一种雾化喷盘、一种气雾化制备增材制造用窄粒径合金粉末的方法技术

本发明专利技术公开了一种雾化喷盘、一种气雾化制备增材制造用窄粒径合金粉末的方法，属于粉末制备的领域，解决了制备窄粒径合金粉末的收得率低的技术问题。雾化喷盘包括喷盘主体、喷盘上连接体和喷盘下连接体，喷盘下连接体和喷盘上连接体之间形成环缝或在喷盘上连接体上开设环孔。一种气雾化制备增材制造用窄粒径合金粉末的方法，包括以下步骤：S1针对中值粒径为60μm以下的细粒径合金粉末制备，采用环缝喷盘制备；针对中值粒径为60μm以上的粗粒径合金粉末制备，采用环孔喷盘制备；S2确定喷盘的参数；S3确定雾化工艺参数。本发明专利技术的方法中使用本发明专利技术的雾化喷盘，具有低成本、高效制备高收得率窄粒径合金粉末的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种雾化喷盘、一种气雾化制备增材制造用窄粒径合金粉末的方法
本专利技术涉及粉末制备的
，更具体地说，它涉及一种雾化喷盘、一种气雾化制备增材制造用窄粒径合金粉末的方法。
技术介绍
随着激光工程化净成形、选区激光熔化、冷喷涂、激光熔覆等增材制造工艺在煤矿、汽车、船舶、航空航天等领域的不断应用，高质量合金粉末材料的需求日益增长。作为合金粉末制备的主流工艺，气雾化工艺的粉末制备量已达到世界粉末总产量的80％，部分发达国家和地区所占比例更为巨大。气雾化制粉技术是利用高压、高速气体冲击金属熔融液流，将熔融液流破碎成细小液滴并冷凝成粉末颗粒的非平衡快速过程，具有环境污染小、粉末球形度高、氧含量低以及冷却速率快等优点。但是由于制备得到的合金粉末的粒度分布范围广，而所需要的相对较窄的粒度分布区间内的合金粉末的收得率较低，即目标的窄粒径区间内的合金粉末的收得率较低(以下将窄粒度区间内的合金粉末简称为窄粒径合金粉末)。例如，选区激光熔化用中值粒径为30μm、粒度分布范围为15～53μm的GH4169镍基合金的合金粉末收得率仅为25％左右；激光熔覆技术用的中值粒径为95μm、粒度分布范围为53～150μm的FeNiCr不锈钢合金粉末收得率仅约为35％。为提高气雾化工艺的粉末成品率，合金粉末粒度的分布区间应尽可能多的集中在目标粒度范围内，即实现高收得率的窄粒径合金粉末的制备，因此如何实现目标气雾化粉末粒度的调控，是气雾化制粉技术降低生产成本、提高生产效率的关键，更是本领域技术人员渴望解决的技术难题。目前在这方面研究较多的是采用某种合金原料并通对气雾化工艺的优化来制备满足生产要求的合金粉末，以获得更多的目标粒度范围的合金粉末。授权公告号为CN106399863B的专利技术专利公开了一种激光增材24CrNiMoRE合金钢粉末及制备方法，其方法利用真空坩埚感应熔炼气雾化方法，通过调控气雾化工艺参数，制备出具有球形、流动性良好、粒径范围可控、空心球率低、组织强韧性化的粉末。但是该方法仅仅讨论了合金粉末制备中气雾化过程中的工艺参数对制备结果的影响，但影响目标粒度范围内的合金粉末收得率的因素还有很多；且现有技术中并未出现针对不同中值粒径合金粉末的高收得率的制备提出相关的方法和指导，从而使得目标中值粒径的粒度范围内的合金粉末的收得率不高。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种雾化喷盘，其具有通过喷盘上连接体和喷盘下连接体的安装转换实现环缝雾化喷盘和环孔雾化喷盘之间的快速转换，具有使得制备窄粒径合金粉末的设备成本低、制备过程更加高效且设备适用于不同粒度范围的窄粒径合金粉末的制备的优势。本专利技术的第二个目的在于提供一种气雾化制备增材制造用窄粒径合金粉末的方法，其具有针对不同制备目，综合考虑雾化喷盘的影响因素，使得制备得到的目标粒度范围内的窄粒径合金粉末的收得率高的优点。为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：包括环状喷盘主体以及插设在喷盘主体中并封闭喷盘主体的上、下两端的喷盘上连接体、喷盘下连接体，所述喷盘上连接体、喷盘下连接体均和喷盘主体可拆卸密封连接，所述喷盘上连接体包括具有一中心孔的进料筒，所述喷盘下连接体套设在喷盘上连接体的进料筒下部外周面，所述喷盘主体、喷盘上连接体、喷盘下连接体之间形成气腔，所述喷盘主体的周面开设有进气口；所述进料筒下部外周面和喷盘下连接体之间形成连通所述气腔的环缝，即为环缝雾化喷盘；或者，所述喷盘下连接体与喷盘上连接体的进料筒下部密封套设，喷盘上连接体上的进料筒下端面自下而上开设有若干连通所述气腔的通孔，所述通孔环绕中心孔呈环形均匀排布，即为环孔雾化喷盘。