[实用新型]一种制备金属粉末的装置

说明书

本实用新型提出一种制备金属粉末的装置，包括：离心装置，所述离心装置用于带动待制备金属高速转动；雾化室(5)，所述待制备金属位于所述雾化室(5)内，所述雾化室(5)为真空或者充有惰性气体；热源，所述热源能够发出聚焦能量，照射在所述待制备金属的表面。本实用新型解决了现有的旋转电极雾化制粉存在的电极转速过高、雾化室密封性较差以及制粉装置构造复杂、制造成本高和能耗大等问题。

技术领域

本实用新型涉及，更具体地，涉及金属粉末的制备技术。

背景技术

球形金属粉末材料在粉末冶金、金属表面工程等工业领域有着广泛的应用。近年来，金属3D打印技术迅速发展，对金属粉末原材料的需求比以往任何时候都更加迫切，同时对金属粉末的性能也提出了更高的要求。金属粉末的粒度及粒度分布、球形度，化学纯度等对3D打印金属的质量至关重要。金属粉末已成为当前金属3D打印技术发展的瓶颈，亟需开发新型、优质、经济的球形金属粉末的制备技术。

球形金属粉末制备主要是通过将金属熔化成为液体，然后再通过一定手段将液体金属分散成细微液滴(即，液体金属雾化)，细微液滴在表面张力作用下收缩成球形，球形液滴随后冷却凝固成为固态的球形金属粉末颗粒。按照液体金属雾化方式的不同，目前，球形金属粉末的主要制备方法有气雾化法(一种高纯3D打印增材制造金属合金粉末的制备方法CN106881464A、一种金属粉末制备装置及方法CN102689015A、制备金属及合金粉末用的气雾化装置及其粉末制备方法CN104550987A)、水雾化法(水雾化全球形金属粉末生产的喷射装置CN1857832A)、超声雾化法(球形金属粉末的超声雾化制备方法及装置CN1422718A)、离心盘雾化法(盘式雾化法制备金属粉末的装置CN1036918A)、旋转电极雾化法(旋转电极制造金属粉末气氛保护系统及其保护方法CN103071804A)，以及组合方法(球形低熔点金属粉末的生产方法CN101985177A、制造微细金属粉末的方法和装置CN1072622A、一种用于制备3D打印金属粉末的气雾化装置CN105618773A)等等。

气雾化是目前金属粉末的主要生产工艺。气雾化法采用高速气流将液体金属流破碎成小液滴进而得到金属粉末的过程。然而由于气流的扰动具有统计特征，因而气雾化法生产的金属粉末粒度分布较宽，球形度较差，另外，气雾化生产设备庞大、消耗惰性气体量大，成本较高。用水替代贵重的惰性气体雾化金属，可以提高雾化效率，降低生产成本，但水雾化法不适用于制造化学活性高的有色金属及其合金。

超声雾化和离心盘雾化是一种机械接触式的雾化方式，受超声头或离心盘材质的限制，通常仅用于制造低熔点金属粉末，而且会增加对金属粉末化学污染的风险。

旋转电极雾化是一种采用电弧加热棒状金属端部，同时金属棒作高速旋转，凭借离心力使液体金属破碎成细小液滴，进而凝固形成球形金属粉末。旋转电极雾化金属粉末的粒度通过电弧能量和金属棒(电极)转速等参数进行调整，获得的金属粉末粒度分布范围窄、球形度高，适用于制备各种金属粉末，是目前3D打印用球形金属粉末的最为重要方法。旋转电极雾化过程中电弧加热熔化金属棒料的同时，也加热其中的钨电极、以及碳电刷与铜电极等电气连接件。

由此带来化学污染、电刷磨损等问题，采用大功率激光替代电弧(用于制备金属或合金粉末的激光加热旋转雾化方法及设备CN104014801A)，可以较好的解决旋转电极雾化法的上述问题，然而，金属棒料的技术不足仍然存在，这些不足表现在：

1)金属棒料的直径较小，必须采用非常高电极转速，如9000-20000rpm(一种等离子辅助旋转电极制备3D打印用金属粉末的方法CN105817636A)、才可以提供足以雾化液体金属所必须的线速度，因此需要配备高速电机，对运转的平稳性和安全性要求较高，不利于设备稳定性。

2)金属棒料采取推料电机自动送进，棒料需要穿过雾化室壁上的送料孔，高速旋转电极与雾化室壁的间隙配合要求较高，真空室的密封性差，不利于金属粉末的化学纯度。