[发明专利]一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置

说明书

本发明公开了一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置，涉及粉末制备技术领域，其技术方案要点包括雾化罐，所述雾化罐的顶部设置有熔融保温炉，所述熔融保温炉的底部设置有导液管，所述导液管将熔融保温炉内的熔融液体以液注的形式向雾化罐内导入，并在导入雾化罐内时形成液滴；所述雾化罐的侧壁上设置有等离子雾化喷枪系统以及位于等离子雾化喷枪系统下端的冷却气入口，所述等离子雾化喷枪系统的端部形成有用于朝向液滴并将液滴加热击碎的等离子弧，所述冷却气入口用于将击碎的液滴冷却并形成粉末。本发明具有填补粉末制备中对于粒径1‑20μm粉末工业化生产的空白、拓展粉末制备领域中对原材料的选择以实现金属与非金属超细粉末的制备的效果。

技术领域

本发明涉及粉末制备技术领域，更具体地说它涉及一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置。

背景技术

粉末作为一种重要的工业原料，可广泛应用于汽车、国防、电子、冶金、航空航天等领域。随着粉末制备工艺的不断改进以及粉末加工烧结等工艺的不断优化，高性能粉末的制备成为一种迫切需要。

目前，对于大颗粒粉末制备，工业上普遍应用的是雾化法，该方法具有生产效率高、设备简单等优点。在众多雾化方法中，水雾化和气雾化法的应用最为广泛，即利用高压气体或高压液体以高流速撞击于熔融金属液流上，迅速低将熔融金属雾化成粉末的技术。雾化法发展至今已经有约一百年历史，通过不断优化喷嘴结构、提高雾化介质流速和压力、提高冷凝速度等，雾化法在技术上已经发展得非常成熟，其制备粉末粒径允许分布在20-300μm，但粒径分布较宽，小粒径粉末占比极低。

而对于纳米粉末的制备，工业上普遍应用的是气相法，即利用一定能量使得固体汽化，再通过化学反应或物理变化等过程使其最终成为纳米粉末。通过该种方法制备的纳米粉末，其粒径分布在10-100nm之间。

由此可见，目前的粉末制备技术所制得的粉末在粒径分布上存在一个空白，即1-20μm的超细粉末很难获得。而根据粉末成型原理，在粉末压制成型之前，需要将不同粒度的粉末颗粒进行混合，尤其是需要调整粉末中颗粒的尺寸比例，将小颗粒填充至大颗粒的间隙，以提高其松装密度，从而有利于粉末后续的压制、烧结等。根据粉末自由填充的基本理论，如果颗粒尺寸比为7:1，则充分混合后的粉末具有较高的松装密度。因此粒径在1-20μm的粉末制备显得非常重要，若其可以大规模工业生产并应用至材料领域，将大幅度提升材料机械性能、电特性等各方面性能。

在现有技术中，为了获得超细粉末，会首先将原料制成极细的丝或大粒径的颗粒，再利用等离子弧的高温特性直接将丝状原料气化，进一步冷却获得粉末。

另外，公告号为CN209288280U 的中国专利公开了一种高熔点金属雾化制粉方法，在熔融原料后利用加热保温装置为熔融液体进行加热保温。

但是上述的两种方式虽然均利用了等离子弧的高温作用，且高温蒸发获得的粉末粒径保持在纳米级别，同样未达到满足工业化制备1-20μm的粉末的需求；且上述第一种方法仅适用于延展性较好的、可拉成丝的且沸点较低的金属或合金，送料有限；上述第二种方法具有生产制造成本高的问题，使得现有的技术难以达到工业化制备要求，有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置，该等离子弧雾化法制备超细粉末的装置具有工业化生产并获得粒径1-20μm的超细粉末的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置，包括雾化罐，所述雾化罐的顶部设置有熔融保温炉，所述熔融保温炉的底部设置有导液管，所述导液管将所述熔融保温炉内的熔融液体以液注的形式向所述雾化罐内导入，并在导入雾化罐内时形成液滴；所述雾化罐的侧壁上设置有等离子雾化喷枪系统以及位于所述等离子雾化喷枪系统下端的冷却气入口，所述等离子雾化喷枪系统的端部形成有用于朝向所述液滴并将所述液注加热击碎的等离子弧，所述冷却气入口用于将击碎的液滴瞬间冷却并形成粉末。