不断的接触，进而使得初次金属合金粉表层的合金元素不断的溶解，尺寸变小；多触点电解阳极内部设置电解液注液管，使得初次金属合金粉附近的电解液不断被更新，同时电解池上设置电解液导出管，通过电解液注液管及电解液导出管将电解液不断循环更新，同时保证电解液的温度不会因为具有较高温度的初次金属合金粉的喷入使得电解液升温而影响电解过程；最后将电解池内的不同粒径的二次金属合金粉取出，对制备的不同粒径的二次金属合金粉进行筛选分类，形成的二次金属合金粉，并去除初级合金粉的卫星粉及表层的氧化层。进一步的技术方案在于：所述金属合金粉末制备装置包括炉体，所述炉体通过炉体隔层分为上下两层，其中上层为熔炼室，下层为雾化电解室，所述熔炼室的炉体侧壁上设置有熔炼室压力平衡气管，所述雾化电解室的炉体侧壁上设置有电解室压力平衡气管，熔炼坩埚位于所述熔炼室内，且所述坩埚下端的熔炼坩埚喷嘴穿过所述炉体隔层延伸至所述雾化电解室的防溅筒内，所述熔炼室内的熔炼坩埚的外侧设置有主感应线圈，所述防溅筒的下端延伸至雾化电解室内的电解池的上端开口内，所述坩埚内设置有坩埚喷嘴顶塞，所述坩埚喷嘴顶塞的下端位于所述喷嘴内，用于将所述喷嘴堵塞，且所述坩埚喷嘴顶塞内设置有热电偶，所述熔炼室的炉体侧壁上设置有若干根水/气喷射管，所述水/气喷射管的下侧的炉体侧壁上设置有若干根液体/气体冷却喷射管，所述水/气喷射管以及液体/气体冷却喷射管的内侧端部延伸至所述防溅筒内，电解阴极的一端穿过所述雾化电解室的炉体侧壁后进入到所述电解池内，多触点电解阳极的上部位于所述电解池内，所述电解阳极的下端延伸至所述炉体底部之外。进一步的技术方案在于：所述多触点电解阳极包括电解液主管，所述电解液主管的下端位于所述炉体的底部的外侧，所述电解液主管的上端连接有电解阳极横梁，且所述电解液主管内的通道与所述横梁上的通道相连通，所述主管两侧的所述横梁上设置有若干根与其垂直的阳极电解主干，且所述电解液主管上的通道与所述横梁上的通道相连通，所述电解主干上设置有若干个与其垂直的电解阳极分支，且所述电解阳极分支上的通道与所述电解主干上的通道相连通，且所述电解阳极分支上设置有电解液出液口，所述炉体的外侧设置有阳极驱动装置，所述电解池的底部设置有电解池支撑管，所述电解池支撑管与所述炉体的底部固定连接，且所述电解液主管位于所述支撑管内，所述电解池的侧壁的左右两侧设置有电解液导出管，且所述导出管的一端与所述电解池相连通，导出管的另一端与所述电解池支撑管相连通，通过所述阳极内的通道向所述电解池内充入电解液，并通过充入的电解液的作用下将电解池内的电解液通过电解液导出管循环至所述支撑管内；通过电解液主管向电解池注入新的电解液，通过电解池支撑管排出旧电解液，从而实现电解池内电解液的不断更新并保证电解的连续进行。进一步的技术方案在于：所述电解液主管的下端设置有阳极驱动装置，所述阳极驱动装置用于驱动所述阳极转动。进一步的技术方案在于：位于所述防溅筒内的所述熔炼坩埚以及所述喷嘴的外侧设置有辅助加热器。进一步的技术方案在于：所述水/气喷射管上设置有第一水阀门和第一气体阀门，通过所述第一水阀门和第一气体阀门分别向所述防溅筒内冲入高压液体或高压气体，将所述喷嘴喷出的金属合金熔体进行雾化。进一步的技术方案在于：所述液体/气体冷却喷射管上设置有第一液体阀门和第二气体阀门，通过所述第一液体阀门和第二气体阀门向所述防溅筒内冲入高压冷却液体或高压冷却气体，将初次雾化的金属合金粉进行冷却。进一步的技术方案在于：所述电解池的底部设置有超声波振子，用于加速电解池底部的初次金属合金粉的振动，防止电解池底部的初次金属合金粉及二次金属合金粉的结团。进一步的技术方案在于：所述多触点电解阳极的标准电极电位高于要制备的合金粉的主体元素的标准电极电位，多触点电解阳极使用惰性金属或者硼化钛来制备。