[发明专利]一种组合式雾化制备球形金属粉末的方法及装置

权利要求书

1.一种组合式雾化制备球形金属粉末的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)保持第一阀门(30)和第二阀门(27)处于关闭状态，然后通过第一进气口(40)和第二进气口(24)向熔化室(1)内通入足量惰性气体，使坩埚(2)、水雾化室(35)以及激光球化室(15)内处于惰性气体环境中；

(2)通过加热器(3)开始加热所述坩埚(2)内的金属原料(4)，将所述金属原料(4)熔化成金属熔融液(5)，所述金属熔融液(5)通过所述坩埚(2)下方小孔，所述金属熔融液(5)在重力作用下通过与所述小孔相连的导液管(37)形成金属液流(36)，通过水流喷嘴(9)向所述水雾化室(35)内喷出一定压力的高压水流，所述高压水流与所述金属液流(36)相遇，相互猛烈撞击，所述金属液流(36)粉碎成微滴流并快速冷却形成初次雾化粉末(13)，同时打开水位控制开关(10)，从水位控制管道(11)排出过量的水进入回收装置(12)；

(3)待所述金属熔融液(5)完全雾化成粉末，打开排水开关(32)，排出剩余水，然后打开所述第一阀门(30)，使得所述初次雾化粉末(13)经过连接管道进入粉体暂存室(14)中，经过加热网(28)，干燥所述初次雾化粉末(13)，待粉末完全进入所述粉体暂存室(14)，关闭所述第一阀门(30)；

(4)打开所述第二阀门(27)，干燥后的所述初次雾化粉末(13)进入所述激光球化室(15)，落入约束罩(16)，同时开启三个结构相同的激光发生器(23)，光束通过耐高温透明玻璃(22)辐照在所述约束罩(16)内的干燥后的所述初次雾化粉末(13)上，所述初次雾化粉末(13)迅速升温熔化，在表面张力的作用下收缩成球形粉末(20)；

(5)所述球形粉末(20)在重力作用下落入设置在所述激光球化室(15)底部的集粉器(19)中，最终完成金属粉末的制备。

2.根据权利要求1所述的一种组合式雾化制备球形金属粉末的方法，其特征在于所述高压水流的压力为60-120MPa。

3.根据权利要求1所述的一种组合式雾化制备球形金属粉末的方法，其特征在于所述加热网的温度为103-108℃。

4.根据权利要求1所述的一种组合式雾化制备球形金属粉末的方法，其特征在于所述激光发生器的额定功率为2000W。

5.一种组合式雾化制备球形金属粉末的装置，其特征在于该装置包括金属熔化系统、水雾化系统、粉末干燥系统、激光球化系统、粉末收集系统、气体循环系统及控制系统；所述金属熔化系统位于整个装置的最上方，所述金属熔化系统包括熔化室(1)、坩埚(2)、加热器(3)、金属原料(4)、金属熔融液(5)，所述金属原料(4)放在所述坩埚(2)内，所述坩埚(2)置于所述熔化室(1)内，所述坩埚(2)与所述熔化室(1)底部均设有小孔，所述加热器(3)安装在所述坩埚(2)周围，所述加热器(3)用于加热熔化所述金属原料(4)形成所述金属熔融液(5)；所述水雾化系统位于所述金属熔化系统下方，所述水雾化系统包括导液管(37)、套管(39)、金属液流(36)、水雾化室(35)、水雾化喷盘(6)、水流管道(7)、高压储水器(8)、水流喷嘴(9)、水位控制开关(10)、水位控制管道(11)、回收装置(12)、初次雾化粉末(13)、排水口(31)、排水开关(32)及滤网(33)，所述导液管(37)与所述坩埚(2)底部的小孔相连，所述金属熔融液(5)通过所述导液管(37)形成所述金属液流(36)，所述导液管(37)周围设有所述套管(39)，用于对所述金属熔融液(5)保温，所述水雾化喷盘(6)位于所述熔化室(1)下方，所述水雾化喷盘(6)位于所述水雾化室(35)上方，所述水雾化喷盘(6)外侧连有所述水流管道(7)，所述高压储水器(8)内装有高压水，高压水经过所述水流管道(7)和所述水流喷嘴(9)形成高压水流，高压水流与所述金属液流(36)撞击，形成微滴流并快速冷却成初次雾化粉末(13)，所述水位控制管道(11)安装在所述水雾化室(35)侧面，所述水位控制管道(11)上设有所述水位控制开关(10)，所述回收装置(12)与所述水位控制管道(11)末端相连，所述排水口(31)设在所述水雾化室(35)下方，所述排水口(31)设有所述排水开关(32)和所述滤网(33)；所述粉末干燥系统位于所述水雾化系统下方，所述粉末干燥系统包括第一阀门(30)、粉体暂存室(14)、初次雾化粉末(13)、加热网(28)、第三排气口(29)，所述粉体暂存室(14)设置在所述水雾化室(35)下方，所述粉体暂存室(14)与所述水雾化室(35)通过第一连通管相连，并且在所述第一连通管上设有所述第一阀门(30)，所述加热网(28)设置在所述粉体暂存室(14)内，所述第三排气口(29)设在所述粉体暂存室(14)侧面；所述激光球化系统位于所述粉体暂存室(14)的下方，所述激光球化系统包括第二阀门(27)、激光球化室(15)、约束罩(16)、约束罩支架(17)、耐高温透明玻璃(22)及三个结构相同的激光发生器(23)，所述激光球化室(15)位于所述粉体暂存室(14)的下方，所述激光球化室(15)与所述粉体暂存室(14)通过第二连通管连接，且所述第二连通管上设有所述第二阀门(27)，所述约束罩(16)固定在所述约束罩支架(17)上，所述约束罩支架(17)与所述激光球化室(15)内壁固定，所述三个结构相同的激光发生器(23)设置在所述激光球化室(15)周围，所述三个结构相同的激光发生器(23)在同一水平面上呈120°设置，所述耐高温透明玻璃(22)安装在所述激光球化室(15)的外壁；所述粉末收集系统包括集粉器(19)、球形粉末(20)及密封门(21)，所述集粉器(19)置于激光球化室(15)底部，且在约束罩(16)正下方，用来收集球形粉末(20)，所述密封门(21)设置在激光球化室(15)的侧下方；所述气体循环系统包括第一进气口(40)、第一排气口(34)、通气孔(38)、第二进气口(24)及第二排气口(18)，所述第一进气口(40)位于所述熔化室(1)上部，所述第二排气口(34)位于所述水雾化室(35)侧面，所述通气孔(38)设置在所述水雾化喷盘(6)中，所述第二进气口(24)设置在所述激光球化室(15)上部，所述第二排气口(18)设置在所述激光球化室(15)侧面；所述控制系统包括控制器(25)及计算机(26)，控制信息由所述计算机(26)输入，传递给所述控制器(25)，所述控制器(25)通过数据线分别与所述三个结构相同的激光发生器(23)、所述第二阀门(27)以及所述第一阀门(30)连接。