[发明专利]基于均匀液滴逐一雾化法制备球形金属粉末的装置及方法

权利要求书

1.基于均匀液滴逐一雾化法制备球形金属粉末的装置，包括：壳体（19）、设置于所述壳体（19）内的坩埚（5）和设置于所述壳体下部的收集仓（13），所述坩埚（5）置于所述壳体（19）内的上部，所述收集仓（13）置于所述坩埚（5）的下部；

所述坩埚（5）内设有与设置在所述壳体（19）外部的压电陶瓷（1）相连的传动杆（3），所述传动杆（3）与所述坩埚（5）顶部连接的位置由动态密封圈（2）密封，所述传动杆（3）的下端对着所述坩埚（5）底部的中心孔，所述中心孔底部固定有带多个小孔的垫片（20）；所述坩埚（5）外部设有电阻加热器（6）；

所述壳体（19）顶部设有伸入于所述坩埚（5）内的坩埚进气口（27）和坩埚排气阀（26），在所述壳体（19）的侧壁上还设有扩散泵（23）和机械泵（22），所述壳体（19）上还设有腔体进气口（21）和腔体排气阀（24），所述壳体（19）的一侧设有炉门（8）；

所述收集仓（13）通过支架（9）与所述壳体（19）相固定，所述壳体（19）和所述收集仓（13）之间设有相贯通的环形降落管（10），所述收集仓（13）腔体内、与所述环形降落管（10）下端正对的位置设有转盘（11），所述转盘（11）与电机（16）相连，所述收集仓（13）底部设有收集盘（15），所述收集仓（13）的一侧设有收集仓门（14）；

其特征在于：

所述转盘（11）包括基体，所述基体由上部的承接部（28）和下部的支撑部（29）构成的纵截面呈类“T型”的主体结构，所述承接部（28）上表面设有与其圆心同轴的具有一定半径的圆形凹槽；其中，所述基体采用导热性小于20W/m/k的材料制成；

雾化平面（30）为圆盘结构，所述圆盘与所述圆形凹槽相匹配且与所述圆形凹槽过盈配合，所述雾化平面（30）采用与雾化的液滴（18）润湿角小于90°的材料制成；所述雾化平面上转盘中心位置处还设有一个与所述带多个小孔的垫片（20）相匹配的同心圆凹槽（32）；均匀液滴（18）通过环形降落管（10）自由降落在高速旋转的转盘（11）上，熔融状态下的均匀液滴（18），先滴落在转盘（11）中心的同心圆凹槽（32）中，并逐渐漫过凹槽（32），由于此时离心力较小，液滴不会被马上离散出去，而是会呈圆形铺展在转盘（11）上，当铺展到一定范围离心力足够大时，铺展的金属会在离心力的作用下，在转盘（11）上呈纤维线状离散至转盘（11）边缘，最后分裂成微液滴飞出，微液滴在下落过程中无容器凝固，形成球形金属粉末（12），降落至收集盘（15）上；

通气孔（31），贯通设置在所述承接部（28）及所述支撑部（29）内，所述通气孔（31）的上端面与所述雾化平面（30）的下端面接触，所述通气孔（31）的下端与外界连通；

所述转盘（11）的外围还设有感应加热线圈（17）；所述感应加热线圈（17）用于将高速旋转的转盘（11）上表面加热到金属材料的熔点温度以上；

在所述装置自上而下的方向上，所述压电陶瓷（1）、所述传动杆（3）、所述坩埚（5）、所述电阻加热器（6）、所述带多个小孔的垫片（20）、所述环形降落管（10）、所述转盘（11）、所述同心圆凹槽（32）及所述感应加热线圈（17）位于同一轴线上。

2.根据权利要求1所述的基于均匀液滴逐一雾化法制备球形金属粉末的装置，其特征在于，所述坩埚（5）上的中心孔直径大于带多个小孔的垫片（20）的小孔直径，所述带多个小孔的垫片（20）的小孔直径范围在0.02mm-2.0mm之间。

3.根据权利要求1所述的基于均匀液滴逐一雾化法制备球形金属粉末的装置，其特征在于，所述带多个小孔的垫片（20）的材料与置于所述坩埚（5）内的熔体（4）的润湿角大于90°。

4.根据权利要求1所述的基于均匀液滴逐一雾化法制备球形金属粉末的装置，其特征在于，所述转盘（11）转速为10000rpm-40000rpm。

5.根据权利要求1所述的基于均匀液滴逐一雾化法制备球形金属粉末的装置，其特征在于，所述感应加热线圈（17）的加热厚度范围在5-20mm之间，它与设置在所述壳体（19）外的变频器和稳压电源相连。