[实用新型]用于高温金属粉体球化的高频等离子加热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高频感应等离子体技术领域，特别是一种用于高温金属粉体球化的高频等离子加热器。

背景技术

金属与合金件的3D打印快速成形技术，是未来近净成形技术的主要发展方向之一。同时，3D打印技术的发展对基础材料粉末的粒度和形貌也提出了更高的要求，该技术要求粉末流动性好、松装和振实密度高，传统制粉技术制备的粉末形状不规则、流动性差，难以满足3D打印技术要求，而纯度高、球形化比例高，流动性好，晶粒度适当的球形粉末可以很好的满足这一要求，因此，粒度微细、可控的高纯球形金属或合金粉末的制备技术与专用装备成为新材料与装备的主要发展方向。

球形粉末的制备方法主要分为物理法和化学法。其中，物理法制备的球形粉末结构致密、松装密度高。主要包括雾化法和等离子体法。液相法制备球形粉末主要包括喷雾热分解法、羰基法和溶胶凝胶法等。

雾化法是以快速运动的流体(雾化介质)冲击或以其他方式将金属或合金液体破碎为细小液滴，继之冷凝为固体粉末的球形粉末制备方法。雾化法生产效率高，成本低，是生产完全合金化粉末的很好的方法，广泛应用于低熔点的金属及合金粉末的制备。但该方法制得的粉末现状复杂，难以制得粒径＜20μm的微细粉末，难以得到高的球形化比例，且不适合高熔点金属的制备。

喷雾热分解法是按化学计量比配制所需金属盐溶液并作为前驱体，经雾化形成细小液滴通过载气携带进入高温反应炉中，在高温环境下液滴瞬间溶剂蒸发、溶质沉淀并干燥，同时金属盐热分解，经收集系统得到所需粉末颗粒。该方法工艺简单、成本低，在氧化物粉末、陶瓷粉末、金属复合材料、纳米复合粉末的制备领域得到广泛应用，但该方法属化学制作方法，存在较严重的污染问题，且同样不适合于高温金属或合金球形粉末的制备。

溶胶-凝胶法(Sol-Gel)是将酯类化合物或金属醇盐溶于有机溶剂中形成均匀的溶液，然后经过水解、缩合化学反应形成溶胶，再经干燥和煅烧等处理工艺制成所需材料。

羰基法是利用羰基物的热离解的过程来制取金属粉末，适用于过渡族金属(Fe、Co、Ni)及高溶点金属(Cr、W、Mo)粉末的制备，制备的粉末粒度细小均匀，具有很高的纯净度，但容易出现严重的团聚问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供用于高温金属粉体球化的高频等离子加热器，可以融化高熔点的金属或合金材料；骤冷速度高；产品无团聚；拥有更长的反应区停留时间；产物粒径分布均匀、球化率高。

本实用新型的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

用于高温金属粉体球化的高频等离子加热器，包括感应线圈、放电约束管、中心气约束管、外环旋气件、中心旋气件、喷粉管密封紧固座、高压水冷喷粉管、法拉第笼和喷嘴；其中，法拉第笼为中空圆柱结构；法拉第笼作为加热器外壳轴向竖直放置；外环旋气件水平固定安装在法拉第笼上表面的中心位置；中心旋气件水平固定安装在外环旋气件的上表面；喷粉管密封紧固座固定安装在中心旋气件的上表面；中心气约束管为中空圆柱状结构；中心气约束管竖直固定安装在法拉第笼轴心处，且中心气约束管的顶端伸出法拉第笼与外环旋气件连接；放电约束管为中空圆柱形结构；放电约束管沿轴向固定安装在法拉第笼轴心处；高压水冷喷粉管为中空管状结构，高压水冷喷粉管从顶部依次穿过喷粉管密封紧固座、中心旋气件、外环旋气件和中心气约束管，伸入放电约束管；感应线圈固定安装在放电约束管的外部；喷嘴固定安装在法拉第笼下表面的中心。

在上述的用于高温金属粉体球化的高频等离子加热器，所述放电约束管的底端与喷嘴连接；放电约束管的顶端与外环旋气件连接；感应线圈等距同轴缠绕在放电约束管的外部。

在上述的用于高温金属粉体球化的高频等离子加热器，所述感应线圈为中空结构，中空部分为循环冷却水通道。

在上述的用于高温金属粉体球化的高频等离子加热器，感应线圈的上外壁浇注树脂套；树脂套的内壁与放电约束管的外壁形成环形冷却水通道。

在上述的用于高温金属粉体球化的高频等离子加热器，树脂套内壁与放电约束管外壁的间距为2-6mm。

在上述的用于高温金属粉体球化的高频等离子加热器，所述喷嘴内部开口的水平截面积与放电约束管的水平截面积之比不小于

在上述的用于高温金属粉体球化的高频等离子加热器，中心气约束管的下表面与感应线圈第一匝的上端面平齐；高压水冷喷粉管的下表面位于感应线圈第一匝和第三匝之间。