等离子旋转电极制粉机组制造技术

本实用新型专利技术属于粉末冶金技术领域中的等离子旋转电极制粉机组，其包括：用于固定作为阳极棒的被加工金属棒材并驱动阳极棒高速旋转和逐步进给的旋转进给机构；用于球形粉成型的真空炉；用于对真空炉抽真空的真空机组；作为引弧阴极并建立弧光使阳极棒溶化的等离子枪装置；为整个机组提供动力的电源；旋转进给机构位于真空炉一侧外，等离子枪装置位于真空炉另外一侧内；真空机组与真空炉内通过抽风管道连通，真空炉炉体双层夹层结构，夹层内通有冷却循环水。该装置优点是可制取金属完美球形粉末的成品率可达到９７％，而且不受任何微量元素的污染。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及粉末冶金
，特别是一种制取完美球形微 珠粉末的生产装置，尤其能完成高熔点、难熔金属的球形粉体制取。
技术介绍
目前，公知的金属球形粉体制取由气体雾化，水体雾化等方式生产，前两者生产方式制取金属完美球形粉体的成品率为10%-12%左 右，球体有空心状态出现且不能完全分选， 一般情况下都会对所制备 的材料微量污染，改变其化学性能。根据检索，利用等离子技术为大批量生产纳米金属粒子而设计的金属粉末的加工i殳备，主要结构为在内衬耐高温材料的壳体的上部安 置有等离子枪，对应地下部安置有装盛金属液体的坩锅，同时壳体还 开口连接有粒子控制器，如中国专利申请01246486.4。其需要将 金属在预先融化，而且制备的金属球形形状不够完美。还有一种对于 由钛等有色金属或者碳的单质构成的条形件(条状、线状，板状，管 状等)母材进行粉末化的方法(中国专利申请200510092164.2 ),基本工艺特点是用等离子体喷射器加热，使得包含在母材中的杂质被 分解气化或者熔渣化，再进行分离处理，同时使母材变换为等离子体 状态，接着，利用高压空气喷吹被等离子化的母材使其在等离子体状 态下放出能量，从而使母材成为具有微细粒度的金属粉末。
技术实现思路
本技术目的是提供一种等离子旋转电极制粉机组，保持金属 化学性能不改变，同时提高制取金属完美球形粉体的制成成品率和制 成成品的洁净度。具体地说，等离子旋转电极制粉机组，其包括用于固定作为阳 极棒的被加工金属棒材并驱动阳极棒高速旋转和逐步进给的旋转进给机构;用于球形粉成型的真空炉；甩于对真空炉抽真空的真空机组； 作为引弧阴极并建立弧光使阳极棒溶化的等离子枪装置；为整个机组 提供动力的电源；旋转进给机构位于真空炉一侧外，等离子枪装置位 于真空炉另外一侧内；真空机组与真空炉内通过抽风管道连通，真空 炉炉体双层夹层结构，夹层内通有冷却循环水；在真空炉2底部装有 收料机构，该收料机构为两个串联的截止阀。收料时先打开靠近真空 炉体上部的截止阀使粉体流进串联截止阀的中间空余部分,然后关闭 上部截止阀，避免破坏真空炉体的真空环境，再打开下部截止阀将粉 体放人周转料桶内。等离子枪装置为转移弧式等离子枪，功率达56~100KW，电流 1400-2000A，电压50 60V。采用转移弧式等离子枪作为热源，在阴 极和阳极之间使氩气电离建立起弧光，由带电弧的离子化气体构成等 离子体，弧光转移后，变为阴极，被融化的棒料为阳极，转移大电流， 使阳极溶化。在阳极棒与真空炉之间装有耐高温材料制成的V型动密封圈。 特殊设计的V型动密封圈，采用耐高温的进口硅橡胶，采用纳米级特种配合剂，提高主体材料的耐热性，降低主材料的干摩擦系数，增 大主体材料的散热性，采用特种工艺加工而成，这种特制的动密封特殊圈，极端情况可以连续运行24小时，解决了多年影响国内同类设 备研制的关键技术。所述的真空机组由机械泵、罗茨泵、扩散泵组合运行。使用机械 泵、罗茨泵、扩散泵组合运行，工作开始前将炉体内的空气抽出，保 证氩气的纯度，使在高温液态下的易氧化的合金液体不被氧化，使其 保持原有的化学成分及物理性能，其真空度保持在310-3 (10的负3 次方)Pa的工作环境中。所述的旋转进给机构包括高速电机、电刷、进给原料棒材构成的阳极棒以及减速机构和进给丝杠；高速电机通过联轴器与电刷连接， 阳极棒固定在电刷轴上；电刷底部通过螺纹与丝杆连接，丝杆另外-端与减速机构输出轴连接。棒料给进机构采用了防棒料抖动机构，其 结构是架i爻一种三棍式支架，安装三个沿棒料呈径向分布小轮将阳极 棒夹持，其边缘刚好切于阳极棒。