[发明专利]一种降低水雾化制备金属粉末过程中氧含量的装置和方法

说明书

所属领域

本发明涉及粉末冶金领域，特别是一种通过水雾化中间包的改进而实现复合脱氧从而降低水雾化金属粉末氧含量的方法及装置。

背景技术

雾化法是一种制备金属制粉的常用方法，该方法采用水或惰性气体击碎金属或合金熔体而制得粉末。雾化法主要分为气雾化和水雾化。气雾化是主要制备全球形金属粉末的方法，气雾化中间包处在大气环境下，而其雾化室处于惰性气体环境下，制备过程中金属或合金熔体不易被氧化，制备的金属粉末氧含量低，约为120ppm。

水雾化以水作为雾化介质，由于水的热容比气体大得多，对金属液滴的冷却能力强，所以水雾化制取的金属及合金粉末其粉末颗粒形状为不规则状，具有良好的压缩性和成型性，是制造粉末冶金零件极重要的原料。而且水雾化介质是水，其运行成本和设备投资都比气雾化低，水雾化金属及合金粉末的产量是气雾化金属及合金粉末产量的10倍多。传统的水雾化设备（专利号：CN99254400.9）的水雾化中间包出水口是直接与雾化室的喷嘴连通的，当金属或合金熔体倒入水雾化中间包时，立即从水雾化中间包出水口流出。由于水雾化中间包处在大气环境下使金属或合金熔体受到大气的氧化，生成的氧化物在水雾化制粉过程中进入金属粉末，使制得的金属粉末氧含量大致在3000ppm，比气雾化制得金属粉末的氧含量高很多。水雾化金属粉末的高氧含量直接影响了粉末颗粒表面的光滑程度，致使其流动性差。水雾化金属粉末中的氧主要以氧化物的形式存在，这些氧化物比纯铁硬得多，在成型时容易划伤模具，而且在烧结时，氧化物被高温还原，是产品的孔隙增多，制品严重脱碳，金相组织变坏，影响产品的性能。而现有水雾化制备金属粉末除氧的主要方法是对金属粉末进行还原，该还原过程只将金属粉末表面的氧化部分还原，其内部的氧化物很难被还原，这不仅增加了时间成本，而且实际的还原效果并不理想。因此如何更有效地降低水雾化金属粉末的氧含量成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种降低水雾化制备金属粉末过程中氧含量的装置和方法，它是一种能通过控制水雾化中间包出水口的闭合实现对金属或合金熔体进行复合脱氧的新思路。

实现本发明目的的技术解决方案为：本发明的一种降低水雾化制备金属粉末氧含量的装置，包括热电偶测温装置，可控温塞棒，加热装置，中间包出水口，水泵，雾化室，温控装置，电动缸，喷嘴，水雾化中间包，电动缸驱动横梁，连杆，支架，补偿导线。其中雾化室的外侧通过支架固定有电动缸，电动缸的上端通过连杆固定在电动缸驱动横梁一端，可控温塞棒固定在电动缸驱动横梁另一端，可控温塞棒位于雾化室上方，热电偶测温装置装在中空的可控温塞棒的内部，热电偶测温装置通过补偿导线与温控装置连接；雾化室上端固定有水雾化中间包，水雾化中间包下端设有中间包出水口，水雾化中间包外侧安装有加热装置；中间包出水口下方固定有喷嘴，喷嘴通过导管与雾化室外的水泵连接。

本发明的一种降低水雾化制备金属粉末氧含量的方法，具体步骤如下： 

步骤一，金属或合金熔体的熔炼：根据所需制备的金属粉末的成分设计各组分质量进行配比，加热熔融获得金属或合金熔体。

步骤二，复合脱氧：电动缸驱动横梁下移，可控温塞棒随之下移，中间包出水口关闭，从水雾化中间包上方加入熔炼好的金属或合金熔体，而后从水雾化中间包上方加入复合脱氧剂进行复合脱氧。

步骤三，水雾化制粉：电动缸驱动横梁上移，可控温塞棒随之上移，中间包出水口打开，进行水雾化制粉。

步骤四，金属粉末的烘干、筛选：对制备的金属粉末进行烘干，而后进行筛选。

步骤五，金属粉末的还原：将筛选后的金属粉末在一定温度下，采用分解NH₃的方式进行还原。

步骤六，将还原的金属粉末进行破碎、筛选，制得成品金属粉末。

本发明复合脱氧的原理为：