本发明专利技术公开了一种球形金属粉末的超声雾化制备装置及制备方法。所述球形金属粉末的超声雾化制备装置包括雾化室，设在雾化室内的金属棒料，设置在金属棒料侧上方的等离子弧发生系统，所述金属棒料装在一超声振动系统上，该超声振动系统设置在一旋转升降机构上；所述金属棒料的侧下方设有粉末收集缸。所述方法包括以下步骤：1）安装金属料棒；2）雾化室抽真空后再充惰性气体；3）利用等离子弧轰击金属料棒；F）旋转升降机构旋转金属料棒；G）超声振动系统振动金属料棒；H）金属料棒雾化成金属液滴，飞离金属料棒，凝固成金属粉末。本发明专利技术可以制备任意成分球形金属粉末，并且金属粉末粒径细小、粒度分布窄。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。所述球形金属粉末的超声雾化制备装置包括雾化室，设在雾化室内的金属棒料，设置在金属棒料侧上方的等离子弧发生系统，所述金属棒料装在一超声振动系统上，该超声振动系统设置在一旋转升降机构上；所述金属棒料的侧下方设有粉末收集缸。所述方法包括以下步骤：1）安装金属料棒；2）雾化室抽真空后再充惰性气体；3）利用等离子弧轰击金属料棒；F）旋转升降机构旋转金属料棒；G）超声振动系统振动金属料棒；H）金属料棒雾化成金属液滴，飞离金属料棒，凝固成金属粉末。本专利技术可以制备任意成分球形金属粉末，并且金属粉末粒径细小、粒度分布窄。【专利说明】
本专利技术涉及金属粉末材料的制备
，具体为。
技术介绍
金属粉末作为一类重要的工业原料，在通讯、电子、汽车、航空航天等领域的应用日益扩大。随着金属注射成型、热喷涂、金属快速成形、电子表面贴装等技术的发展，对金属粉末材料的粒度、纯净度、形貌等方面的性能要求逐渐提高，进而推动粉末制备技术朝着窄粒度、低氧含量、高效率、低成本的方向发展。目前制备金属粉末的主要方法有:机械粉碎法、等离子旋转电极法和气雾化法等。机械粉碎法是利用金属之间的相互运动所产生的挤压和切应力使大块金属得以粉碎的方法，通常适用于脆性金属材料粉末的制备，而且制备的粉末为不规则形状。等离子旋转电极法是利用等离子束将金属料棒熔化，在高速旋转状态下，金属熔液受到离心力和液体表面张力的双重作用，被破碎成液滴飞离金属料棒，冷凝成球形金属粉末。由于受到金属料棒旋转转速的限制，所制备的金属粉末粒径一般大于100 μ m。气雾化法是生产金属粉末的主要方法之一，是利用高速气流将液态金属流破碎成小液滴并凝固成粉末的过程。气雾化法制备的金属粉末存在卫星颗粒，粒度分布宽，设备庞大，还要消耗大量气体，成本高。超声雾化是近年发展起来的一种新的雾化技术，是利用超声波定向压强，使液体表面产生有限振幅的表面张力波，形成隆起液面，在隆起的液面周围发生空化作用，使液体雾化成小液滴。中国专利申请CN201180053612.1公开了一种超声雾化设备，中国专利申请CN200980112649.X公开了一种超声雾化装置，中国专利申请CN201010122821.4公开了一种组合超声雾化装置，这三件专利都适用于各种溶液的雾化，但不适用于制备金属粉末。中国专利申请01140401.9公开了一种用于生产球形金属粉末的超声雾化制备方法装置，其基本原理是:将液态金属滴落在以超声频率振动的超声聚能器头部形成一薄液层，在超声振动作用下激起表面张力，形成细小液滴飞离成雾，冷凝成金属粉末。由于超声聚能器头部需要接触高温液态金属，将产生空化腐蚀，同时制备的金属粉末材料受到超声聚能器头部材料熔点的限制，目前这件专利涉及的超声雾化制备金属粉末方法和装置只能制备低熔点金属粉末，比如熔点不超过350°C的锡铅合金。
技术实现思路
针对现有球形金属粉末制备技术存在的上述问题，本专利技术旨在提供，该方法能制备任意成分球形金属粉末，并且金属粉末粒径细小、粒度分布窄。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是:一种球形金属粉末的超声雾化制备装置，包括雾化室，其结构特点是，还包括设在雾化室内的金属棒料，设置在金属棒料侧上方并可对金属棒料发射等离子弧的等离子弧发生系统，所述金属棒料装在一超声振动系统上，该超声振动系统设置在一旋转升降机构上。以下为本专利技术的进一步改进的技术方案: 作为一种具体的结构形式，所述等离子弧发生系统包括主电源、与主电源电连接的等离子枪，以及与主电源电连接的金属棒料；所述等离子枪的等离子弧发射端与金属棒料之间的距离为12mm?15_。