球形微粒的制备装置及其制备方法制造方法及图纸

一种金属微粒制备技术领域的窄粒度分布球形微粒的制备装置及其制备方法，包括：电动机、旋转阑孔、密封喷射腔、端盖、压力传感器、保温护套、加热线圈和加热配套设备，其中：旋转阑孔固定设置于电动机的输出轴上，密封喷射腔与旋转阑孔相连接，保温护套和加热线圈依次由外而内设置于密封喷射腔的外部，端盖设置于密封喷射腔的顶部并分别设有输液管和输气管，加热配套设备与加热线圈和密封喷射腔相连接，超微喷嘴位于密封喷射腔的侧壁，旋转阑孔位于密封喷射腔的外部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种金属微粒制备
的装置及方法，具体是一种窄粒度分 布。
技术介绍
随着材料制备技术和材料应用领域日新月异的发展，人们对制备出来的材料的粒 度、球形度和均勻度提出了更高的要求，并且要求其制备过程高效、智能和自动化。球形微 粒被广泛应用于粉末冶金、生物医药和建筑用材等行业，国内外纷纷对其制备技术给予极 大的重视。传统的颗粒和粉末制备技术可分以下几种切丝重熔法、雾化法、喷射法和乳化 法。切丝重熔法主要特征在于先将原料拉丝，再裁切成小段，然后重熔成形。该法缺点在于 要求材料具有良好的拉丝形变能力，且工序繁多；雾化法是指将往熔融物料通入压力气体， 使之打散成微小微滴，最终凝固成形。该法缺点在于设备能耗大，产品粒度分布宽泛，且球 形度差，合格率低；喷射法是利用压电激振元件对液束施加扰动，使之分裂成微滴并最终成 形。该法缺点在于整个生产过程不易保持稳定；乳化法是指两不相溶的介质在搅拌作用下， 一相均勻分散于另一相中。该法分散性差，液滴易发生融合，产生的微粒尺寸不均勻。经过对现有技术的检索发现，尽管切丝重熔法能够能提供比较均勻的液滴，但该 方法繁琐的工艺流程在实际生产上形成瓶颈，制约了它的应用；M. Orme在“On the genesis of dropletstream microspeed dispersions，，(液滴微速波动起源)((Physics of Fluids A =Fluid Dynamics)) (vol3 (1991) 2936-2947)上记载了一种喷射方法，同时该文献表明对 液束施加一定的扰动有利于其离散成均勻液滴，相对于本专利技术采用的旋转阑孔定量分割液 束，传统的压电元件扰动源不仅操作成本高，且需长时间将液束维持在层流状态，稳定性较 差。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种球形微粒的制备装置及其制备方 法，以期达到粒度分布窄、球形度高、工艺流程短、可控性好、设备简单、成本低和生产效率 高等要求。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术涉及一种球形微粒的制备装置，包括电动机、旋转阑孔、密封喷射腔、端 盖、压力传感器、保温护套、加热线圈和加热配套设备，其中旋转阑孔固定设置于电动机的 输出轴上，密封喷射腔与旋转阑孔相连接，保温护套和加热线圈依次由外而内设置于密封 喷射腔的外部，端盖设置于密封喷射腔的顶部并分别设有输液管和输气管，加热配套设备 与加热线圈和密封喷射腔相连接，超微喷嘴位于密封喷射腔的侧壁，旋转阑孔位于密封喷 射腔的外部，熔体经熔化后过热20 100°C并通过压力差作用从密封喷射腔经由喷嘴喷射 成束，液束在旋转阑孔定量分割作用下形成均勻液段，为后续的形成均勻颗粒提供前提准 备。3所述的加热线圈的加热温度为60 400°C间，表面承受功率为3. 5 5. 0瓦/平方厘米。所述的加热线圈外部设有加热配套设备加以控制，该加热配套设备包括热电偶 和温度控制器，其中热电偶固定于密封喷射腔的熔体内以监测其实时温度并输出感应信 号至温度控制器，温度控制器输出控制指令至加热线圈实现实时温度控制。所述的超微喷嘴为单孔或多孔，直径范围在100 1000 μ m之间，深径比为0. 5 10。所述的旋转阑孔与密封喷射腔的配合缝隙为5 30 μ m ；转速应在100 1500rpm 之间；基于密封材料物性和制粒物料的热力学性能(如热膨胀系数等)，物料的熔点应在室 温至250°C之间。所述的密封喷射腔设有惰性气体保护装置，该惰性气体保护装置包括气瓶、输气 管、气阀、压力表和差压变换器，其中气瓶依次与气阀、压力表、输气管和密封喷射腔相连 接，差压变换器固定设置于密封喷射腔的外部并通过密封喷射腔和气瓶之间的压力差实现 阀门气体的通断控制以维持腔内恒定压力。