空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末的方法和金属粉末技术

本发明专利技术涉及空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末的方法和金属粉末。包括将冲液电极和工件分别连接电源的两极，调整冲液电极和工件的距离，在两者的放电间隙产生电弧等离子体，使工件的一部分熔融；冲液电极设有变截面流道，从变截面流道引入冲液流体，冲液流体流经变截面流道的过程中产生空化泡，空化泡随冲液流体流向工件的过程中生长和溃灭；控制冲液流体的流速，以及冲液电极和工件的相对转速，并在空化泡溃灭的冲力下，使电弧等离子体发生偏移断弧，产生微小爆炸，熔融的工件在爆炸中细化，并在冲液流体中冷凝，收集粉末。相比于传统的电弧微爆制粉方法，本发明专利技术将空化射流技术应用到金属粉末的制备中，提高了加工效率，进一步细化了粉末粒径。

【技术实现步骤摘要】
空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末的方法和金属粉末
本专利技术涉及金属粉末的制备领域，特别涉及空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末的方法。
技术介绍
空化射流是一种在射流中自然产生空化气泡的连续射流。目前，空化射流比较广泛地用于清洗领域。空化射流清洗技术具有高效、清洁、安全的优点，在船舶、电站锅炉、换热器、城市地下排水管道等清洗上都具有广泛应用。空化射流清洗技术的原理为：空化形成的空化泡会造成液体宏观上的不连续性，含空化泡的流体在流经压强较高区域时，空化泡将会发生溃灭。在空化过程中，空化泡不断产生、膨胀、然后快速溃灭，在液流中局部区域产生极高的压力和高速射流，空化泡在固体壁面附近溃灭，壁面会受到巨大压力的反复冲击，从而引发壁面污渍的去除，实现清洗。专利201911082177.X提出了一种新型球形粉末的制备方法，采用电弧微爆制粉技术制备球形粉末。虽然所制备的球形粉末空心粉和卫星粉含量少，制粉效率较高、粉末粒径也较小。仍然有必要进一步探索制粉效率更高、粒径更小的粉末的制备方法。
技术实现思路
本专利技术将空化射流技术应用到金属粉末的制备中，提供一种空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末的方法。相比于传统的电弧微爆制粉方法，提高加工效率，进一步细化粉末粒径。技术方案为：一种空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末的方法，包括以下步骤：将冲液电极和工件分别连接电源的两极，调整所述冲液电极与所述工件之间的距离，在两者的放电间隙产生电弧等离子体，使所述工件的一部分熔融；所述冲液电极设有变截面流道，从所述变截面流道引入冲液流体，所述冲液流体流经所述变截面流道的过程中产生空化泡，所述空化泡随所述冲液流体流向所述工件的过程中生长和溃灭；控制所述冲液流体的流速，以及所述冲液电极和工件的相对转速，并在所述空化泡溃灭的冲击力下，使所述电弧等离子体发生偏移断弧，产生微小爆炸，熔融的工件在所述爆炸中细化，并在所述冲液流体中冷凝，收集粉末。在其中一个实施例中，顺着所述冲液流体的流动方向，所述变截面流道包括依次连接的进口段和喉段；从所述进口段到所述喉段，所述变截面流道的尺寸收窄，且所述变截面流道的尺寸满足：当所述冲液流体由所述进口段流入所述喉段后，能够在所述喉段形成第一低压区，并使所述第一低压区的压力小于所述冲液流体的饱和蒸气压。在其中一个实施例中，所述喉段的径向横截面积是所述进口段的径向横截面积的0.2-0.8倍。在其中一个实施例中，所述变截面流道还包括位于所述喉段下游且与所述喉段连接的出口段，从所述喉段到所述出口段，所述变截面流道的尺寸变宽，且所述变截面流道的尺寸满足：当所述冲液流体由所述喉段流入所述出口段后，能够在所述出口段形成第二低压区，并使所述第二低压区的压力也小于所述冲液流体的饱和蒸气压。在其中一个实施例中，所述喉段的径向横截面积是所述出口段的径向横截面积的0.2-0.8倍。在其中一个实施例中，所述冲液流体为液体介质。在其中一个实施例中，除了从所述变截面流道引入所述冲液流体，还包括从引入所述冲液电极的外侧引入所述冲液流体的步骤。在其中一个实施例中，所述工件浸没于流体介质中，所述流体介质为液体介质。在其中一个实施例中，所述电源为脉冲电源。在其中一个实施例中，所述冲液电极连接电源的阳极，所述工件连接电源的阴极。在其中一个实施例中，所述冲液电极与所述工件之间的距离为0.1mm-100mm；引入所述冲液流体时，所述冲液流体的流速为20L/min-50L/min，冲液流体的压力为2Mpa-10Mpa；所述冲液电极相对于工件的转速为100r/min-60000r/min。本专利技术还提供一种由上述方法制备的金属粉末。与现有方案相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术尝试将空化射流技术应用到电弧微爆制备金属粉末中，空化泡在冲液流体流经冲液电极的变截面流道中产生，并随着冲液流体流向工件的过程中生长和溃灭。当冲液电极和工件的放电间隙中存在空化泡时，电弧等离子体更容易击穿含有空化泡的冲液流体进行放电，提高制粉的效率，而且，当空化泡随着周围流体压强的增加，发生溃灭时，会产生瞬时高能量，促进冲液流体流动，改善了冲液不畅的现象，维持放电间隙的强力冲力，大幅提高了冲液电极的有效冲液比重，并且可以高效冲刷制粉区域加工产生的融化金属，使粉末快速的排出，减少金属粉末在放电间隙的堆积，避免堆积的粉末的可持续放电带来的电极损耗不均匀和短路现象的发生，还具有更好的冷却的效果，提高了电弧放电加工的效率，同时，由于空化泡溃灭产生了激波冲击和微射流冲击，对流体断弧机制起到了增效的作用，还有利于粉末粒径进一步细化。此外，传统电弧微爆技术制备金属粉末时，由于放电区域通常集中于冲液电极的边缘，而不是供冲液流体流出的中间区域，导致工件的熔坑也集中于冲液电极边缘对应位置处，对应于冲液电极的中间的非放电区域的熔坑较少，出现熔坑不均匀分布的问题，需要不断在X、Y和Z轴上移动工件，降低制粉效率，而本专利技术的空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末方法，空化泡的产生使电弧能够轻易击穿混合气液介质，使熔坑分布均匀，减少X、Y和Z轴上移动工件的频率，提高制粉效率。附图说明图1为一个实施例的冲液电极工作情况示意图；图2为一个实施例的冲液电极俯视图；图3为一个实施例的冲液电极工作情况示意图；图4为一个实施例的冲液电极俯视图；图5(a)-(d)分别为不同实施例的冲液电极的俯视图；图6(a)-(b)分别为不同实施例的冲液电极喉段的连接方式示意图；图7为一个实施例的冲液电极结构示意图；图8为采用空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末的原理图；图9为实施例1制备的粉末的SEM图；图10为对比例1的冲液电极工作情况示意图。附图标记说明如下：101：导电材料，102：进口段，103：喉段，104：出口段，105：工件，201：导电材料，202：进口段，203：喉段，204：出口段，205：工件，301：导电材料，302：进口段，303：喉段，304：出口段，401：导电材料，402：进口段，403：喉段，404：出口段，501：导电材料，502：进口段，503：喉段，504：出口段，601：导电材料，602：进口段，603：喉段，604：出口段，701：导电材料，702：进口段，703：喉段，704：出口段，802：进口段，804：出口段，806：阻流件，808：螺纹，809：卡槽，902：进口段，904：出口段，906：阻流件，907：卡环，1101：导电材料，1102：进口段，1104：出口段，1105：工件，110：排泄槽。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术公开内容理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将冲液电极和工件分别连接电源的两极，调整所述冲液电极与所述工件之间的距离，在两者的放电间隙产生电弧等离子体，使所述工件的一部分熔融；/n所述冲液电极设有变截面流道，从所述变截面流道引入冲液流体，所述冲液流体流经所述变截面流道的过程中产生空化泡，所述空化泡随所述冲液流体流向所述工件的过程中生长和溃灭；/n控制所述冲液流体的流速，以及所述冲液电极和工件的相对转速，并在所述空化泡溃灭的冲击力下，使所述电弧等离子体发生偏移断弧，产生微小爆炸，熔融的工件在所述爆炸中细化，并在所述冲液流体中冷凝，收集粉末。/n

