一种组合式雾化制备球形金属粉末装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种组合式雾化制备球形金属粉末装置，属于金属粉末制备技术领域。本实用新型专利技术包括金属熔化系统、水雾化系统、粉末干燥系统、激光球化系统、粉末收集系统、气体循环系统以及控制系统。本实用新型专利技术应用于组合式雾化制备球形金属粉末，该实用新型专利技术装置能够结合水雾化法和激光球化法两种方法，使两者优势互补，并且弥补其中的不足，适合制取球形金属粉末。本实用新型专利技术在3D打印等先进制造技术的实际生产中具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式雾化制备球形金属粉末装置
：本技术属于金属粉末制备
，尤其涉及一种组合式雾化制备球形金属粉末装置。
技术介绍
：随着科学技术的高速发展，金属粉末的应用越来越广泛，因此金属粉末的制备也是至关重要。在制取的金属粉末中，球形粉末与不规则形状的粉末相比，具有流动性好、烧结性好及反应可控等优越性能，在大批量生产和科学研究中得到日益广泛的应用。球形金属粉末是3D打印(增材制造)、金属注射成形等先进制造技术的原材料。其中，3D打印技术是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”，已成为现代模型、模具和零部件制造的有效手段，在航空航天、汽车、家电、生物医学等领域得到了一定应用，在工程和教学研究等领域也占有独特地位。目前，针对3D打印用金属粉末的制备方法主要有雾化法、旋转电极法等。雾化法包括水雾化、气雾化等，水雾化是以水为雾化介质制备金属粉末，其生产成本低，雾化效率高，相对气雾化，水的比热容比较大，在雾化过程中破碎的金属熔滴快速凝固变成不规则状，导致粉体形状难以控制，且难以满足金属3D打印对粉末球形度的要求，此外由于活性金属及其合金在高温下与雾化介质水接触后会发生反应，增加粉末氧含量，这些问题限制了水雾化法制备球形度高、氧含量低的金属粉末；气雾化的原理是通过高速气流将液态金属流粉碎为微滴并快速冷凝成粉末的过程，气雾化制备金属粉末具有粒度细、球形度高、纯度高等优点，是目前生产3D打印用金属粉末的主要方法，其制备的3D打印粉末金属占雾化法制备粉末的40％左右。但气雾化技术也存在不足，在气流破碎金属液体的过程中，气流能量低，雾化效率低，增加了金属粉末制备成本。旋转电极法主要原理是将合金制成自耗电极，在高速旋转的状态下接收电子或离子流，使自耗电极端部熔化，熔融液态金属在离心力的作用下形成小液滴飞射，由于表面张力作用，液滴凝固成球形的粉末颗粒。虽然这种方法的熔化过程是非接触的，有效避免了杂质引入，而且制备出的粉末球形度高，但是制得的粉末较粗，粉末的成分均匀性不可控，电极棒旋转速度较高，对设备电极及传动要求比较高，制备工艺不易控制，粉末生产效率一般，需要首先制备合金棒料，制粉成本较高。
技术实现思路
：本技术的目的在于提供一种组合式雾化制备球形金属粉末装置。本技术能够结合水雾化法和激光球化法组合制备球形金属粉末，能够制得良好的3D打印用球形金属粉末。本技术提供一种组合式雾化制备球形金属粉末装置，该装置包括金属熔化系统、水雾化系统、粉末干燥系统、激光球化系统、粉末收集系统、气体循环系统及控制系统；所述金属熔化系统位于整个装置的最上方，包括熔化室1、坩埚2、加热器3、金属原料4、金属熔融液5，所述金属原料4放在所述坩埚2内，所述坩埚2置于所述熔化室1内，所述坩埚2与所述熔化室1底部均设有小孔，所述加热器3安装在所述坩埚2周围，所述加热器3用于加热熔化所述金属原料4形成所述金属熔融液5；所述水雾化系统位于所述金属熔化系统下方，包括导液管37、套管39、金属液流36、水雾化室35、水雾化喷盘6、水流管道7、高压储水器8、水流喷嘴9、水位控制开关10、水位控制管道11、回收装置12、初次雾化粉末13、排水口31、排水开关32及滤网33，所述导液管37与所述坩埚2底部的小孔相连，所述金属熔融液5通过所述导液管37形成所述金属液流36，所述导液管37周围设有所述套管39，用于对所述金属熔融液5保温，所述水雾化喷盘6位于所述熔化室1下方，所述水雾化喷盘6位于所述水雾化室35上方，所述水雾化喷盘6外侧连有所述水流管道7，所述高压储水器8内装有高压水，高压水经过所述水流管道7和所述水流喷嘴9形成高压水流，高压水流与所述金属液流36撞击，形成微滴流并快速冷却成初次雾化粉末13，所述水位控制管道11安装在所述水雾化室35侧面，所述水位控制管道11上设有所述水位控制开关10，所述回收装置12与所述水位控制管道11末端相连，所述排水口31设在所述水雾化室35下方，所述排水口31设有所述排水开关32和所述滤网33；所述粉末干燥系统位于所述水雾化系统下方，包括第一阀门30、粉体暂存室14、初次雾化粉