[实用新型]一种金属液流易流出的微细金属粉末雾化喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用超音速气流将液态金属雾化成小液滴并凝固成粉末的雾化喷嘴，尤其是一种金属液流易流出的微细金属粉末雾化喷嘴。

背景技术

气体雾化技术用于金属粉末的生产，其制粉的原理是用一高速气流将液态金属流粉碎成小液滴并凝固成粉末的过程。气体雾化粉末具有球形度高、粉末粒度可控等优点。

雾化器是气体雾化制粉技术的核心，雾化器决定了雾化粉末的性能和雾化效率。提高微细粉末（粒度小于45μm的粉末）的收得率和粉末的可控性，降低粉末制备成本，是雾化器发展的趋势。

从现有的专利和文献分析可以知道，雾化器的技术特征主要有环孔型和环缝型，即雾化器的气流出口是多个呈圆周分布的小孔组成或者以圆周型分布的开口很小的缝隙圆，气流出来后以一定的角度聚焦于一点，金属液流从雾化器的中心点流出，在气流的焦点处雾化成粉末。环孔型雾化器结构简单，易于加工，但效率较低（如美国专利US4778516，US 4619845）；而环缝型效率高，加工精度也高（如中国专利CN1078928A，CN1709585A，CN2009103041661），这两种雾化器的使用是依据粉末的粒度和生产能力而定。但为了提高雾化效率，一些雾化器将气流流道设计成Laval喷管形式（如中国专利CN1709585A，CN2009103041661），以使气流出口速度达到超声音。

从已有的专利和气体动力学知识可以知道，采用Laval形式的气体通道可以获得超音速气流，提高气体的动能，从而提高雾化效率。为了实现金属熔体的雾化过程，还需要一个陶瓷导流管将液态金属导入雾化器。但由于专利的保密性，这些已有的专利均未对雾化喷嘴的具体结构作出说明，尤其是导流管在喷嘴中的长度。依据已有知识和经验表明，导液管的长度对雾化过程的稳定性具有重要的影响，尤其是高熔点的金属，过长的导液管（如超过30mm）将会给雾化的稳定性带来很多问题。一般工业使用的雾化喷嘴的导液管是不直接加热的（直接加热比较复杂，对喷嘴有影响），而是依靠中间包的辐射加热，长的导液管将导致辐射温度不够，导液管的出口温度不高，易于造成堵嘴和断流。对高熔点金属采用过长的导液管往往导致熔体难以流下，雾化的成功率不高，工业实践中往往通过增大导液管的通径（如增加到6mm或以上）以解决这一问题。尽管增大通径可以解决堵嘴和断流问题，但同时会显著增加金属熔体的流量和雾化器的尺寸，这会导致雾化的效率明显下降，粉末的粒度明显粗化，因此在制备粒度细小的粉末的情况下，这种方法是不可取的。

分析已有的专利表明，采用Laval形式的气体流道是提高雾化效率的前提条件，依据气体动力学的相关知识，为了获得最高气流速度，Laval管的扩张段的最大与最小截面积的比值为3～4，由于雾化喷嘴的气流均以一定的角度（一般小于60°）相交于雾化点，为了减少气流的紊乱对雾化区的不利影响，因此直线段的距离较长，一般达到20mm以上，已有专利的扩张段均为直线型，这将导致喷嘴的总的厚度不能减少，至少要达到50mm以上，必然导致导液管的长度大于50mm，这是不利于雾化的稳定进行和微细粉末的制备，需要一个结构完全不一样的喷嘴，既具有Laval气流通道，同时又能显著减短导液管的长度。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有超音速气流、雾化效率高，且金属液流易流出的微细金属粉末雾化喷嘴，同时其能减短导液管的长度，克服堵嘴和断流现象，从而为雾化制取微细粒度的粉末，尤其是高熔点金属粉末提供一个解决方案。