[发明专利]一种粉体制备与混粉一体化装置及其应用

说明书

本发明公开一种粉体制备与混粉一体化装置及其应用，包括中频熔炼炉、保温炉、上喷盘、下喷盘、收集桶、喷粉装置。其中中频熔炼炉为定点浇铸炉，浇铸中心与保温炉中心对应；收集桶上端接口放置下喷盘与上喷盘，其中下喷盘连接高压水管道，上喷盘连接喷粉装置，保温炉安装在上喷盘顶部，保温炉底部设有漏嘴，漏嘴中心与喷盘中心对应。收集桶下端与压滤桶连接，收集桶与压滤桶之间设有蝶阀。本发明在一台设备上实现了金属粉体制备和混合两个动作，操作简单方便，生产效率高，劳动强度低，而且提高了弥散强化相或高熔点相颗粒在基体材料中的分布均匀性和结合强度，工艺路线简单，加工流程短，适合大批量生产。

技术领域

本发明涉及材料粉体的加工装备领域，具体是一种粉体制备与混粉一体化装置，特别是基于高压水雾化设备，同时实现了基体材料粉体制备和基体材料粉末与弥散强化相粉末均匀混合的粉体制备-混粉一体化设备系统。

背景技术

粉末冶金是制取金属粉末及用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过混粉、成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。

粉末冶金材料的分支之一，是采用金属粉末作为基体材料，另外一种金属粉末或者金属氧化物粉末作为弥散强化材料，制备弥散强化型复合材料，这种复合材料的特点，是基体材料与弥散强化材料之间具有非常低的固溶度，只能采用粉末冶金工艺制备。通常的粉体制备过程主要包括粉末的制取和粉料的混合两个步骤。第一步粉末的制取，现有的制粉方法大体可分为两类:机械法和物理化学法。而机械法可分为:机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为:电化学腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。第二步粉料的混合，通常采用机械混合设备或者气力混合设备实现基体材料粉体与弥散强化相粉体的均匀混合，工业化生产过程中应用更多的是机械式混合设备。

当基体材料与弥散强化相之间具有非常低的固溶度时，最常用的方法是首先采用雾化法制备基体材料粉体，然后采用机械式混合设备将基体材料粉体与弥散强化相粉体混合均匀，再进行后续的加工。这种加工方式的主要缺陷是：加工周期长，需要两个工序方可完成混合粉体制备；基体材料与弥散强化相之间的结合强度较低；基体材料与弥散强化相材料之间的密度差比较大时，弥散强化相在基体材料中的分布均匀性较差。为了解决上述问题，国内外材料制造企业开发了多种替代工艺，其中应用比较广泛的是化学共沉积工艺和化学包覆工艺。化学包覆工艺的出现，解决了基体材料与弥散强化相之间的结合强度较低的问题，以及基体材料与弥散强化相材料之间的密度差比较大时，弥散强化相在基体材料中的分布均匀性较差的问。但是，该方法带来了新的问题：加工周期更长，制备方法更加繁琐；制造成本比雾化制粉-机械混合更高；化学法生产过程中产生了大量的酸性/碱性废水，对环境的污染比较严重，环保处理成本很高。

因此，开发一种粉体制备和混合一体化设备，解决传统的粉末冶金工艺和化学包覆工艺在制备基体材料与弥散强化相之间具有非常低的固溶度的材料时存在的缺陷，提高材料性能，降低制造成本，具有很重要的实际应用价值。

发明人经查阅国内外相关专利可知，目前的设备设计方案仍然是以单独的雾化设备和机械混粉设备为主，尚未发现在单台设备上实现物理方法制粉-混粉一体化设备的案例。

发明内容

为解决现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种粉体制备与混粉一体化装置。该装置基于高压水雾化设备，降低粉末冶金材料制造成本，提高基体材料和弥散强化相材料之间的结合强度。