通过采用上述技术方案，首先，针对不同粒度范围内的合金粉末的制备目的，上述的雾化喷盘提供给了一种可使用的喷盘；其次，现有的气雾化设备在使用的过程中喷盘上连接体和喷盘下连接体形成的喷嘴处(即环缝和环孔处)损坏后就无法实现高收得率的合金粉末的制备，因此要将喷盘整体更换，但是现有的雾化喷盘的价格比较贵，所以将喷盘做成可拆卸的，即喷盘上连接体和喷盘下连接体的配合使用之后，喷嘴的损坏只要更换不同的喷盘上连接体和喷盘下连接体即可。而相对的，喷盘上连接体和喷盘下连接体的体积较小，制备喷盘上连接体和喷盘下连接体的成本和制备雾化喷盘的成本相比低很多，因此实现环缝雾化喷盘和环孔喷盘共用同一个喷盘主体，也在很大程度上减少了生产过程中的设备成本。进一步地，所述喷盘上连接体的纵剖面为类“T”字形，所述进料筒为倒置的锥筒状，进料筒上部边缘沿径向凸设有圆环状的第一上水平连接部；所述喷盘下连接体包括倒置的锥筒状的第二筒体，所述第二筒体设置在进料筒外且进料筒外壁和第二筒体内壁之间形成环缝。通过采用上述技术方案，通过喷盘上连接体和喷盘下连接体以及喷盘主体之间的可拆卸实现了喷盘的更换，简单方便且密封性好，能够满足实际生产过程中不同中值粒径的细粒径合金粉末的生产要求。进一步地，所述环缝的宽度d1为0.1～1.0mm，所述环缝下端的孔心距L1为5～40mm，所述环缝喷盘的喷射顶角α1为15～60°。通过采用上述技术方案，在上述的参数调节下，使得获得的中值粒径在60μm以下的细粒径合金粉末的收得率更高；而上述的环缝调节参数为工业生产提供了较大的调节范围，使得其适用于不同工业生产要求，实用性更强。进一步地，所述喷盘上连接体的纵剖面为类“工”字形，所述进料筒为倒置的锥筒状，进料筒上部边缘沿径向凸设有圆环状的第二上水平连接部，进料筒下部外表面套设有环状的第二下水平连接部；所述第二上水平连接部的最大轴截面大于第二下水平连接部的最大轴截面，所述第二上水平连接部和喷盘主体可拆卸连接；所述喷盘下连接体为筒状且可拆卸连接在喷盘主体和第二下水平连接部之间；所述通孔开设在所述第二下水平连接部的靠近其与进料筒的套接处；其中，所述喷盘下连接体和第二下水平连接部之间设置有密封件。通过采用上述技术方案，和现有技术中的环孔喷盘的结构不同的是，现有技术中的环孔雾化喷盘的上连接体和下连接体一体成型，而本专利技术中的喷盘上连接体和喷盘下连接体以及喷盘主体之间为可拆卸连接。这样设置的优势在于：首先实现了喷盘的更换，简单方便且密封性好；其次喷嘴处损坏之后不必直接更换昂贵的喷盘，只要更换喷盘上连接体和喷盘下连接体即可，降低成本；除此以外，能够根据实际生产过程中不同中值粒径的粗粒径合金粉末的生产要求适配适合的喷盘上连接体和喷盘下连接体，使得设备的实用性更高。进一步地，所述通孔的内径d2为0.1～2.0mm，所述环孔喷盘的喷射顶角α2为15～60°，所述通孔下端的孔心距L2为5～40mm，通孔数量n为4～40个。通过采用上述技术方案，在上述的参数调节下，使得获得的中值粒径在60μm以上的粗粒径合金粉末的收得率更高。同时，操作简单，易实现工业，且适用于不同的工业要求。为实现上述第二个目的，本专利技术提供了如下技术方案：S1根据待制备的窄粒径合金粉末的不同目标中值粒径的制备要求，选择所要使用的雾化喷盘类型，其中，针对中值粒径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雾化喷盘，包括环状喷盘主体(1)以及插设在喷盘主体(1)中并封闭喷盘主体(1)的上、下两端的喷盘上连接体(2)、喷盘下连接体(3)，所述喷盘上连接体(2)、喷盘下连接体(3)均和喷盘主体(1)可拆卸密封连接，所述喷盘上连接体(2)包括具有一中心孔(4)的进料筒(22)，所述喷盘下连接体(3)套设在喷盘上连接体(2)的进料筒(22)下部外周面，所述喷盘主体(1)、喷盘上连接体(2)、喷盘下连接体(3)之间形成气腔(5)，所述喷盘主体(1)的周面开设有进气口(6)；其特征在于，所述进料筒(22)下部外周面和喷盘下连接体(3)之间形成连通所述气腔(5)的环缝(7)，即为环缝雾化喷盘；或者，所述喷盘下连接体(3)与喷盘上连接体(2)的进料筒(22)下部密封套设，喷盘上连接体(2)上的进料筒(22)下端面自下而上开设有若干连通所述气腔(5)的通孔(8)，所述通孔(8)环绕中心孔(4)呈环形均匀排布，即为环孔雾化喷盘。/n

