一种制备高纯球形金属粉体的设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种制备高纯球形金属粉体的设备及方法，其中，所述设备包括自动送粉装置，与所述自动送粉装置连接的反应生成室，与所述反应生成室连接的射频等离子体发生器，所述自动送粉装置用于将形状不规则的原料粉体颗粒送入所述反应生成室，所述射频等离子体发生器用于对送入所述反应生成室的原料粉体颗粒进行加热熔化并形成高纯球形金属粉体。本发明专利技术采用射频等离子发生器对原料粉体颗粒进行加热熔化处理，利用射频等离子体发生器具有能量密度高，加热强度大，等离子体矩的体积大等优点，可制备球化率高、纯度高、密度大且粒度分布相对较窄的球形金属粉体；且本发明专利技术不会因电极蒸发而污染产品，有利于保证制得的球形金属粉体的高纯度。

【技术实现步骤摘要】
一种制备高纯球形金属粉体的设备及方法
本专利技术涉及球形金属粉体的制备领域，特别涉及一种制备高纯球形金属粉体的设备及方法。
技术介绍
金属3D打印技术的核心是材料和装置，随着金属3D打印技术的发展，装置逐渐成熟，但目前可用于金属3D打印的材料种类少、性能不稳定，传统冶金用金属粉末材料还不能完全适用金属3D打印工艺。另外，3D打印用金属粉末要求球形度高、含氧量低、粒度分布窄，而国内在金属粉末材料性能研究、制备技术数据积累等方面比较匿乏。目前，我国3D打印快速成型技术使用的材料大多需从国外进口，或设备厂家自己投入巨大精力和经费研制，价格昂贵，致使生产成本提高。因此解决好材料的性能和成本问题，将会更好地推动我国的快速成型技术的发展。目前的球形金属粉体加工过程中，一般采用坩埚加热和电极感应加热两种加热的方式对金属进行熔化，熔化后的金属在气流的作用下吹散并冷却，生产相应的粉体，然后在后续的打印中使用。然而，现有的球形金属粉体加工方式存在能耗较高、球化率低、粒度分布较宽以及球形金属粉体易受电极蒸发污染导致球形金属粉体的纯度较低的问题。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种制备高纯球形金属粉体的设备及方法，旨在解决现有球形金属粉体加工方式存在能耗较高、球化率低、粒度分布较宽以及球形金属粉体易受电极蒸发污染导致球形金属粉体的纯度较低的问题。本专利技术的技术方案如下：一种制备高纯球形金属粉体的设备，其中，包括自动送粉装置，与所述自动送粉装置连接的反应生成室，与所述反应生成室连接的射频等离子体发生器，所述自动送粉装置用于将形状不规则的原料粉体颗粒送入所述反应生成室，所述射频等离子体发生器用于对送入所述反应生成室的原料粉体颗粒进行加热熔化并形成高纯球形金属粉体。所述制备高纯球形金属粉体的设备，其中，还包括与所述射频等离子体发生器电连接的控制系统，所述控制系统内设置有与所述射频等离子体发生器电连接的射频电源。所述制备高纯球形金属粉体的设备，其中，还包括与所述射频等离子体发生器以及自动送粉装置分别连通的气柜，所述气柜用于存储等离子体反应气体、保护气体及载流气体。所述制备高纯球形金属粉体的设备，其中，还包括与所述反应生成室连通的真空手套箱收粉系统。所述制备高纯球形金属粉体的设备，其中，还包括与所述真空手套箱收粉系统连通的旋风除尘装置。所述制备高纯球形金属粉体的设备，其中，还包括设置在所述旋风除尘装置底部的除尘收粉罐。所述制备高纯球形金属粉体的设备，其中，还包括与所述反应生成室以及射频等离子体发生器连通的水环式真空泵组。一种基于所述设备制备高纯球形金属粉体的方法，其中，包括步骤：自动送粉装置将原料粉体颗粒送入反应生成室；启动射频等离子体发生器对送入所述反应生成室的原料粉体颗粒进行加热熔化，得到球形金属液滴，所述球形金属液滴凝固后形成所述高纯球形金属粉体。有益效果：本专利技术提供了一种制备高纯球形金属粉体的设备，其包括自动送粉装置，与所述自动送粉装置连接的反应生成室，与所述反应生成室连接的射频等离子体发生器，所述自动送粉装置用于将形状不规则的原料粉体颗粒送入所述反应生成室，所述射频等离子体发生器用于对送入所述反应生成室的原料粉体颗粒进行加热熔化并形成高纯球形金属粉体。本专利技术采用射频等离子发生器对原料粉体颗粒进行加热熔化处理，利用射频等离子体发生器具有能量密度高，加热强度大，等离子体矩的体积大，处理材料工艺简单等优点，可制备得到球化率高、纯度高、密度大且粒度分布相对较窄的球形金属粉体；且本专利技术没有使用电极，不会因电极蒸发而污染产品，有利于保证制得的球形金属粉体的高纯度。附图说明图1为本专利技术一种制备高纯球形金属粉体的设备较佳实施例的结构示意图。