[实用新型]制备超细近球形低氧金属粉末的雾化设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属粉末材料制备技术领域，具体是涉及一种制备超细近球形低氧金属粉末的雾化设备，所制备的粉末适合于金属注射成形使用。

背景技术

金属粉末材料一般是通过还原法、机械破碎法、电解法以及雾化方法制备，其中雾化法由于产能大，成分均匀，应用范围广而成为粉末生产的主要方式。雾化法是通过高速的气流或者水流将从漏眼中流出的熔融金属液流击碎成小液滴并在飞行过程中冷却成金属粉末的方法，前者称之为气雾化法，后者称之为水雾化法。

气雾化法生产的粉末一般具有球形度好、氧含量低、振实密度高等特点，适合于Ti，Al等易氧化金属及合金粉末的生产。然而气雾化在制备超细粉末方面存在一定困难，因为作为雾化介质的惰性气体能量低。此外惰性气体的成本相对较高，导致气雾化粉末价格昂贵。

水雾化法生产的粉末一般具有形貌不规则、粒度细、振实密度低等特点，雾化过程中产生的水蒸气容易与金属反应，导致水雾化粉末的氧含量偏高。但是由于高压水的动能大，水雾化法适合于大批量生产金属细粉。

随着金属注射成形的不断发展，对于超细(一般指中位径D50＜10μm)，近球形(一般要求振实密度＞4.5g/cm³)，低氧含量(一般要求氧含量低于5000ppm)的金属粉末需求量不断增大。

金属注射成形的工艺过程是先将金属粉末与有机高分子材料诸如各种蜡和热塑性树脂经过混炼形成喂料，喂料通过注塑机在模具中成形，最后脱除粘接剂，烧结成所需制品。粉末形貌为近球形则可增加注塑过程中喂料的流动性。振实密度是粉末形貌的一种反映，当振实密度高时，可以认为喂料的流动性会更好。为了保证喂料的流动性和制品的尺寸精度，注射成形中粘接剂的体积一般为35％-50％。由于粘接剂在最终环节中要被脱除干净，因此制品的尺寸将会收缩。出于尺寸精度和粘接剂脱除时间考虑，粘接剂的含量越少越好。为了保证喂料的流动性则要求粉末的振实密度高。

由于细的粉末在烧结过程中接触点更多，能得到高的烧结密度，因此注射成形所用的粉末粒度较细，一般D50＜10μm合适。

粉末的氧含量在烧结过程中难以除去，在制品中会形成非金属相的夹杂，因此注射成形的粉末氧含量需要越低越好。

气雾化法可以得到合适注射成形使用的近球形，低氧含量粉末，但是其细粉收得率少，导致成本上升。水雾化法可大批量生产廉价金属粉末，但是由于形貌不规则，只能通过增加粘接剂的比例来达到喂料流动性要求。这两者均限制了金属注射成形的发展。

专利号为ZL99254400.9的中国专利公开了一种高压水雾化制粉装置，该装置使用60MPa高压水进行雾化，所得的粉末为多角状和不规则形状，应用在注射成形中不利于喂料的流动性。专利号为ZL201320565703.X的中国专利公开了一种粉末冶金高压水雾化制粉装置，通过加设第二雾化器，从第二喷嘴中喷射出来的低压惰性气体─氖气来减少金属及合金的氧化，降低粉末的氧含量，而且所用的雾化水压仅为10-12MPa，制备的粉末，无法获得足的超细粉末。专利号为ZL201220006798.7的中国专利公开了一种高效气液双层流水雾化制粉喷嘴，在于喷嘴内层通入一定压力的气体形成环型层流气膜，该环型层流气膜包围液流柱，使之不受周围气体扰动，所制得的-325目粉末为65％，对于注射成形来说偏粗，影响使用。申请号为201310304846.X的中国实用新型专利申请公开了一种微细球形不锈钢粉末的制备方法，通过建立稳定氩等离子体，调节等离子体参数，从而对水雾化不规则不锈钢粉原料进行加热，冷却固化后分离得到微细球形不锈钢粉末，然而这种方法增加了后处理过程，成本大幅上升。申请号为201110323793.7的中国实用新型专利申请公开了一种超高压水雾化制备低氧含量微细金刚石制品用预合金粉末的方法，但是该方法主要是针对金刚石胎体粉末。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种制备工艺合理、连续性强，生产成本低，产品性能稳定，适合于工业化生产的制备超细近球形低氧金属粉末的雾化设备。