[发明专利]坩埚内金属熔液超声波破碎装置在审

专利信息
申请号: 201711438691.3 申请日: 2017-12-27
公开(公告)号: CN109967750A 公开(公告)日: 2019-07-05
发明(设计)人: 彭榕;沈志刚 申请(专利权)人: 丹阳荣鼎金粉科技有限公司
主分类号: B22F9/08 分类号: B22F9/08
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 212300 江苏省镇江市*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 高温金属熔液 高频大功率 陶瓷坩埚 超细金属粉末 超声振动 金属液滴 超微细 流道孔 超声波破碎装置 合金金属粉末 超声波破碎 超声换能器 超声耦合 超细金属 合金粉末 加热熔化 金属熔液 冷却凝固 粒径分布 微米球形 液体空化 超声波 纯金属 低成本 超细 坩埚 破碎 制造 流出 金属 传递
【说明书】:

发明公开了一种利用高频大功率超声波破碎陶瓷坩埚内高温金属熔液方法制造超细金属粉末的方法及其超细金属粉末。金属在陶瓷坩埚(1)中被加热熔化成高温金属熔液(2),在重力的作用从陶瓷坩埚(1)底部的流道孔(4)中流出并下落,超声换能器(3)产生高频大功率超声振动并传递到超声耦合头(5)上,通过超声波的液体空化效应,将流道孔(4)中的高温金属熔液破碎成20微米以下的超微细金属液滴,超微细金属液滴冷却凝固后收集可制得超细金属合金粉末,高频大功率超声振动的频率15‑50kHz,功率1‑10kW。利用本发明的方法可大批量低成本制造多种不同材质的粒径分布均匀且小于20微米球形超细纯金属与合金金属粉末。

技术领域:

本发明属于粉体工程技术领域,涉及利用高频大功率超声波破碎陶瓷坩埚内高温金属熔 液获得微细金属液滴,微细金属液滴冷却后即可得到微细金属粉末,本技术装置可应用于制 造微细金属粉末。

背景技术:

金属粉末的工业应用非常广泛,传统的应用领域有粉末冶金、焊接、热喷涂和火箭发动 机的固体燃料等,与机械制造工业相比较,粉末冶金可通过环境更友好的方式低成本、大批 量制造高质量的金属零件;热喷涂技术可高效和高性能修复大型金属零件;焊接技术和工艺 更是现代高技术制造业不可缺少甚至是高性能工业零部件的核心技术。随着增材制造技术的 发展,更是突破了传统制造技术永远无法达到的高度,为低成本大批量制造内部具有精细结 构的高性能零部件提供了完美的解决方案,将制造技术推向了一个新高度。高性能的金属粉 末是增材制造技术不可缺少的原材料,直接制约最终产品的性能,金属粉末的粒度、纯度、 微观形貌、比表面及表面能、流动性与湿润性能等多项物理及化学性能指标等,结合增材制 造技术的工艺路线,共同形成增材制造的核心关键技术。

常规的制造金属粉末的方法有物理制粉、化学制粉和机械制粉方法三大类,机械制粉方 法有机械破碎和气流研磨等,由于金属材料塑性好,机械方法破碎能耗高、效率低,很难获 得粒径在20微米以下的颗粒,粉末中容易混入杂质,粉体形貌不规则,粉体的流动性和填充 性能差;化学制粉方法有液相沉积、还原化合和电化学方法等,化学方法制造金属粉末的方 法均在溶液中进行,所制造的粉末具有纯度高、粒径细而均匀、粉体的微观形貌好等优点, 但是需要耗费大量的水资源,对环境会产生较大的污染,而且仅仅只能制造单质金属粉末, 要想制造高性能的合金金属粉末,采用化学方法非常困难;物理制造粉末方法有高温金属熔 液雾化、气相沉积等方法,气相沉积方法可以获得球形超细金属粉末,但是生产效率偏低, 加热温度偏高会导致合金成份烧损,影响金属合金粉末的物理和化学性能;高温金属熔液雾 化虽然制造设备复杂,但是生产效率高,如果工艺控制理想,可以大量制造高质量的金属合 金粉末产品。

高性能金属合金如钛合金和高温合金等金属材料,熔点高,熔化后比表面能大,粘度高, 在破碎熔化的高温金属熔液的时候必须维持在熔点以上的高温,否则金属熔液就会凝固导致 无法破碎细化。高压气体喷射雾化虽然具有较好的效果,但是气体膨胀过程会吸收大量热量, 导致雾化区域温度迅速降低,金属熔液凝固无法细化,所制造的金属粉末粒径分布范围较宽, 对高压气体加热或采用更高的雾化温度均会给制造工艺带来较大的难度。

离心雾化法通过局部加热母材上的微小区域使其熔化,母材高速旋转产生的离心力将金 属液滴甩出并冷凝而得到球形金属粉末,离心力主要是靠金属棒料自身的高速旋转或是位于 金属棒料下端的离心转盘的高速旋转来实现,这类技术主要受到金属棒料或是离心转盘的转 速的限制,制备的金属粉末粒度较大,现有的金属粉末各项技术性能指标尚不能满足需求。

发明内容:

本发明的目的在于提供一种高频大功率超声波破碎陶瓷坩埚内的高温金属熔液的技术装 置,解决了现有物理雾化方法制造金属粉末设备复杂,成本高,金属单质或合金粉末性能较 差的缺点,提供一种结构简单,效率高和效果优良的破碎陶瓷坩埚内高温金属熔液的方法和 装置,可节约大量的工业用气体,成本低廉,可控性优良,是大批量制造各种高性能金属单 质或合金粉末的理想方法。

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