【技术特征摘要】
1.一种雾化喷盘，包括环状喷盘主体(1)以及插设在喷盘主体(1)中并封闭喷盘主体(1)的上、下两端的喷盘上连接体(2)、喷盘下连接体(3)，所述喷盘上连接体(2)、喷盘下连接体(3)均和喷盘主体(1)可拆卸密封连接，所述喷盘上连接体(2)包括具有一中心孔(4)的进料筒(22)，所述喷盘下连接体(3)套设在喷盘上连接体(2)的进料筒(22)下部外周面，所述喷盘主体(1)、喷盘上连接体(2)、喷盘下连接体(3)之间形成气腔(5)，所述喷盘主体(1)的周面开设有进气口(6)；其特征在于，所述进料筒(22)下部外周面和喷盘下连接体(3)之间形成连通所述气腔(5)的环缝(7)，即为环缝雾化喷盘；或者，所述喷盘下连接体(3)与喷盘上连接体(2)的进料筒(22)下部密封套设，喷盘上连接体(2)上的进料筒(22)下端面自下而上开设有若干连通所述气腔(5)的通孔(8)，所述通孔(8)环绕中心孔(4)呈环形均匀排布，即为环孔雾化喷盘。


2.根据权利要求1所述的一种雾化喷盘，其特征在于，所述喷盘上连接体(2)的纵剖面为类“T”字形，所述进料筒(22)为倒置的锥筒状，进料筒(22)上部边缘沿径向凸设有圆环状的第一上水平连接部(21)；所述喷盘下连接体(3)包括倒置的锥筒状的第二筒体(31)，所述第二筒体(31)设置在进料筒(22)外且进料筒(22)外壁和第二筒体(31)内壁之间形成环缝(7)。


3.根据权利要求2所述的一种雾化喷盘，其特征在于，所述环缝(7)的宽度d1为0.1~1.0mm，所述环缝(7)下端的孔心距L1为5~40mm，所述环缝喷盘的喷射顶角α1为15~60°。


4.根据权利要求1所述的一种雾化喷盘，其特征在于，所述喷盘上连接体(2)的纵剖面为类“工”字形，所述进料筒(22)为倒置的锥筒状，进料筒(22)上部边缘沿径向凸设有圆环状的第二上水平连接部(23)，进料筒(22)下部外表面套设有环状的第二下水平连接部(25)；所述第二上水平连接部(23)的最大轴截面大于第二下水平连接部(25)的最大轴截面，所述第二上水平连接部(23)和喷盘主体(1)可拆卸连接；所述喷盘下连接体(3)为筒状且可拆卸连接在喷盘主体(1)和第二下水平连接部(25)之间；所述通孔(8)开设在所述第二下水平连接部(25)的靠近其与进料筒(22)的套接处；其中，所述喷盘下连接体(3)和第二下水平连接部(25)之间设置有密封件。


5.根据权利要求4所述的一种雾化喷盘，其特征在于，所述通孔(8)的内径d2为0.1~2.0mm，所述环孔喷盘的喷射顶角α2为15~60°，所述通孔(8)下端的孔心距L2为5~40mm，通孔(8)的数量n为4~40个。


6.一种气雾化制备增材制造用窄粒径合金粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1根据待制备的窄粒径合金粉末的不同目标中值粒径的制备要求，选择所要使用的雾化喷盘类型，其中，针对中值粒径为60μm以下的细粒径合金粉末的制备，采用环缝雾化喷盘；针对中值粒径为60μm以上的粗粒径合金粉末的制备，采用环孔雾化喷盘；
S2使得高温金属熔液通过中心孔(4)进入雾化喷盘，同时自进气口(6)通入惰性气体，调节气雾化参数后，惰性气体通过环缝(7)或通孔(8)后生成合金粉末；
其中，所述环缝雾化喷盘为权利要求1-3任一所述的环缝雾化喷盘，所述环孔雾化喷盘为权利要求1、4-5任一所述的环孔雾化喷盘；所述合金选自GH4169、GH3625、NiCrAlY、316L以及FeNiCr型合金中的一种，其中NiCrAlY型合金的具体合金成分为：Cr21%~26.5%，Al4%~11%，Y0.3%~1.3%，余量为Ni；FeNiCr型合金的具体合金成分为：Ni0.5%~6%，Cr14%~18%，余量为Fe；NiCoCrAlY合金的具体成分为：Co20%~24%，Cr15%~20%，Al11%~13%，Y0.3%~0.8%，余量为Ni。


7.根据权利要求6所述的一种气雾化制备增材制造用窄粒径合金粉末...

【专利技术属性】
技术研发人员：于月光，杜开平，沈婕，皮自强，郑兆然，马尧，胡宇，陆在平，
申请(专利权)人：北京矿冶科技集团有限公司，北矿新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11