用于使用推力器辅助等离子体雾化以大规模成本有效地生产超细球形粉末的方法技术

金属粉末等离子体雾化工艺和设备包括至少一个等离子体炬、封闭腔室、位于封闭腔室的下游的喷管以及位于喷管的下游的扩散器。喷管将由所述至少一个等离子体炬产生的液体金属颗粒以及等离子体气体加速至超音速，以使得液体金属颗粒被剪切成更细的粉末。分散器为等离子体气体提供激波以升高等离子体的温度以避免在喷管的出口处形成钟乳石。该工艺提高了金属粉末的生产率和‑45μm金属粉末的产量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用推力器辅助等离子体雾化以大规模成本有效地生产超细球形粉末的方法对相关申请的交叉引用本申请要求于2017年7月21日申请、现未决的美国临时申请No.62/535,730的优先权，该申请通过参引并入本文中。
本主题涉及细金属粉末的生产和材料的等离子体处理。
技术介绍
45μm以下的细和超细球形金属粉末被用作不同制造工艺的原料，比如3D打印(增材制造)、金属注射成型(MIM)和冷喷涂沉积。时至今日，等离子体雾化似乎仍是该范围内提供最佳产量的优质粉末的技术。此外，通过等离子体雾化生产的粉末由于其极高的球形度、小粒径、高颗粒密度、出色的纯度和流动性而被认为是市场上最好的粉末之一。另一方面，由于下面提到的原因，通常认为等离子体雾化是一种操作起来昂贵的技术。最初，等离子体雾化工艺具有非常低的生产率(对于Ti-6Al-4V而言，在0.6kg/h至1.2kg/h之间)和较粗的粒度分布(D_50在80μm至120μm之间)。参见题为“通过等离子体雾化生产金属和陶瓷粉末的方法”并且授权给PegasusRefractoryMat本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过等离子体雾化由原料生产粉末的设备，所述设备包括：/n-至少一个等离子体炬，所述至少一个等离子体炬用于将所述原料雾化成液体颗粒；以及/n-用于加速热气体和等离子体中的至少一者的混合物以及所述液体颗粒的装置，所述装置适于将所述液体颗粒剪切成更细的液体颗粒。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170721 US 62/535,7301.一种用于通过等离子体雾化由原料生产粉末的设备，所述设备包括：
-至少一个等离子体炬，所述至少一个等离子体炬用于将所述原料雾化成液体颗粒；以及
-用于加速热气体和等离子体中的至少一者的混合物以及所述液体颗粒的装置，所述装置适于将所述液体颗粒剪切成更细的液体颗粒。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述加速装置包括喷管。


3.根据权利要求1和2中的任一项所述的设备，其中，所述设备包括推力器，所述推力器适于加速所述等离子体至超音速并且适于将所述液体颗粒剪切开。


4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述推力器的下游端部处设置有扩散器，所述扩散器适于基本上防止钟乳石大致在所述喷管的出口处的形成，和/或适于在所述出口处重新升高等离子体温度。


5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述扩散器适于迫使射流产生激波，从而在所述出口处重新升高所述等离子体温度，以例如避免钟乳石形成。


6.根据权利要求1至5中的任一项所述的设备，其中，所述加速装置适于通过超音速气流加速所述液体颗粒至所述颗粒离开雾化区并且不产生卫星颗粒引发区域的程度。


7.根据权利要求1至6中的任一项所述的设备，其中，所述加速装置包括德拉瓦尔喷管。


8.根据权利要求7所述的设备，其中，可以通过改变气体-金属比和所述德拉瓦尔喷管的形状来调节粒度分布。


9.根据权利要求1至8中的任一项所述的设备，其中，所述加速装置的上游设置有封闭腔室，所述原料、比如线材适于在所述封闭腔室中熔化并首先雾化成粗液滴。


10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述封闭腔室的上游设置有汇聚盖。


11.根据权利要求9所述的设备，其中，设置有三个等离子体炬，并且其中，所述封闭腔室的上游设置有汇聚盖，所述汇聚盖适于将所述三个炬的等离子体一起引入所述封闭腔室中。


12.根据权利要求1至11中的任一项所述的设备，其中，氩用作等离子体气体。


13.根据权利要求1至12中的任一项所述的设备，其中，等离子体气体包括至少一种添加剂以调节所述等离子体的性能，比如将氦或氢添加入氩等离子体以用于改善所述等离子体的导热性。


14.根据权利要求1至13中的任一项所述的设备，其中，所述原料包括线材、粉末、棒料、锭料和熔融进给物中的至少一者。


15.根据权利要求1至14中的任一项所述的设备，其中，设置有五个等离子体炬中的三个等离子体炬。


16.一种用于通过等离子体雾化由原料生产粉末的设备，所述设备包括：
-至少一个等离子体炬，所述至少一个等离子体炬用于将所述原料雾化成液体颗粒；以及
-封闭腔室，所述封闭腔室设置在喷管的上游，所述封闭腔室是热的并且适于使所述原料在进给至所述喷管之前熔化。


17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述喷管包括超音速喷管。


18.根据权利要求16和17中的任一项所述的设备，其中，所述设备包括推力器，所述推力器位于所述封闭腔室的下游并且适于加速所述等离子体至超音速并适于将所述液体颗粒剪切开。


19.根据权利要求18所述的设备，其中，在所述推力器的下游端部处设置有扩散器，所述扩散器适于基本上防止钟乳石大致在所述喷管的出口处的形成，和/或适于在所述出口处重新升高等离子体温度。


20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述扩散器适于迫使射流产生激波，从而在所述出口处重新升高所述等离子体温度，以例如避免钟乳石形成。


21.根据权利要求18至20中的任一项所述的设备，其中，所述推力器适于通过超音速气流加速所述液体颗粒至所述颗粒离开雾化区并且不产生卫星颗粒引发区域的程度。


22.根据权利要求16至21中的任一项所述的设备，其中，所述喷管包括德拉瓦尔喷管。


23.一种用于通过等离子体雾化由原料生产粉末的设备，所述设备包括：
-至少一个等离子体炬，所述至少一个等离子体炬用于将所述原料雾化成液体颗粒和/或液滴；以及
-用于通过热气体加速所述液体颗粒至超音速的装置，所述装置适于将所述液体颗粒和/或液滴剪切成更细的液体颗粒和/或液滴。


24.一种由根据权利要求1至23中的任一项所述的设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·亚历克斯·多瓦尔戴恩，弗朗索瓦·普罗克斯，
申请(专利权)人：加拿大派罗杰尼斯有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA