[发明专利]旋成膜二次喷射金属雾化装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种金属雾化装置，特别是一种旋成膜二次喷射金属雾化装置。

背景技术：

粉末冶金和喷射成形工艺已成为机电制造加工工业的重要支柱和非常有前途的产业。粉末冶金材料因节能、节材、规模化生产成本低、无需机械加工等优势，备受金属产品制造工业青睐，由其派生出来的金属注射成形(metal injection molding，MIM)、热喷涂(thermalspraying，TS)、金属快速成形(metal rapid prototyping，MRP)、表面贴装(surface mounttechnology，SMT)等技术更是得到蓬勃的发展。而喷射成形技术是近二、三十年发展起来的一项先进的半固态金属加工技术，它既能克服传统冶铸工艺带来的缺陷，又可以免除粉末冶金的制粉、压制、烧结等多道工序。采用该技术制备的材料有晶格细密规则、裂纹少、寿命长等一系列优点。

尽管这两项技术的生产过程和要求不尽相同，其核心技术-喷射雾化却是一致的，喷射雾化过程形成的粉末、液滴或液固混合颗粒粒径、分布和形状决定产品的特性和性能。随着国际产业现代化的加快、以及在汽车工业、航空航天、电子信息、能源电力、冶金机械等重要工业领域应用的拓展，对材料的品种、质量以及成本等方面要求的提高，生产微米级(1～30μm)、亚微米级(0.1～1μm)和纳米级(1～100nm)超细粒度的产品有着相当的迫切性。而喷射成形技术中细微颗粒产生使得材料更加致密，晶格更加细化，材料性能更好。目前我国制造业所需的高档次金属粉末需要大量进口，而通常国际市场上金属粉末(50～75μm)的价格是相应金属的数倍乃至十数倍，细颗粒价格更昂贵得多，因此生产小粒度产品据有可观的经济价值。

由于气体雾化已占据金属及合金粉末生产的主导地位，对这项技术的关注和研究也越来越多。目前，就我国在该方面的技术和生产能力而言，与国际上还有相当大的差距。近年来我国的研究工作者对气体雾化技术也进行了大量的研究，取得了较大的进步，但在微细金属粉末(小于20μm)收得率上仍有差距，关键技术仍然需要从国外引进。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种旋转膜二次喷射金属雾化装置，可以高效生产高质量微金属粉末的方法和装置。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明的金属雾化装置，具有输入液体金属射流供给部。

液体的流出部，提供了稳定的熔融金属射流，保障雾化介质的存在。输入金属液体射流可以是开式或闭式喷嘴提供，可以是由气流加速的，所述金属可以是铁、铝、铜或其它金属或其合金。金属射流是经过预热的，温度控制在熔点以上50℃～300℃

本发明的金属雾化装置，具有雾化气体组合喷嘴；

雾化气体组合喷嘴由两个高压喷嘴组成，两喷嘴气体出流方向成近似垂直角度。喷嘴喷口可以是环缝的或者环孔的，喷口截面可以是平行的或收缩或先膨胀或膨胀后收缩或十字形Hartmann共振管(US 7118052B2)。两个组合喷嘴协同工作，先由上游喷嘴喷射出的雾化气体破碎液膜，形成液滴，而后由下游喷嘴喷出的雾化气体冲击液滴。组合喷嘴气流的合流方向朝向冲击平台的旋转桨入流区域。

本发明的金属雾化装置，具有冲击平台。

冲击平台由定件和运动件组成，定件被固定在下游喷嘴上或其它辅助部件上。定件用来支撑运动件，两者之间由轴承转动连接。运动件由运动平台、旋转桨和连接两者的轴组成，运动平台和旋转桨是固定在一起的。旋转桨是由基盘和桨叶组成，桨叶固定在基盘上，可以有2片以上桨叶。桨叶形状可以是螺旋型或反螺旋形或带外圈的简单的翼型。运动平台的旋转由旋转桨带动，旋转桨的运动来自与雾化气体组合喷嘴喷射气流的合力作用。

本发明中由熔融金属射流冲击旋转平台中形成的液膜，其厚度随着离开中心轴的距离逐渐变小并呈相应线性比例关系；液膜在高速气体射流内激波瞬间作用下很容易破碎，产生大量微小液滴，尔后在下游喷嘴的冲击发生二次破碎的灾变破碎模式，这是在瞬间动量巨大变化下引起液体表面微毛细波猝发的彻底破碎方式，能够非常有效的使液滴破碎，可以很好达到细化晶粒的效果。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：