旋转进给机构主要作用是高旋转并 将原料棒材按工艺进度要求稳步推进，使其按要求在控制状况下溶 化。电刷的功能是将电刷与主轴紧密连接并产生摩擦，通过屯刷与主轴的摩擦接触将1400-2000A的大电流(5040V电压)传导到电极阳极棒料的电流，通过阳极棒传递到阳极棒料的端头，使其与炉体内 的锡级(阴极)通过氩气连接产生氩弧，熔化阳极棒料。在炉体内其 他工作环境不变的前提下，电流越大，弧光越强，熔化温度越高。 电刷为四排/v个电刷采取排列式结构安装布置，同时电刷与主轴外壳连接采取了弹簧连接定压。通过加大电刷的数量的方法，使设计电流增加了一倍，达到2000A,实现了将强大电流转化为氩弧能的转 变，使本项目热源的最高温度达到3600度，比其他厂家2200度的最 高温度高了 1400度。将电刷的材料由原来采用95铜改为42铜(石 墨渗铜)实现了电刷与阳极棒的软摩擦,在不影响电刷导电的情况下， 减少了电刷的硬摩擦损耗，增加了电刷工作时间，降低了成本。对电刷与主轴外壳连接采取了弹簧连接定压地方法,保证了电流 不断的通过主轴传导阳极棒料。制粉设备的传递是通过原料电极棒的 导电能力实现的。在整个电流系统，原料棒材作为阳极暴露在外部， 阴极是引弧装置中作为阴极的钨阴极。本技术优点是提供的一组金属成套制粉(微珠)装置，该装 置可制取金属完美球形粉末的成品率可达到97%，而且不受任何微 量元素的污染。特别是能制取其它工艺所不能完成的，高熔点金嵐铌、 钨、钼、钛、铍、钽及其合金材料的微珠球形粉体材料，对航空、航 天、核工业提供必备的材料。附图说明图1为本技术结构示意图。具体实施方式如图所示的一种等离子旋转电极制粉机组，其包括用于固定作 为阳极棒的被加工金属棒材并驱动阳极棒高速旋转和逐步进给的旋 转进给机构l;用于球形粉成型的真空炉2;用于对真空炉2抽真空 的真空机组3;作为引弧阴极并建立弧光使阳极棒溶化的等离子枪装置4;为整个机组提供动力的电源5;旋转进给机构1位于真空炉2 一侧外，等离子枪装置4位于真空炉2另外一侧内；真空机组3与真 空炉2内通过抽风管道连通，真空炉2炉体双层夹层结构，夹层内通 有冷却循环水；在真空炉2底部装有收料机构，该收料机构为两个串 联的截止阀。等离子枪装置4为转移弧式等离子枪，功率达56-IOOKW，电流1400 2000A，电压50 60V。在阳极棒与真空炉之间装 有耐高温材料制成的V型动密封圈11。真空机组由机械泵、罗茨泵、扩散泵组合运行。旋转进给机构1包括高速电机7、电刷9、进给原料棒材构成的 阳极棒10以及减速机构6和进给丝杠13;高速电机7通过联轴器8 与电刷9连接，阳极棒10固定在电刷9轴上；电刷9底部通过螺纹 与丝杆13连接，丝杆13另外一端与减速机构6输出轴连接。棒料给 进机构结构采用了放防棒料抖动机构，其结构是架设一种三棍式支 架，安装三个沿棒料呈径向分布小轮将阳极棒夹持，其边缘刚好切于 阳极棒，三棍式支架两端分别固定在电刷和真空炉体外壳之间。电刷 9为四排/V个电刷采取排列式结构安装布置，荷时电刷与主轴外壳连 接采取了弹簧连接定压。本技术工作原理转移的弧式等离子枪作为热源，在阴极和 阳极之间使氩气电离建立起弧光极端温度达到3600度，使高速旋转 (5000~20000转/分)的阳极棒料头融化，融化的合金原料通过高速 旋转在离心力作用下，金属熔液沿切线方向喷射出来形成微滴，受到 高速氩气流的强制对流冷却，液滴快速凝固成粉末，所得粉末为球形。生产过程中。炉体先抽成真空体，后注人氩气，氩气的作用一是电离 成本文档来自技高网...

【技术保护点】
等离子旋转电极制粉机组，其特征是包括：用于固定作为阳极棒的被加工金属棒材并驱动阳极棒高速旋转和逐步进给的旋转进给机构（１）；用于球形粉成型的真空炉（２）；用于对真空炉（２）抽真空的真空机组（３）；作为引弧阴极并建立弧光使阳极棒溶化的等离子枪装置（４）；为整个机组提供动力的电源（５）；旋转进给机构（１）位于真空炉（２）一侧外，等离子枪装置（４）位于真空炉（２）另外一侧内；真空机组（３）与真空炉（２）内通过抽风管道连通，真空炉（２）炉体双层夹层结构，夹层内通有冷却循环水；在真空炉（２）底部装有收料机构，该收料机构为两个串联的截止阀。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建利，
申请(专利权)人：张建利，
类型：实用新型
国别省市：61[中国|陕西]