[发明专利]一种制备金属粉体的装置及方法

说明书

本发明公开了一种制备金属粉体的装置及方法，所述装置包括制粉腔室、位于所述制粉腔室底部的粉体收集室、为所述装置提供动力的电源、位于所述制粉腔室一侧的用于旋转和推进棒状阳极的旋转供给机构、位于所述旋转供给机构中的棒状阳极、位于所述制粉腔室另一侧依次设置的输气系统、等离子体炬和等离子体炬喷嘴、其中所述旋转供给机构、所述棒状阳极、所述输气系统、所述等离子体炬和所述等离子体炬喷嘴同轴设置，并且所述棒状阳极和所述等离子体炬喷嘴相对，绝热膨胀机构机械密封连接于所述制粉腔室的外侧，所述绝热膨胀机构包括传动机构和阀板，所述传动机构作用于所述阀板，用于改变所述绝热膨胀机构的体积。本发明制备的粉体颗粒度小。

技术领域

本发明涉及粉体冶金领域，具体涉及一种制备颗粒度小的金属粉体的装置及方法。

背景技术

在粉体冶金、金属材料3D打印、喷涂等领域中，金属粉体是核心原材料，金属粉体的制备方法，传统的例如雾化法、球磨法、气雾化法等，等离子体炬旋转电极制粉是最新发展的一种产业化金属制粉方法，尤其在难熔材料、稀有金属材料的粉体制备中，因为高的能量密度源可以很容易的熔融金属，是通过离心甩出液滴方法获得粉体颗粒而不是雾化法之类通过气体吹出去雾化，这样就节约了气体吹气雾化过程中因为气体也要被大量加热而需要的额外能量，保证了金属尤其是难熔金属得到快速高效液化，以及制粉。

但是另一方面，因为缺乏大量的冷态气体的存在，被甩出去的液滴，被高温气体包围，难以实现快速冷却凝固，出现多个液滴又再次熔融形成更大液滴再固化的情形，所以，旋转电极制粉中，所得粉体中粗颗粒占据主要位置，有电极旋转速度慢导致甩出去的液滴较大的问题，也有液滴再次聚集导致颗粒粗大的问题。

因为缺乏高速的冷态气流来冷却并控制金属液滴的走向，高温的金属液滴，还会飞向等离子体炬喷头并沉积，导致等离子体炬喷头被堵，严重影响等离子体炬的使用效率及使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备金属粉体的装置及方法，解决现有技术中的旋转电极制粉过程中的等离子体炬容易堵塞、电弧不稳定、所得粉体中粗大颗粒较多等不足。

为解决上述问题，本发明提供了一种制备金属粉体的装置，所述装置包括制粉腔室、位于所述制粉腔室底部的粉体收集室、为所述制备金属粉体的装置提供动力的电源、位于所述制粉腔室一侧的用于旋转和推进棒状阳极的旋转供给机构、位于所述旋转供给机构中的棒状阳极、位于所述制粉腔室另一侧依次设置的输气系统、等离子体炬和等离子体炬喷嘴、其中所述旋转供给机构、所述棒状阳极、所述输气系统、所述等离子体炬和所述等离子体炬喷嘴同轴设置，并且所述棒状阳极和所述等离子体炬喷嘴相对，其中，绝热膨胀机构机械密封连接于所述制粉腔室的外侧，所述绝热膨胀机构包括传动机构和阀板，所述传动机构作用于所述阀板，用于改变所述绝热膨胀机构的体积。

优选地，所述装置还包括抽真空系统，所述抽空真空系统包括真空泵、双控阀门和真空腔室，所述真空泵通过所述双控阀门连接于所述制粉腔室，所述真空腔室一侧连接于所述绝热膨胀机构，另一侧经由所述双控阀门连接于所述真空泵，所述真空泵通过所述双控阀门用于控制所述制粉腔室和所述真空腔室的真空度。

优选地，位于所述制粉腔室的表面设置冷水夹套。

优选地，所述绝热膨胀机构位于同轴设置的所述旋转供给机构、所述棒状阳极、所述输气系统、所述等离子体炬和所述等离子体炬喷嘴的垂直方向。

优选地，所述绝热膨胀机构是活塞机构。

优选地，处于工作状态的所述绝热膨胀机构形成的空间体积比所述制粉腔室的空间体积大10％到100％。

优选地，所述绝热膨胀机构的所述传动机构能够实现曲轴往复运动、垂直提拉运动或气动气缸推动运动。

优选地，通过所述抽真空系统和所述输气系统将所述制粉腔室的工作压强控制在1/100大气压到10个大气压之间。