末13、加热网28、第三排气口29，所述粉体暂存室14设置在所述水雾化室35下方，所述粉体暂存室14与所述水雾化室35通过第一连通管相连，并且在所述第一连通管上设有所述第一阀门30，所述加热网28设置在所述粉体暂存室14内，所述第三排气口29设在所述粉体暂存室14侧面；所述激光球化系统位于所述粉体暂存室14的下方，包括第二阀门27、激光球化室15、约束罩16、约束罩支架17、耐高温透明玻璃22及三个结构相同的激光发生器23，所述激光球化室15位于所述粉体暂存室14的下方，所述激光球化室15与所述粉体暂存室14通过第二连通管连接，且所述第二连通管上设有所述第二阀门27，所述约束罩16固定在所述约束罩支架17上，所述约束罩支架17与所述激光球化室15内壁固定，所述三个结构相同的激光发生器23设置在所述激光球化室15周围，所述三个结构相同的激光发生器23在同一水平面上呈120°设置，所述耐高温透明玻璃22安装在所述激光球化室15的外壁；所述粉末收集系统包括集粉器19、球形粉末20及密封门21，所述集粉器19置于激光球化室15底部，且在约束罩16正下方，用来收集球形粉末20，所述密封门21设置在激光球化室15的侧下方；所述气体循环系统包括第一进气口40、第一排气口34、通气孔38、第二进气口24及第二排气口18，所述第一进气口40位于所述熔化室1上部，所述第二排气口18位于所述水雾化室35侧面，所述通气孔38设置在所述水雾化喷盘6中，所述第二进气口24设置在所述激光球化室15上部，所述第二排气口18设置在所述激光球化室15侧面；所述控制系统包括控制器25及计算机26，控制信息由所述计算机26输入，传递给所述控制器25，所述控制器25通过数据线分别与所述三个结构相同的激光发生器23、所述第二阀门27以及所述第一阀门30连接。本技术用于制备球形金属粉末的具体步骤如下：(1)保持第一阀门30和第二阀门27处于关闭状态，然后通过第一进气口40和第二进气口24向熔化室1内通入足量惰性气体，使坩埚2、水雾化室35以及激光球化室15内处于惰性气体环境中。(2)通过加热器3开始加热所述坩埚2内的金属原料4，将所述金属原料4熔化成金属熔融液5，所述金属熔融液5通过所述坩埚2下方小孔，所述金属熔融液5在重力作用下通过与小孔相连的导液管37形成金属液流36，通过水流喷嘴9向水雾化室35内喷出一定压力的高压水流，所述高压水流与所述金属液流36相遇，相互猛烈撞击，所述金属液流36粉碎成微滴流并快速冷却形成初次雾化粉末13，同时打开水位控制开关10，从水位控制管道11排出过量的水进入回收装置12。(3)待所述金属熔融液5完全雾化成粉末，打开排水开关32，排出剩余水，然后打开所述第一阀门30，使得所述初次雾化粉末13经过连接管道进入粉体暂存室14中，经过加热网28，干燥所述初次雾化粉末13，待粉末完全进入粉体暂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合式雾化制备球形金属粉末装置，其特征在于该装置包括金属熔化系统、水雾化系统、粉末干燥系统、激光球化系统、粉末收集系统、气体循环系统及控制系统；所述金属熔化系统位于整个装置的最上方，所述金属熔化系统包括熔化室(1)、坩埚(2)、加热器(3)、金属原料(4)、金属熔融液(5)，所述金属原料(4)放在所述坩埚(2)内，所述坩埚(2)置于所述熔化室(1)内，所述坩埚(2)与所述熔化室(1)底部均设有小孔，所述加热器(3)安装在所述坩埚(2)周围，所述加热器(3)用于加热熔化所述金属原料(4)形成所述金属熔融液(5)；所述水雾化系统位于所述金属熔化系统下方，所述水雾化系统包括导液管(37)、套管(39)、金属液流(36)、水雾化室(35)、水雾化喷盘(6)、水流管道(7)、高压储水器(8)、水流喷嘴(9)、水位控制开关(10)、水位控制管道(11)、回收装置(12)、初次雾化粉末(13)、排水口(31)、排水开关(32)及滤网(33)，所述导液管(37)与所述坩埚(2)底部的小孔相连，所述金属熔融液(5)通过所述导液管(37)形成所述金属液流(36)，所述导液管(37)周围设有所述套管(39)，用于对所述金属熔融液(5)保温，所述水雾化喷盘(6)位于所述熔化室(1)下方，所述水雾化喷盘(6)位于所述水雾化室(35)上方，所述水雾化喷盘(6)外侧连有所述水流管道(7)，所述高压储水器(8)内装有高压水，高压水经过所述水流管道(7)和所述水流喷嘴(9)形成高压水流，高压水流与所述金属液流(36)撞击，形成微滴流并快速冷却成初次雾化粉末(13)，所述水位控制管道(11)安装在所述水雾化室(35)侧面，所述水位控制管道(11)上设有所述水位控制开关(10)，所述回收装置(12)与所述水位控制管道(11)末端相连，所述排水口(31)设在所述水雾化室(35)下方，所述排水口(31)设有