图2为本专利技术一种制备高纯球形金属粉体的方法较佳实施例的流程图。具体实施方式本专利技术提供一种制备高纯球形金属粉体的设备及方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，图1为本专利技术提供的一种制备高纯球形金属粉体的设备，如图所示，其包括自动送粉装置10，与所述自动送粉装置10连接的反应生成室20，与所述反应生成室20连接的射频等离子体发生器30，所述自动送粉装置10用于将形状不规则的原料粉体颗粒送入所述反应生成室20，所述射频等离子体发生器30用于对送入所述反应生成室20的原料粉体颗粒进行加热熔化并形成高纯球形金属粉体。在本实施例中，采用所述射频等离子体发生器对所述原料粉体颗粒进行加热熔化后得到熔融颗粒，所述熔融颗粒在其表面张力作用下可形成球形度很高的金属液滴，并在极短的时间内迅速凝固，从而形成高纯球形金属粉体。本实施例采用射频等离子发生器对原料粉体颗粒进行加热熔化处理，利用射频等离子体发生器具有能量密度高，加热强度大，等离子体矩的体积大，处理材料工艺简单等优点，可制备得到球化率高、纯度高、密度大且粒度分布相对较窄的球形金属粉体；且本专利技术没有使用电极，不会因电极蒸发而污染产品，有利于保证制得的球形金属粉体的高纯度。在一些实施方式中，所述原料粉体颗粒可以为铜粉颗粒、钛粉颗粒、钼粉颗粒或金粉颗粒，但不限于此。以钼粉颗粒为例，采用本专利技术设备将钼粉颗粒制备成高纯球形金属粉体，其产能≥3kg/h，球化率≥95％，粒度D50＝20-35μm。在一些实施方式中，所述自动送粉装置10具有自动送料功能，能够在惰性气体保护下将形状不规则的原料粉体颗粒送入到反应生成室20中。本实施例中，所述原料粉体颗粒的粒度范围为10-200微米，所述自动送粉装置10的送粉速率为1-40kg/h，所述自动送粉装置在送料过程中能够连续监控和即时调控。具体来讲，所述自动送料装置10内设置有送料仓、连续补料仓以及气动加料结构，作为举例，所述送料仓的容积为6L，所述补料仓的容积为5L。在一些实施方式中，根据电离度的不同，等离子体分为超高温、超高能量密度的完全电离等离子体(如核聚度)和电离度不足1％的弱电离等离子体(如电弧放电等)两大类，这种弱电离等离子体根据其中性粒子、离子、电子三者之间是否呈热平衡态，又分为平衡等离子体，即高温等离子体和非平衡等离子体(即低温等离子体)两类。高温等离子体的温度很高，约为4500℃至数万摄氏度，热容量也非常大，可用于物料的加热、熔化；低温等离子体是在真空条件下，用高压电场或灯丝电子发射等方法使工作气体电离而成，温度较低，一般不超过1000℃，而且热容量也非常小，主要用于材料表面处理。在一些实施方式中，所述射频等离子体发生器可以为等离子加热枪。所述等离子加热枪包括电弧等离子枪和高频等离子枪两种，所述等离子加热枪的原理为：阴极(通常用钍钨或铈钨电极)与作为阳极的铜喷嘴之间产生由工作气体弧光放电而形成的电弧，电弧等离子体由于工作气体的压力和喷嘴口的压缩而形成小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备高纯球形金属粉体的设备，其特征在于，包括自动送粉装置，与所述自动送粉装置连接的反应生成室，与所述反应生成室连接的射频等离子体发生器，所述自动送粉装置用于将形状不规则的原料粉体颗粒送入所述反应生成室，所述射频等离子体发生器用于对送入所述反应生成室的原料粉体颗粒进行加热熔化并形成高纯球形金属粉体。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备高纯球形金属粉体的设备，其特征在于，包括自动送粉装置，与所述自动送粉装置连接的反应生成室，与所述反应生成室连接的射频等离子体发生器，所述自动送粉装置用于将形状不规则的原料粉体颗粒送入所述反应生成室，所述射频等离子体发生器用于对送入所述反应生成室的原料粉体颗粒进行加热熔化并形成高纯球形金属粉体。


2.根据权利要求1所述制备高纯球形金属粉体的设备，其特征在于，还包括与所述射频等离子体发生器电连接的控制系统，所述控制系统内设置有与所述射频等离子体发生器电连接的射频电源。


3.根据权利要求1所述制备高纯球形金属粉体的设备，其特征在于，还包括与所述射频等离子体发生器以及自动送粉装置分别连通的气柜，所述气柜用于存储等离子体反应气体、保护气体及载流气体。


4.根据权利要求1所述制备高纯球形金属粉体的设备，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯良节，
申请(专利权)人：柯良节，
类型：发明
国别省市：中国香港;81