[发明专利]一种超细金属粉末的制备装置和制备方法

说明书

本发明公开了超细金属粉末的制备装置和制备方法，将金属棒材竖向固定在加热装置上，将其加热熔化，液滴滴入下方的离心装置，在离心力的作用下在离心装置壁面上形成薄层熔融态液滴，并向下流动，滴落在下方的热气体装置中；热气体装置为至少三个均匀环绕于离心装置下方的气体喷嘴，所有喷嘴向熔融态液滴上喷射热气体，进行热气体破碎熔融，破碎的小液滴在下落过程中凝固成小尺寸的粉末颗粒，落在回收装置中，得到超细金属粉末。本发明所得金属粉末粒径小，粉末球形度高。且本发明装置结构简单，制备工艺简单，可操作性强，惰性气体消耗较少，生产效率高，应用领域广。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种超细金属粉末的制备装置，还涉及超细金属粉末的制备方法。

背景技术

3D打印技术是一种新型的打印技术，可以直接根据三维模型，逐层堆积成形，不受零件结构限制，无需机械加工或任何模具，极大缩短零件的研制周期，降低生产成本并提高生产率。但是该技术对金属粉末的要求很高，3D打印金属粉末除需具备良好的可塑性外，还必须满足粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。

目前生产金属粉末的方法主要有还原法、电解法、羰基分解法、研磨法、雾化法等。还原法和电解法生产的粉末主要应用到粉末冶金工业，电解法和还原法仅限于单质金属粉末的生产，而雾化法可以生产合金粉末。随着雾化技术的提高，现代雾化工艺可以控制粉末的形状，提高雾化效率，这使得雾化法逐渐发展成为主要的粉末生产方法。雾化技术中大多数生产厂家通过对金属丝或者金属棒材进行熔化，然后结合等离子体雾化技术或压差的方式破碎形成金属粉末，需要的破碎能比较大，且这样制备出的粉末在粒径以及球形度方面欠佳，严重影响快速成形零件的质量。除此之外，制备金属粉末的过程中，为防止金属液滴氧化，需要在惰性气体环境下，大量消耗气体，增加成本。粉末在熔化过程中由于杂质会产生大量的烟尘，污染雾化室内的环境，降低粉末的质量。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种超细金属粉末的制备装置。

本发明的另一目的是提供采用上述装置制备超细金属粉末的方法，解决现有金属粉末粒径和球形度欠佳的问题。

本发明所采用的一个技术方案是，一种超细金属粉末的制备装置，包括壳体和将壳体分为上下两个空间的隔离装置，上部空间内由上至下依次设置有金属固定装置、加热装置、离心装置和热气体装置，下部空间内设置有回收装置，上部空间还与惰性气体循环系统相连通；

金属固定装置用于将金属棒材竖向固定；加热装置用于加热金属棒材；离心装置为具有上部开口及下部开口的结构，其上部开口对准金属固定装置固定的金属棒材，下部开口对准热气体装置；热气体装置为至少三个均匀环绕于离心装置下方的气体喷嘴，所有喷嘴的喷射路径向内集聚于同一焦点，该焦点位于离心装置下部开口的中心线上。

本方案的特点还在于：

优选地，热气体装置包括4个气体喷嘴，4个气体喷嘴的以离心装置下部开口的中心线为中心，均匀对称分布于离心装置下方3～7cm、半径为18mm的圆上。

进一步地，离心装置下部开口套设有导流管，将离心得到的熔融态液滴引入下方的热气体装置，防止其四处飞溅。在该结构下，以导流管的中心线为中心，喷嘴口均匀对称分布于导流管下方3～7cm、半径为18mm的圆上。

进一步地，4个喷嘴的轴线与导流管的中心线夹角相等，均为45°～55°，喷嘴口的直径为6～8mm。

进一步地，加热装置和热气体装置之间设置有隔热装置，使上方加热熔化棒材和下方加热破碎液滴区隔开来，防止二者热量互相影响。

本发明制备装置中，加热装置可采用感应线圈、电阻丝或微波，用于对金属棒材锥端进行加热，使之融化成金属液滴。