所述排水开关(32)和所述滤网(33)；所述粉末干燥系统位于所述水雾化系统下方，所述粉末干燥系统包括第一阀门(30)、粉体暂存室(14)、初次雾化粉末(13)、加热网(28)、第三排气口(29)，所述粉体暂存室(14)设置在所述水雾化室(35)下方，所述粉体暂存室(14)与所述水雾化室(35)通过第一连通管相连，并且在所述第一连通管上设有所述第一阀门(30)，所述加热网(28)设置在所述粉体暂存室(14)内，所述第三排气口(29)设在所述粉体暂存室(14)侧面；所述激光球化系统位于所述粉体暂存室(14)的下方，所述激光球化系统包括第二阀门(27)、激光球化室(15)、约束罩(16)、约束罩支架(17)、耐高温透明玻璃(22)及三个结构相同的激光发生器(23)，所述激光球化室(15)位于所述粉体暂存室(14)的下方，所述激光球化室(15)与所述粉体暂存室(14)通过第二连通管连接，且所述第二连通管上设有所述第二阀门(27)，所述约束罩(16)固定在所述约束罩支架(17)上，所述约束罩支架(17)与所述激光球化室(15)内壁固定，所述三个结构相同的激光发生器(23)设置在所述激光球化室(15)周围，所述三个结构相同的激光发生器(23)在同一水平面上呈120°设置，所述耐高温透明玻璃(22)安装在所述激光球化室(15)的外壁；所述粉末收集系统包括集粉器(19)、球形粉末(20)及密封门(21)，所述集粉器(19)置于激光球化室(15)底部，且在约束罩(16)正下方，用来收集球形粉末(20)，所述密封门(21)设置在激光球化室(15) 的侧下方；所述气体循环系统包括第一进气口(40)、第一排气口(34)、通气孔(38)、第二进气口(24)及第二排气口(18)，所述第一进气口(40)位于所述熔化室(1)上部，所述第二排气口(18)位于所述水雾化室(35)侧面，所述通气孔(38)设置在所述水雾化喷盘(6)中，所述第二进气口(24)设置在所述激光球化室(15)上部，所述第二排气口(18)设置在所述激光球化室(15)侧面；所述控制系统包括控制器(25)及计算机(26)，控制信息由所述计算机(26)输入，传递给所述控制器(25)，所述控制器(25)通过数据线分别与所述三个结构相同的激光发生器(23)、所述第二阀门(27)以及所述第一阀门(30)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种组合式雾化制备球形金属粉末装置，其特征在于该装置包括金属熔化系统、水雾化系统、粉末干燥系统、激光球化系统、粉末收集系统、气体循环系统及控制系统；所述金属熔化系统位于整个装置的最上方，所述金属熔化系统包括熔化室(1)、坩埚(2)、加热器(3)、金属原料(4)、金属熔融液(5)，所述金属原料(4)放在所述坩埚(2)内，所述坩埚(2)置于所述熔化室(1)内，所述坩埚(2)与所述熔化室(1)底部均设有小孔，所述加热器(3)安装在所述坩埚(2)周围，所述加热器(3)用于加热熔化所述金属原料(4)形成所述金属熔融液(5)；所述水雾化系统位于所述金属熔化系统下方，所述水雾化系统包括导液管(37)、套管(39)、金属液流(36)、水雾化室(35)、水雾化喷盘(6)、水流管道(7)、高压储水器(8)、水流喷嘴(9)、水位控制开关(10)、水位控制管道(11)、回收装置(12)、初次雾化粉末(13)、排水口(31)、排水开关(32)及滤网(33)，所述导液管(37)与所述坩埚(2)底部的小孔相连，所述金属熔融液(5)通过所述导液管(37)形成所述金属液流(36)，所述导液管(37)周围设有所述套管(39)，用于对所述金属熔融液(5)保温，所述水雾化喷盘(6)位于所述熔化室(1)下方，所述水雾化喷盘(6)位于所述水雾化室(35)上方，所述水雾化喷盘(6)外侧连有所述水流管道(7)，所述高压储水器(8)内装有高压水，高压水经过所述水流管道(7)和所述水流喷嘴(9)形成高压水流，高压水流与所述金属液流(36)撞击，形成微滴流并快速冷却成初次雾化粉末(13)，所述水位控制管道(11)安装在所述水雾化室(35)侧面，所述水位控制管道(11)上设有所述水位控制开关(10)，所述回收装置(12)与所述水位控制管道(11)末端相连，所述排水口(31)设在所述水雾化室(35)下方，所述排水口(31)设有所述排水开关(32)和所述滤网(33)；所述粉末干燥系统位于所述水雾化系统下方，所述粉末干燥系统包括第一阀门(30)、粉体暂存室(14)、初次雾化粉末(13)、加热网(28)、第三排...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，方业中，王宇峰，牛文武，杨恒基，纪啸天，张兴权，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34