本发明专利技术公开了一种离心雾化制粉方法及装置，涉及粉末冶金领域，应用于球形金属粉末制备过程，该方法主要步骤包括：装料、气氛保证、棒料就位、旋转盘启动、起弧熔化、调节参数、雾化制粉，在中小直径棒料低速旋转匀速进给的同时，高温等离子炬熔化棒料端部，金属液落到旋转盘组件上，旋转盘组件高速旋转产生离心力，甩出细小液滴，在惰性气氛中冷却得到球形粉末。本发明专利技术提出的离心雾化制粉方法及装置，可以制备的粉末品类多，对原材料要求较低且适用的尺寸规格多，易实现较好的雾化效果，获得粒度分布适中的粉末。度分布适中的粉末。度分布适中的粉末。
【技术实现步骤摘要】
离心雾化制粉的方法及装置
[0001]本专利技术涉及粉末冶金领域，尤其是球形金属/合金粉末的制备，具体而言涉及一种离心雾化制粉的方法及装置。
技术介绍
[0002]球形金属粉末是性能优越、应用最为广泛的一种粉末材料，是以增材制造、热等静压、注射成型为代表的粉末近净成形技术的重要原材料，从源头影响成型制件的性能。雾化法是制备球形金属粉末的主要方式，典型代表包括气雾化和离心雾化。其中，气雾化方法制得粉末存在卫星粉、空心粉问题，而以等离子旋转电极雾化法(PREP)为代表的离心雾化方法制得粉末具有高球形度、高致密度等优点，但存在粉末粒度偏粗，细粉率较低的问题。
[0003]导致PREP方法细粉率受限的关键原因之一是离心力大幅提高受限，主要表现为大直径棒料高速旋转受限，75
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80mm直径的棒料稳定转速通常不超过20000r/min，限制转速提升的因素包括高速旋转下驱动机构的寿命限制、棒料高速旋转下叠加往复运动带来的密封难题，以及大尺寸棒料高速转速下的载荷问题等。
[0004]中国专利CN107127350A公开了一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置，其包括雾化罐体、旋转盘和气体驱动旋转轴，雾化罐体顶部中心设有金属熔炼漏包，旋转盘位于金属熔炼漏包的正下方。该制粉装置的旋转盘在气体驱动下转速高达50000r/min以上，借助离心对自由落体流到旋转盘面的金属液进行雾化，但金属液在长距离滴落过程中，温度上有一定损失，且落点不易控制。另外，旋转驱动机构内置于雾化罐体内部，导致内部结构相对复杂，易产生粉末堆积残留，降低收粉率。此外，在该离心雾化制粉的雾化罐设计上，采用上宽下窄设计，液滴飞行冷却空间可能受限，易导致粉末颗粒粘接，影响制备的球形粉末的质量。
[0005]现有技术文献：
[0006]专利文献：CN107127350A一种金属离心雾化制粉用高速离心雾化装置
技术实现思路
[0007]针对常规PREP工艺及制粉装置，因大直径棒料转速提升受限，导致细粉收得率低，粉末偏粗的问题；以及现有旋转盘雾化工艺及装备，液流稳定性不佳，旋转盘和雾化罐体结构相对复杂，不利于粉体微粒的分散冷却等问题。本专利技术提供了一种离心雾化制粉的方法及装置，在传统PREP制粉装置的雾化室结构以及高温等离子热源方案基础上，采用大尺寸旋转盘离心雾化、连续同轴喂送中小尺寸棒料的设计，实现大直径高转速离心雾化效果的同时，兼顾粉末生产过程稳定性以及生产效率，有利于提升过程细粉收得率，降低高品质球形金属粉末制造成本。
[0008]根据本专利技术目的的第一方面在于提供一种离心雾化制粉的装置，包括：
[0009]雾化室，呈卧式筒状；
[0010]位于雾化室的一端设置的旋转盘组件及用于驱动旋转盘组件转动的驱动机构，其
中驱动机构和旋转盘组件同轴，并且二者沿着中心方向形成有贯穿驱动机构和旋转盘组件的通孔；
[0011]位于雾化室的另一端设置的等离子发生器，具有设置在雾化室内部的等离子枪，用于在雾化室内部形成等离子炬；所述等离子枪的中心与所述通孔位于同一水平；
[0012]棒料进料机构，设置在雾化室的所述一端，用于以棒料螺旋转动并穿过所述通孔进给至雾化室内部，到达旋转盘组件的工作面；所述棒料进给过程中与所述通孔同轴布设并且与等离子枪的中心处于同一水平；
[0013]所述进给至雾化室内的棒料经等离子炬熔化产生金属液，到达至高速旋转的旋转盘组件的工作面上之后基于离心力作用下沿着所述工作面边缘被甩出，得到细小的金属液滴，在雾化室内的惰性气氛下飞行、冷却，获得球形粉末。
[0014]其中，所述旋转盘组件的工作面位于所述雾化室的内部，并且朝向等离子发生器方向具有内凹的角度；所述驱动机构位于雾化室的外部，通过联轴器连接旋转盘组件并驱动旋转盘组件转动。
[0015]其中，所述旋转盘组件包括一具有通孔的旋转盘主体，所述旋转盘主体与驱动机构同轴地设置，并且旋转盘主体至少部分地位于雾化室的外部，通过动密封装置安装在雾化室外壁上，并且经由联轴器而被驱动机构驱动。
[0016]其中，旋转盘主体至少部分地还伸入到雾化室内，并在端部形成所述的工作面，用于通过高速离心作用实现金属液滴的甩出。
[0017]优选地，旋转盘主体采用高温合金材料，所述工作面的材质采用与制粉原料相同的材质，有效避免了制粉过程引入杂质，提高粉末纯度和质量。
[0018]其中，所述驱动机构包括电机基座以及设置在电机基座内的电机转子，电机转子与联轴器连接，通过电机转子的转送实现扭矩输出；所述电机基座的端部还设置有电机盖板，棒料与电机盖板之间设置有动密封装置。
[0019]其中，所述电机转子的转子轴中心形成所述贯穿的通孔。
[0020]其中，所述棒料进料机构包括棒料旋转驱动电机、棒料旋转驱动电机基座、棒料进给驱动电机以及传动丝杠；所述棒料旋转驱动电机与棒料同轴设置，用于驱动棒料围绕其自身的轴线做旋转；所述棒料旋转驱动电机设置在棒料旋转驱动电机基座上，所述棒料旋转驱动电机基座螺纹套接在传动丝杠上，所述棒料进给驱动电机与传动丝杠传动连接并可驱动传动丝杠旋转，所述棒料旋转驱动电机基座被设置成在传动丝杠旋转时可沿着所述传动丝杠在水平方向移动，从而将棒料穿过所述通孔进给至雾化室内。
[0021]其中，所述雾化室的侧壁上设置有至少一个用于通入惰性气体的进气管。
[0022]根据本专利技术目的的第二方面在于提供一种离心雾化制粉方法，包括以下步骤：
[0023]在起始阶段，制粉用棒料安放好之后，检查并确认离心雾化制粉的装置密封性之后，开始抽真空并投入惰性气体进行气体置换，以避免棒料及粉料在高温下氧化及元素挥发；
[0024]棒料以旋转的方式进给至雾化室内的熔炼起始位置，驱动旋转盘旋转，当旋转盘达到预设转速且无异常时，启动等离子发生器起弧，当等离子炬达到稳定状态后，按预定工艺调节旋转盘转速、等离子炬电流强度、棒料进给速度以及棒料旋转速度，开始雾化制粉过程。
[0025]由以上技术方案，与现有技术相比，本专利技术的离心雾化制粉方法与制备装置的显著优点在于：
[0026](1)本专利技术的离心雾化制粉的方法及装置，通过棒料低速进给，配合高速旋转的同轴转盘，并以高温等离子炬作为热源，获得稳定高温的金属液滴(流)，并保证落到旋转盘上的液滴(流)能够在较大的离心力作用下甩出、细化成小液滴，避免了棒料高速转动带来的对棒料自身尺寸以及材料性能的高要求，从而降低了原料的加工制造成本，扩大了本制粉方法适用的材料范围，可适用于TC4钛合金、GH4169高温合金、316L不锈钢等多种金属和合金粉末材料的制备；
[0027](2)本专利技术的离心雾化制粉的方法及装置，通过将旋转盘机构的驱动机构外置，雾化罐内仅设置旋转工作部分，从而有效简化了雾化室内的机械结构，降低装置的制造及维护难度，有限避免了内部清理死角，方便设备清理，保证收粉率；
[0028](3)本专利技术种离心雾化制粉的方法及装置，通过将雾化室内的旋转本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种离心雾化制粉的装置，其特征在于，包括：雾化室，呈卧式筒状；位于雾化室的一端设置的旋转盘组件及用于驱动旋转盘组件转动的驱动机构，其中驱动机构和旋转盘组件同轴，并且二者沿着中心方向形成有贯穿驱动机构和旋转盘组件的通孔；位于雾化室的另一端设置的等离子发生器，具有设置在雾化室内部的等离子枪，用于在雾化室内部形成等离子炬；所述等离子枪的中心与所述通孔位于同一水平；棒料进料机构，设置在雾化室的所述一端，用于以棒料螺旋转动并穿过所述通孔进给至雾化室内部，到达旋转盘组件的工作面；所述棒料进给过程中与所述通孔同轴布设并且与等离子枪的中心处于同一水平；所述进给至雾化室内的棒料经等离子炬熔化产生金属液，到达至高速旋转的旋转盘组件的工作面上之后基于离心力作用下沿着所述工作面边缘被甩出，得到细小的金属液滴，在雾化室内的惰性气氛下飞行、冷却，获得球形粉末。2.根据权利要求1所述的所述离心雾化制粉的装置，其特征在于，所述旋转盘组件的工作面位于所述雾化室的内部，并且朝向等离子发生器方向具有内凹的角度；所述驱动机构位于雾化室的外部，通过联轴器连接旋转盘组件并驱动旋转盘组件转动。3.根据权利要求1所述的所述离心雾化制粉的装置，其特征在于，所述旋转盘组件包括一具有通孔的旋转盘主体，所述旋转盘主体与驱动机构同轴地设置，并且旋转盘主体至少部分地位于雾化室的外部，通过动密封装置安装在雾化室外壁上，并且经由联轴器而被驱动机构驱动。4.根据权利要求3所述的所述离心雾化制粉的装置，其特征在于，所述旋转盘主体至少部分地还伸入到雾化室内，并在端部形成所述的工作面，用于通过高速离心作用实现金属液滴的甩出。5.根据权利要求1
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4中任意一项所述的所述离心雾化制粉的装置，其特征在于，所述驱动机构包括电机基座以及设置在电机基座内的电机转子，电机转子与联轴器连接，通过电机转子的转送...
【专利技术属性】
技术研发人员：王健，赵博，李永华，陈梦杰，陈小龙，
申请(专利权)人：南京尚吉增材制造研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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