[发明专利]一种CO2气体保护的金属粉末制备装置及方法

说明书

本发明涉及一种CO₂气体保护的金属粉末制备装置及方法，该项发明可应用于金属粉末雾化制备，属于金属粉末制备技术领域。CO₂气体保护的金属粉末制备装置及方法是利用CO₂密度大于空气的特性，将CO₂气体保护应用到金属熔炼、雾化、选分整个金属粉末制备过程中，对金属熔炼、雾化和选分起到很好的抗氧化保护作用，较传统使用的预抽真空充氮气、氩气等有更好的保护效果，且操作简单、成本更低，生产效率高。

技术领域

本发明涉及一种CO₂气体保护的金属粉末制备装置及方法，该项发明可应用于金属粉末雾化制备，属于金属粉末制备技术领域。

背景技术

目前金属粉末常用的雾化方法如气雾化、离心雾化、超声雾化等，其雾化气氛保护都是通过将雾化炉经罗茨泵，真空泵抽真空到达一定真空度后，再充惰性气体(氮气、氩气、氦气等)使雾化环境氧含量降到一定值，来实现金属粉末制备过程中防氧化保护。如中国专利CN105880612A公开了一种增材制造用活性金属粉末的制备方法，是利用无坩埚惰性气体雾化制备技术，该方法首先将熔炼室和雾化室预抽真空处理，然后冲入氩气或氦气保护，在熔炼室将活性合金棒利用高频感应线圈熔化棒料以形成连续的合金液流，最后采用高压雾化喷嘴对所述合金液流进行惰性气体雾化制成粉末。中国专利CN103894617A提出利用上、下两个真空罐体，上罐体为真空熔炼室，下罐体为真空雾化室，在熔炼、雾化过程中冲入惰性气体氮气、氩气或氦气，来雾化生产FeCoTaZr的装置和方法。但该方法存在明显缺点是生产效率低不能连续进行雾化，每次雾化都要重复进行抽真空充惰性气体的工序，且雾化设备复杂操作不方便投资成本高，真空系统检测维修时间长费用大。

发明内容

本发明的目的在于，解决已有技术的不足，提出一种CO₂气体保护的金属粉末制备装置及方法，实现金属粉体非真空CO₂惰性气体保护雾化制备。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种CO₂气体保护金属粉末制备装置，该装置包括熔炼室、气体堰流区、熔炼炉、中间包、雾化器、熔炼室进气口、电磁阀、CO₂气源、雾化室、雾化室进气口、自动加料机构、CO₂浓度检测仪、氧含量分析仪、熔炼室堰流区气体出口、气动蝶阀、CO₂二次利用收集罐、雾化室出气口、气体输送泵、粉末收集器、送粉器、选分设备等。装置熔炼室带有气体堰流区和熔炼室进气口，熔炼室外人员操作空间安装有CO₂浓度检测仪，熔炼室堰流区气体出口处安装氧含量分析仪。熔炼室内均布安装2-4个熔炼炉，熔炼炉上部安装有自动加料机构,熔炼炉下方装有中间包，中间包底部安装有导流管和流嘴将金属熔液送到下方雾化器上，雾化器外侧有与熔炼室相连的雾化室，雾化室带有雾化室进气口和雾化室出气口。熔炼室进气口和雾化室进气口通过管路和电磁阀与CO₂气源相连。雾化室出气口和熔炼室堰流区气体出口通过气动蝶阀、气体输送泵和管路与CO₂二次利用收集罐相连。雾化室通过气动蝶阀和管路与粉末收集器相连，粉末收集器下方通过送粉器与选分设备相连，且CO₂二次利用收集罐通过气动蝶阀与选分设备相连。

上述CO₂气体保护金属粉末制备装置是将CO₂气体保护应用到金属熔炼、雾化、选分整个金属粉末制备过程中。

所述的熔炼室带有气体堰流区，来控制熔炼室内CO₂气体保护面在一个相对稳定区间内，当有持续CO₂从熔炼室底部熔炼室进气口注入时，多余气体会从气体堰流区溢出并经熔炼室堰流区气体出口通过气体输送泵送到CO₂二次利用收集罐中。

所述的熔炼炉为感应加热炉或电阻加热炉，且熔炼室内均布安装2-4个熔炼炉，熔炼炉上部安装有自动加料机构，实现多个熔炼炉交替加料、熔炼和浇注，达到连续雾化制粉目的。