【技术特征摘要】
1.一种空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将冲液电极和工件分别连接电源的两极，调整所述冲液电极与所述工件之间的距离，在两者的放电间隙产生电弧等离子体，使所述工件的一部分熔融；
所述冲液电极设有变截面流道，从所述变截面流道引入冲液流体，所述冲液流体流经所述变截面流道的过程中产生空化泡，所述空化泡随所述冲液流体流向所述工件的过程中生长和溃灭；
控制所述冲液流体的流速，以及所述冲液电极和工件的相对转速，并在所述空化泡溃灭的冲击力下，使所述电弧等离子体发生偏移断弧，产生微小爆炸，熔融的工件在所述爆炸中细化，并在所述冲液流体中冷凝，收集粉末。


2.根据权利要求1所述的空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末的方法，其特征在于，顺着所述冲液流体的流动方向，所述变截面流道包括依次连接的进口段和喉段；从所述进口段到所述喉段，所述变截面流道的尺寸收窄，且所述变截面流道的尺寸满足：当所述冲液流体由所述进口段流入所述喉段后，能够在所述喉段形成第一低压区，并使所述第一低压区的压力小于所述冲液流体的饱和蒸气压。


3.根据权利要求2所述的空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末的方法，其特征在于，所述喉段的径向横截面积是所述进口段的径向横截面积的0.2-0.8倍。


4.根据权利要求2所述的空化射流辅助电弧微爆制备金属粉末的方法，其特征在于，所述变截面流道还包括位于所述喉段下游且与所述喉段连接的出口段，从所述喉段到所述出口段，所述变截面流道的尺寸变宽，且所述变截面流道的尺寸满足：当...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐辉，姚青，
申请(专利权)人：深圳航科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44