[发明专利]一种高纯度微细球形钛粉制备方法及其装置

权利要求书

1.一种高纯度微细球形钛粉制备装置，其特征在于，包括制粉炉（11），制粉炉（11）的上部区域为锥形体的制粉准备区（12），下部区域为倒锥形体的大粉末收集区，制粉炉的中部为成粉区（14），其形状为桶状结构，成粉区（14）的下部通过气体管道（17）连通小粉末收集区；

所述制粉准备区（12）的顶部为动密封装置（5），动密封装置（5）的上部为连续进料矫直系统（3），动密封装置（5）的下部为导向装置（4），所述导向装置（4）位于制粉准备区（12）内部，超音速氩气等离子炬（6）和高能电子枪（8）安装在制粉准备区（12）的锥面并穿过锥面伸入制粉准备区（12）内，超音速氩气等离子炬和高能电子枪共同作用于钛丝；

所述大粉末收集区的底部为大粉末收集设备（16），所述小粉末收集区包括旋风分离器（18），所述旋风分离器（18）一端连通气体管道（17），底部连通小粉末收集设备（20），上部连通过滤装置（21），所述过滤装置（21）上部连接真空装置（22）。

2.根据权利要求1所述的高纯度微细球形钛粉制备装置，其特征在于，所述制粉准备区（12）和成粉区（14）之间设有耐温隔板（10），耐温隔板（10）的中间部位开有通孔，其中心为雾化点（13）。

3.根据权利要求1所述的高纯度微细球形钛粉制备装置，其特征在于，所述超音速氩气等离子炬和高能电子枪上均设有调节功率、位置和角度的装置（7和9）。

4.根据权利要求1所述的高纯度微细球形钛粉制备装置，其特征在于，所述超音速氩气等离子炬（6）和高能电子枪（8）各为2-4把，以钛金属丝为中心，超音速氩气等离子炬（6）和高能电子枪（8）成均匀间隔排列。

5.根据权利要求1所述的高纯度微细球形钛粉制备装置，其特征在于，所述成粉区、大粉末收集设备和小粉末收集设备均装有水冷壁。

6.根据权利要求1所述的高纯度微细球形钛粉制备装置，其特征在于，该装置还可用于其它高熔点金属粉末的制备。

7.一种利用权利要求1-5任意一项所述的装置制备高纯度微细球形钛粉的方法，其特征在于，采用超音速氩气等离子炬和高能电子枪联合作用于钛丝，具体包括如下几个步骤：

1）对整个装置进行抽真空处理，然后用浓度不低于99.9%的高纯度氩气进行反复清洗，运行期间粉炉内压力为1.0-1.1 个大气压；

2）以钛丝作为制粉原料，通过连续进料矫直系统（3）实现钛丝连续进料、矫直任务；

3）钛丝通过动密封装置（5）进入制粉准备区（12），然后穿过导向装置（4），进入雾化点（13），同时开启超音速氩气等离子炬（6）对雾化点（13）进行预热；

4）保持超音速氩气等离子炬（6）运行，并开启高能电子枪（8），进行等离子体雾化制粉作业，钛丝前端到达雾化点（13）后，在超音速氩气等离子炬（6）射流和高能电子枪（8）的联合作用下迅速受热融化，同时雾化形成微小的液滴，液滴温度超过钛金属熔点150-400°C；

5）由步骤4）产生的液滴在成粉区（14）内冷却后，在成粉区（14）内逐渐冷却凝固，在表面张力的作用下形成球形度很高的钛金属粉末，通过成粉区底部的大粉末收集区进行较大粒径粉末的收集，较小粒径的钛粉被氩气带入旋风分离器（18）后气固分离，较小粒径的粉末被收集在小粉末收集区，没有被分离出来的粉末随同氩气一起进入过滤装置（21）经过粉末过滤之后的氩气可以排入大气或回收循环利用。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述钛丝的直径为1.0-10.0mm。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述高能电子枪（8）每把功率为1到20kW，单把超音速氩气等离子炬（6）功率范围为30到150kW。