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术所述方法首先通过一种即可水雾化也可气雾化的部分制备出初级金属合金粉，经过喷射进入电解池中，电解池具备电解液平衡系统，初级金属合金粉喷射至电解池底部，经过多触点电解阳极转搅拌进行电解，使得初级金属合金粉的尺寸进一步减少，形成二次金属合金粉，使其球形度进一步提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雾化电解联合制备金属合金粉末的方法，所述方法使用金属合金粉末制备装置，其特征在于包括如下步骤：将金属合金放入炉体（1）上侧的熔炼室（1‑1）的熔炼坩埚（2）中，将熔炼坩埚喷嘴顶塞（17）插入到熔炼坩埚喷嘴（6）中，关闭炉体侧壁上若干根水/气喷射管（7）上的第一水阀门（7‑1）以及第一气体阀门（7‑2），并关闭炉体侧壁上若干根液体/气体冷却喷射管（8）上的第一液体阀门（8‑1）以及第二气体阀门（8‑2）；通过炉体侧壁上的电解室压力平衡气管（14）以及熔炼室压力平衡气管（16）给整个炉体抽真空；通过熔炼坩埚（2）外侧的辅助加热器（19）将合金熔体（4）进行局部熔化进入熔炼坩埚喷嘴顶塞（17）与熔炼坩埚喷嘴（6）的缝隙中，然后断电使其合金熔体凝固，实现熔炼室（1‑1）与雾化电解室（1‑2）隔离；通过熔炼坩埚（2）外的主感应线圈（3）给熔炼坩埚（2）中的固体金属合金进行加热，当达到熔炼功率后，稳定10分钟至30分钟；通过多触点电解阳极（11）上的电解液出液口（11‑5）向电解池（10）中注入电解液，直至电解池（10）中的电解液从电解液导出管（10‑1）中排出；调整电解液注入量和排出量使电解池（10）中的电解液保持液面没过电解阳极横梁（11‑2）并保持电解液的液面平衡；给多触点电解阳极（11）及电解阴极（9）通电，启动阳极驱动装置，使得整个多触点电解阳极（11）开始转动，启动电解池（9）底部的超声振子（12）；若为气雾化过程，打开第一气体阀门（7‑2）使得水/气喷射管（7）喷出高压气体至2‑20MPa，并打开雾化电解室压力平衡气管（14）；若为水雾化过程，打开第一水阀门（7‑1）使得水/气喷射管（7）喷出高压液体至2‑20MPa压力，并打开雾化电解室压力平衡气管（14）；同时打开液体/气体冷却喷射管（8）上的第一液体阀门（8‑1）或者第二气体阀门（8‑2）喷射出冷却雾化液体或者冷却气体；通过熔炼室压力平衡气管（16）向熔炼室（1‑1）中充入高压气体至3‑10MPa；启动辅助加热器（19）使得熔炼坩埚喷嘴（6）的温度达到坩埚内金属合金的熔点以上，提起熔炼坩埚喷嘴顶塞（17）至熔炼坩埚喷嘴（6）以上的位置；金属合金熔体（4）从熔炼坩埚喷嘴（6）喷出遇到水/气喷射管（7）喷出的高压气体或高压液体形成初次金属合金粉（15）；初次金属合金粉（15）经过液体/气体冷却喷射管（8）喷出的冷却气体或雾化液体再次给初次金属合金粉（15）降温；高速运动的初次金属合金粉（15）落入电解池（10）中，并喷射到电解池（10）的底部，电解池（10）的底部设有多触点电解阳极（11），多触点电解阳极（11）不断旋转，使得多触点电解阳极（11）与初次金属合金粉（15）不断的接触，进而使得初次金属合金粉（15）表层的合金元素不断的溶解，尺寸变小；多触点电解阳极（11）内部设置电解液注液管（11‑5），使得初次金属合金粉（15）附近的电解液不断被更新，同时电解池（10）上设置电解液导出管（10‑1），通过电解液注液管（11‑5）及电解液导出管（10‑1）将电解液不断循环更新，同时保证电解液的温度不会因为具有较高温度的初次金属合金粉（15）的喷入使得电解液升温而影响电解过程；最后将电解池内的不同粒径的二次金属合金粉（13）取出，对制备的不同粒径的二次金属合金粉（13）进行筛选分类，形成的二次金属合金粉，并去除初级合金粉的卫星粉及表层的氧化层。...

