[发明专利]一种离心辅助等离子雾化的金属粉末制备设备与方法

说明书

本发明属于粉末冶金领域，公开一种离心辅助等离子雾化的金属粉末制备设备与方法，用以解决单一雾化机制导致的粉末孔隙率高和细粉产率低的问题。该设备包括：加速箱、雾化仓和粉末收集装置；加速箱水平设在雾化仓一侧，与雾化仓相连通，雾化仓底部与粉末收集装置相连通。加速箱内的第一加速转筒和第二加速转筒水平设在箱体底部，构成V型放料区，金属线材放置在V型放料区，金属线材的正上方设有可沿箱体上下移动的限位转筒，金属线材一端伸入雾化仓内，另一端连接推料装置。电机和传动装置设在箱体底部，传动装置的两个输出轴连接两个加速转筒，其输入轴连接电机。雾化仓侧壁设有等离子炬，等离子炬连接压气装置，雾化仓外侧设有水冷系统。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种离心辅助等离子雾化的金属粉末制备设备与方法。

背景技术

目前，雾化法制备的金属粉末是热等静压、增材制造、金属注塑成型等工艺的主要原料，用于上述工艺的原料粉体需要具有球形或近球形的形貌，较细的尺寸，较好的流动性，较低的杂质含量，以满足充型能力和最终零件性能的要求。目前，球形金属粉末的主要制备方法是气体雾化和离心雾化。

气体雾化的雾化能量主要来自于高速气体的动能，这样就增加了气体与金属液体的接触频率，使得粉体中含有气孔，而气孔残留在零件中就会显著降低成型件的疲劳等力学性能。离心雾化的雾化能量主要来自于离心力，因而气体不占据显著贡献，因此具有较高的致密度和较好的表面光洁度。然而，离心雾化(如等离子旋转电极雾化法)，其雾化后粉体平均粒度与金属熔体的表面张力、密度、熔池直径和雾化转速有关，而表面张力、密度和熔池直径对于一个稳定的离心雾化过程均是定值，因而实际粉体平均粒度主要与转速有关，转速越高，则得到粉末越细。

以目前工业常用的钛合金为例，激光选区增材制造和金属注塑成型等技术所需要的球形粉末粒度通常小于50μm，以下将粒度为d＜50μm的粉末称为细粉，而气体雾化法的细粉收率为30wt％，且气体雾化法的气孔问题较难根除。对于等离子旋转电极法，目前商用技术的极限转速在30000rpm左右，该技术下的上述钛粉细粉收率通常<15wt％，这使得该法生产钛粉的产率较低，成本较高。

因此，就现有技术来讲，存在雾化制粉的孔隙率高和细粉收率低的问题。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种离心辅助等离子雾化的金属粉末制备设备，解决了单一雾化原理的设备在生产中存在的问题，在大幅度提高金属粉体雾化效率和细粉收率的同时，降低了粉末孔隙率，进而提高了球形粉末的质量，降低了金属细粉的生产成本。本发明还提供一种离心辅助等离子雾化制备金属粉末的方法，具体的说明了本发明的离心辅助等离子雾化的金属粉末制备设备的具体操作步骤和工艺参数选择，最终得到较好的细粉收率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

本发明提供的一种离心辅助等离子雾化的金属粉末制备设备，包括：加速箱、雾化仓和粉末收集装置；所述加速箱水平设置在所述雾化仓的一侧，且所述加速箱与所述雾化仓相连通，所述雾化仓的底部通过排料通道与所述粉末收集装置相连通；所述加速箱包括箱体、推料装置、电机、传动装置、第一加速转筒、第二加速转筒和限位转筒；所述第一加速转筒和所述第二加速转筒水平设置在所述箱体的底部，且所述第一加速转筒和所述第二加速转筒的上表面构成V型放料区，所述V型放料区内放置有金属线材；所述金属线材的正上方设有所述限位转筒，所述限位转筒设置于所述箱体上，所述限位转筒可沿所述箱体上下移动；所述金属线材远离所述雾化仓的一端设置有推料装置；所述电机和所述传动装置设置在所述箱体的底部，所述传动装置包含两个输出轴，两个所述输出轴分别连接所述第一加速转筒的转轴和所述第二加速转筒的转轴，所述传动装置的输入轴连接所述电机；所述雾化仓的侧壁上设置有等离子炬，且所述等离子炬的喷口朝向所述金属线材的伸入所述雾化仓的一端的端面，所述等离子炬的进气口连接有压气装置，所述雾化仓的外侧沿雾化仓的外表面设置有水冷装置。