本专利技术涉及一种球形微粒的制备方法，包括以下步骤(1)加热熔炼坩埚至80 260°C，使物料熔化并过热20 100°C后保温5 20分 钟；所述的物料为石蜡、低熔点金属、及其他有机物料。(2)对熔炼坩埚通入压力气体，使坩埚内熔料在压力作用下以均勻速度充入密封 喷射腔，并使密封喷射腔内的熔料在0. 01 2. OMPa压力作用下通过超微喷嘴形成射流；所述的压力气体为氩气或氮气，通入的压力在0. 01 2. OMPa0(3)启动电动机并驱动旋转阑孔以转速100 1500rpm旋转，将射流定量裁切为均 勻尺寸的微滴并置于保护性介质中经冷却凝固为球形微粒实现制备过程。所述的均勻尺寸为0. 01 0. 8mm。所述的保护性介质为氩气、氮气、或者动植物油和矿物油等有机溶剂。所述的球形微粒的微粒直径在0. 05 1mm。本专利技术与已有生产方法相比具有以下优点1、结合传统机械切丝重熔法和喷射法各自的优点，克服机械切丝工序繁多和喷射 法生产过程不易保持稳定等缺陷，工作原理简明易行。2、腔室相对独立，各工艺参数独立性好，工艺过程高度可控，产生的颗粒的粒度分 布很窄，产品合格率高。3、本专利技术中的加热环节和惰性气体保护系统皆有对应的控制元件进行监察控制， 实现连续化、自动化生产，生产效率高。4、本专利技术相对以往生产设备，生产投资小，能耗低，在确保产品粒度和球形度精度 前提下大大降低生产成本。附图说明图1为本专利技术结构示意图；其中图Ia为主视图，图Ib为剖视图。图2为实施例应用示意图。图3为实施例效果示意图。具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施 例。如图1和图2所示，本实施例包括电动机1、旋转阑孔2、密封喷射腔3、加热线圈 4、端盖5、加热配套设备6、保温护套7、压力传感器8和超微喷嘴11，其中旋转阑孔2固定 设置于电动机1的输出轴上，密封喷射腔3与旋转阑孔2相连接，保温护套7和加热线圈4 依次由外而内设置于密封喷射腔3的外部，端盖5设置于密封喷射腔3的顶部并分别设有 输气管9和输液管10，加热配套设备6与加热线圈4和密封喷射腔3相连接，超微喷嘴11 位于密封喷射腔3的侧壁，旋转阑孔2位于密封喷射腔3的外部，熔体经熔化后过热20 100°C并通过压力差作用从密封喷射腔3经由喷嘴11喷射成束，液束在旋转阑孔2定量分 割作用下形成均勻液段，为后续的形成均勻颗粒提供前提准备。所述的加热线圈的加热温度为60 400°C间，表面承受功率为3. 5 5. 0瓦/平方厘米。所述的加热线圈4外部设有加热配套设备6加以控制，该加热配套设备6包括热 电偶和温度控制器，其中热电偶固定设置于密封喷射腔的熔体3内部以监测其实时温度 并输出感应信号至温度控制器，温度控制器输出控制信号至加热线圈4从而实时控制熔体温度。所述的超微喷嘴11为单孔或多孔，直径范围在100 IOOOym之间，深径比为 0. 5 10。所述的旋转阑孔2与密封喷射腔3的配合缝隙为5 30 μ m ；转速应在100 1500rpm之间；基于密封材料物性和制粒物料的热力学性能(如热膨胀系数等)，物料的熔 点应在室温至250°C之间。所述的密封喷射腔3设有惰性气体保护装置，该惰性气体保护装置包括气瓶、输 气管9、气阀32、压力表和差压变换器33，其中气瓶依次与气阀32、压力表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球形微粒的制备装置，包括：电动机、旋转阑孔、密封喷射腔、端盖、压力传感器、保温护套、加热线圈和加热配套设备，其特征在于：旋转阑孔固定设置于电动机的输出轴上，密封喷射腔与旋转阑孔相连接，保温护套和加热线圈依次由外而内设置于密封喷射腔的外部，端盖设置于密封喷射腔的顶部并分别设有输液管和输气管，加热配套设备与加热线圈和密封喷射腔相连接，超微喷嘴位于密封喷射腔的侧壁，旋转阑孔位于密封喷射腔的外部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张曙光，李毅斌，李建国，胡庆周，
申请(专利权)人：上海交通大学，深圳市英唐智能控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]