[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

说明书

本发明提供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。装置包括：壳体、设置于壳体内的坩埚和收集仓，其特征在于：设置在粉末收集区的转盘为镶嵌式结构，选择导热性较差的材料转盘的基体部分，选择与液滴的润湿角小于90°的金属材料，镶嵌进主体部分作为转盘的雾化平面，雾化平面上设有同心圆凹槽，转盘内设有通气孔。本发明还公开了制备方法，结合脉冲微孔喷射和离心雾化法，配合转盘结构并对转盘表面进行感应加热，从而使金属液突破了传统熔融金属的分裂模式，实现了只有当雾化介质为水溶液或有机溶液时才能实现的纤维状分裂方式，制备出满足要求的高熔点金属粉末，粒径可控，圆球度高、无卫星滴、流动铺展性良好，适宜工业化生产。

技术领域

本发明属于球形金属粉末制备技术领域，具体而言，尤其涉及一种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。

背景技术

近年来，材料逐渐向轻小化、集成化的方向不断发展，球形粉末材料在诸如电子封装、能源材料、生物医学等方面均有着广泛应用。国际上，加工方式也在不断变革，3D打印快速成型新技术产生并在研究中不断发展，这种以增材制造为理念的成型技术运用粉末状金属等粘合材料，通过逐层打印的方式制造实体材料。3D打印用的金属粉末要求圆球度高，粒径分布区间窄，无卫星滴，具有良好铺展性和均匀的流动性能等，同时，3D打印用球形金属粉末的需求量也在不断增加。

目前，国内外工业生产金属球形粉末的方法主要为雾化法，包含气雾化法、水雾化法以及离心雾化法等。但是雾化法所制备粉末的尺寸分散度大，必须通过多次筛分才能得到满足粒径要求的粉末，使生产效率大大降低，尤其当尺寸有严格要求时；雾化法易产生卫星滴，使粉末表面粘连卫星滴，降低粉末的流动性及铺展性，无法满足3D打印用粉末的要求。其他方法如切丝或打孔重熔法、均一液滴成型法都局限于制备低熔点的金属粉末，目前对高熔点球形金属粉末的制备处于空缺状态。

上述常用方法均存在一定的技术局限性，因此，有必要提供一种高熔点球形金属粉末的制备方法及制备装置以解决3D打印用粉体制备的技术难题。

发明内容

根据上述提出的3D打印用金属粉末制备过程中存在的圆球度差，铺展性及流动性差等问题，而提供一种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。主要结合脉冲微孔喷射法和离心雾化法两种方法，同时对转盘进行结构设计，且增加感应加热线圈对圆盘表面进行感应加热，从而使金属液克服其自身高密度、低粘度的局限性，突破了传统熔融金属的分裂模式，实现了只有当雾化介质为水溶液或有机溶液时才能实现的纤维状分裂方式，通过这种模式，实现了金属粉末的超微细化，并且在粒度调控方面可以取得飞跃性的进步。利用此方法可以制备得到圆球度高、有良好流动性和铺展性、无卫星滴、细粉收得率非常高的符合使用3D打印使用要求的球形金属粉末。

本发明采用的技术手段如下：

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、设置于所述壳体内的坩埚和设置于所述壳体下部的收集仓，所述坩埚置于所述壳体内的上部，所述收集仓置于所述坩埚的下部；

所述坩埚内设有与设置在所述壳体外部的压电陶瓷相连的传动杆，所述传动杆与所述坩埚顶部连接的位置由动态密封圈密封，所述传动杆的下端对着所述坩埚底部的中心孔，所述中心孔底部固定有带多个小孔的垫片；所述坩埚内部设有热电偶，所述坩埚外部设有电阻加热器；

所述壳体顶部设有伸入于所述坩埚内的坩埚进气口和坩埚排气阀，在所述壳体的侧壁上还设有扩散泵和机械泵，所述壳体上还设有腔体进气口和腔体排气阀，所述壳体的一侧设有炉门；

所述收集仓通过支架与所述壳体相固定，所述壳体和所述收集仓之间设有相贯通的环形降落管，所述收集仓腔体内、与所述环形降落管下端正对的位置设有转盘，所述转盘与电机相连，所述收集仓底部设有收集盘，所述收集仓的一侧设有收集仓门；

其特征在于：