进一步地，所述等离子枪包括枪体，设置在枪体等离子弧发射端的压盖，设置在枪体内的阴极；所述阴极与金属棒料之间设有等离子弧喷嘴；所述主电源包括一引弧电源、一高频电源和一高压电源；所述阴极与所述引弧电源、高频电源、高压电源、金属棒料顺次串接电连。为了及时冷却等离子枪，所述枪体上设有冷却水管。作为一种具体的结构形式，所述超声振动系统包括变幅杆、超声换能器和用于激励超声换能器的超声发生器；所述金属棒料安装在变幅杆上，该变幅杆安装在超声换能器上，由此，金属棒料上的熔化液体更容易被甩离，可以有效地提高金属粉粒雾化效率。进一步地，所述变幅杆的振幅大于20 μ m。所述雾化室通过一抽真空管与真空泵相连，所述雾化室与一惰性气体输送管连通；所述金属棒料的侧下方设有与雾化室连通的粉末收集缸。本专利技术还提供了一种利用上述的球形金属粉末的超声雾化制备装置制备球形金属粉末的方法，其包括如下步骤: I )、将金属棒料装在超声振动系统上； 2)、对雾化室抽真空； 3)、停止抽真空，然后向雾化室内充入惰性气体； 4)、在惰性气氛下通过等离子弧发生系统向金属料棒发射等离子弧，轰击金属料棒； 5)、开启旋转升降机构,使金属料棒旋转； 6)、开启超声振动系统使金属料棒产生超声振动； 7)、金属料棒表面熔化的金属液体在超声振动和旋转离心力的作用下雾化成金属液滴，飞离金属料棒，金属液滴在飞行时冷却凝固成金属粉末。进一步地，对雾化室抽真空至压强小于0.1Pa ;雾化室内充入惰性气体至压强大于0.1MPa ;所述金属料棒的旋转速度为Or/min?300r/min。进一步地，等离子弧发生系统向金属料棒发射等离子弧时，对金属料棒和等离子枪的阴极施加高压，产生等离子弧，轰击金属料棒；开启超声振动系统时先开启超声发生器，由超声发生器激励超声换能器，通过变幅杆引起金属料棒超声振动，该金属料棒的超声振动面的振幅大于20 μ m。本专利技术的球形金属粉末超声雾化方法的基本原理是:金属料棒在以超声频率振动的同时，利用等离子弧对金属料棒加热，当金属料棒表面升温到熔融态时，在超声振动的作用下激起表面张力波，当超声振动幅度达到一定时，金属液滴从波峰上飞离，经气体冷却凝固成金属粉末。以下对本专利技术做进一步的描述: 一种球形金属粉末的超声雾化制备装置，包括等离子弧发生系统、超声振动系统、真空泵和粉末收集缸。所述等离子弧发生系统包括等离子枪、金属料棒、旋转升降机构和高压电源。所述等离子枪包括阴极、喷嘴、枪体、气管、水管和压盖。所述金属料棒作为阳极。所述旋转升降机构实现金属料棒的旋转和升降功能。所述主电源包括高频电源、引弧直流电源和高压电源。所述高频电源和引弧直流电源通过导线与等离子枪阴极和喷嘴相连。所述高压电源通过导线与等离子枪和金属料棒连接。通过在等离子枪阴极和喷嘴之间施加高频电流和引弧直流电场，同时通入氩气，在两电场作用下，氩气电离并形成稳定的等离子弧。等离子弧通过喷嘴孔道吹向作为阳极的金属料棒，在高压电源的作用下，在等离子枪阴极与金属料棒之间产生二次等离子弧。此时切断高频电源和引弧直流电源。二次等离子弧轰击金属料棒，使金属料棒升温至熔融态。氩气经所述气管进入等离子枪内电离产生等离子体。冷却水经所述水管流经等离子枪阴极和喷嘴枪以冷却等离子枪各组件。所述压盖用于锁紧等离子枪的各组件。所述超声振动系统包括超声发生器、超声换能器和变幅杆。所述超声发生器将工频交流电转变为高频电磁振荡提供给超声换能器。所述超声换能器利用压电晶体的伸缩效应将高频电磁振荡转化为微弱的机械振动。所述变幅杆将超本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种球形金属粉末的超声雾化制备装置，包括雾化室（10），其特征在于，还包括设在雾化室（10）内的金属棒料（2），设置在金属棒料（2）侧上方并可对金属棒料（2）发射等离子弧的等离子弧发生系统，所述金属棒料（2）装在一超声振动系统上，该超声振动系统设置在一旋转升降机构上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周朝辉，张刚，王仑武，
申请(专利权)人：湖南航天工业总公司，
类型：发明
国别省市：
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