【技术特征摘要】
1.一种雾化电解联合制备金属合金粉末的方法，所述方法使用金属合金粉末制备装置，其特征在于包括如下步骤：将金属合金放入炉体（1）上侧的熔炼室（1-1）的熔炼坩埚（2）中，将熔炼坩埚喷嘴顶塞（17）插入到熔炼坩埚喷嘴（6）中，关闭炉体侧壁上若干根水/气喷射管（7）上的第一水阀门（7-1）以及第一气体阀门（7-2），并关闭炉体侧壁上若干根液体/气体冷却喷射管（8）上的第一液体阀门（8-1）以及第二气体阀门（8-2）；通过炉体侧壁上的电解室压力平衡气管（14）以及熔炼室压力平衡气管（16）给整个炉体抽真空；通过熔炼坩埚（2）外侧的辅助加热器（19）将合金熔体（4）进行局部熔化进入熔炼坩埚喷嘴顶塞（17）与熔炼坩埚喷嘴（6）的缝隙中，然后断电使其合金熔体凝固，实现熔炼室（1-1）与雾化电解室（1-2）隔离；通过熔炼坩埚（2）外的主感应线圈（3）给熔炼坩埚（2）中的固体金属合金进行加热，当达到熔炼功率后，稳定10分钟至30分钟；通过多触点电解阳极（11）上的电解液出液口（11-5）向电解池（10）中注入电解液，直至电解池（10）中的电解液从电解液导出管（10-1）中排出；调整电解液注入量和排出量使电解池（10）中的电解液保持液面没过电解阳极横梁（11-2）并保持电解液的液面平衡；给多触点电解阳极（11）及电解阴极（9）通电，启动阳极驱动装置，使得整个多触点电解阳极（11）开始转动，启动电解池（9）底部的超声振子（12）；若为气雾化过程，打开第一气体阀门（7-2）使得水/气喷射管（7）喷出高压气体至2-20MPa，并打开雾化电解室压力平衡气管（14）；若为水雾化过程，打开第一水阀门（7-1）使得水/气喷射管（7）喷出高压液体至2-20MPa压力，并打开雾化电解室压力平衡气管（14）；同时打开液体/气体冷却喷射管（8）上的第一液体阀门（8-1）或者第二气体阀门（8-2）喷射出冷却雾化液体或者冷却气体；通过熔炼室压力平衡气管（16）向熔炼室（1-1）中充入高压气体至3-10MPa；启动辅助加热器（19）使得熔炼坩埚喷嘴（6）的温度达到坩埚内金属合金的熔点以上，提起熔炼坩埚喷嘴顶塞（17）至熔炼坩埚喷嘴（6）以上的位置；金属合金熔体（4）从熔炼坩埚喷嘴（6）喷出遇到水/气喷射管（7）喷出的高压气体或高压液体形成初次金属合金粉（15）；初次金属合金粉（15）经过液体/气体冷却喷射管（8）喷出的冷却气体或雾化液体再次给初次金属合金粉（15）降温；高速运动的初次金属合金粉（15）落入电解池（10）中，并喷射到电解池（10）的底部，电解池（10）的底部设有多触点电解阳极（11），多触点电解阳极（11）不断旋转，使得多触点电解阳极（11）与初次金属合金粉（15）不断的接触，进而使得初次金属合金粉（15）表层的合金元素不断的溶解，尺寸变小；多触点电解阳极（11）内部设置电解液注液管（11-5），使得初次金属合金粉（15）附近的电解液不断被更新，同时电解池（10）上设置电解液导出管（10-1），通过电解液注液管（11-5）及电解液导出管（10-1）将电解液不断循环更新，同时保证电解液的温度不会因为具有较高温度的初次金属合金粉（15）的喷入使得电解液升温而影响电解过程；最后将电解池内的不同粒径的二次金属合金粉（13）取出，对制备的不同粒径的二次金属合金粉（13）进行筛选分类，形成的二次金属合金粉，并去除初级合金粉的卫星粉及表层的氧化层。2.如权利要求1所述的雾化电解联合制备金属合金粉末的方法，其特征在于：所述金属合金粉末制备装置包括炉体（1），所述炉体（1）通过炉体隔层（5）分为上下两层，其中上层为熔炼室（1-1），下层为雾化电解室（1-2），所述熔炼室（1-1）的炉体侧壁上设置有熔炼室压力平衡气管（16），所述雾化电解室（1-2）的炉体侧壁上设置有电解室压力平衡气管（14），熔炼坩埚（2）位于所述熔炼室（1-1）内，且所述坩埚下端的熔炼坩埚喷嘴（6）穿过所述炉体隔层延伸至所述雾化电解室（1-2）的防溅筒（18）内，所述熔炼室（1-1）内的熔炼坩埚（2）...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华宇，张皓然，
申请(专利权)人：张华宇，
类型：发明
国别省市：山东,37