[发明专利]一种逐液滴离心雾化法高效制备低熔点球形金属粉末的装置及方法

说明书

本发明提供一种逐液滴离心雾化法高效制备低熔点球形金属粉末的装置及方法。装置包括壳体、设置于壳体内的坩埚和粉末收集区，其特征在于：转盘为镶嵌式结构，主体选择导热性较差的材料，雾化平面选择与液滴的润湿角小于90°的金属材料，在转盘轴线上增加通气孔提高圆盘转动时的稳定性，转盘外设有感应加热线圈。本发明结合脉冲微孔喷射法和离心雾化法，配合转盘结构并对转盘表面感应加热，从而使金属液突破了传统熔融金属的分裂模式，实现了只有当雾化介质为水溶液或有机溶液时才能实现的纤维状分裂方式，在超微细化方面取得飞跃进步，制得圆球度高、有良好流动性和铺展性、无卫星滴的符合使用要求的低熔点超微细金属球形粉末。

技术领域

本发明属于超细球形微粒子制备技术领域，具体而言，尤其涉及一种利用逐液滴离心雾化法高效制备低熔点球形金属粉末的装置及方法。

背景技术

球形金属粉末作为一种重要的工业原料，在3D打印、电子封装、半导体集成电路、新能源等领域得到了广泛的应用。随着设备微型化、高精度的发展，上述领域对球形粉末及其制备技术提出了更高的要求，特别是金属粉末快速成型领域。

目前全球对金属材料进行3D打印的需求十分迫切，如不锈钢、钛合金、镍基合金、银和金等，但目前这些打印技术还未能得到快速发展，其中金属粉末制备技术成为制约3D打印技术发展的关键问题之一。3D打印技术要求金属粉末需满足粒径细小、粒度分布窄、球形度高、易铺展、流动性好和松装密度高等性能。但国内所用粉末大部分都依赖进口，远远无法满足3D打印的要求。因此，探索一种制备效率高、粉末质量高的超微细金属球形粉末的制备方法意义重大。

目前国内外生产球形金属粉末的方法主要有：雾化法和近几年新兴的脉冲微孔喷射法。雾化法制得的粉末粒径分布宽，必须经过多次筛选才能得到满足要求的粉末，成品率低；雾化粉末中含有大量的卫星滴，使其流动性和铺展性下降；此外，在传统离心雾化过程中，当熔体温度及转速过高时，熔体极易发生侧滑，严重影响雾化效率。脉冲微孔喷射法制得的粉末虽然球形度高，粒径均一，但是该方法制备小粒径粒子时效率不高，且应用范围受到限制。

因此，这两种方法生产的粉末都无法满足要求，研发一种制备效率高、粉末质量高的超微细金属球形粉末的制备方法意义重大。

发明内容

根据上述提出的3D打印用金属粉末制备过程中存在的流动性及铺展性差、成品率低、效率低等问题，而提供一种逐液滴离心雾化法高效制备低熔点球形金属粉末的装置及方法。本发明主要结合脉冲微孔液滴喷射法和离心雾化法两种方法，同时对转盘进行结构设计，且对圆盘表面进行感应加热，从而使熔融金属液突破了传统熔融金属的分裂模式，实现了只有当雾化介质为水溶液或有机溶液时才能实现的纤维状分裂方式，与现有的离心雾化技术相比较，这种线状分裂模式下雾化得到的粉末在超微细化方面可取得飞跃进步，从而可以制备得到粒径非常小、粒径分布区间窄且可控、圆球度高、有良好流动性和铺展性、无卫星滴、雾化效率高、细粉收得率非常高的符合3D打印使用要求的超微细金属球形粉末。

本发明采用的技术手段如下：

一种逐液滴离心雾化法高效制备低熔点球形金属粉末的装置，包括壳体、设置于所述壳体内的坩埚和粉末收集区，所述粉末收集区置于所述壳体的底部，所述坩埚置于所述粉末收集区的上部，所述坩埚上设有与设置在所述壳体外部的压电陶瓷相连的传动杆，所述传动杆的下端对着所述坩埚底部的中心孔，所述中心孔底部装有带小孔的垫片；所述坩埚内部设有热电偶，所述坩埚外部设有环形电阻加热器；

所述壳体上设有伸入于所述坩埚内的坩埚进气管，所述壳体的侧壁上还设有与所述坩埚相连通的机械泵和扩散泵，所述壳体上还设有腔体进气口和腔体排气阀；

所述粉末收集区包括设置在所述壳体底部的收集盘和设置于所述收集盘上方的与电机相连的用于雾化金属粉末液滴的转盘；其特征在于：