基于直阻加熱非接觸式熔煉的金屬粉末制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及氣霧化技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于直阻加熱非接觸式熔煉的金屬粉末制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氣霧化技術(shù)制備的粉末粒度細(xì)小、球形度高、氧含量低，目前是生產(chǎn)高性能球形金屬粉末的重要方法。
[0003]氣霧化技術(shù)的生產(chǎn)原理是利用高壓氣體將高溫熔化的金屬霧化成細(xì)小的金屬粉末。
[0004]通常氣霧化制粉裝置采用坩禍熔煉的方式，即先將金屬在坩禍中熔融，再將熔融金屬傾倒至導(dǎo)流裝置中，從導(dǎo)流孔流出的金屬熔液在高壓高速氣流的作用下迅速彌散形成微細(xì)粉末。該技術(shù)用于制備低熔點(diǎn)金屬粉末是可行的，但是用來制備高熔點(diǎn)、活潑金屬粉末還存在難以克服的問題。主要原因是活性較高的熔融金屬在高溫下與坩禍和導(dǎo)流裝置接觸后會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致爐內(nèi)燒蝕，金屬純度下降，因此無法進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。例如，鈦及鈦合金粉末的制備目前尚不能用氣霧化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
[0005]為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中已出現(xiàn)了自懸浮熔煉技術(shù)。
[0006]自懸浮熔煉技術(shù)(例如，韋建軍的學(xué)位論文《自懸浮定向流法制備金屬與合金納米微粒及其結(jié)構(gòu)物性的研宄》所公開的技術(shù))可以始終保持熔融金屬的非接觸狀態(tài)，但是無法穩(wěn)定控制熔融金屬液的流速，因而不能滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求。
[0007]有鑒于此，特提出本實(shí)用新型。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于直阻加熱非接觸式熔煉的金屬粉末制備裝置，其可用于高熔點(diǎn)、活潑金屬粉末的制備，可以穩(wěn)定控制熔融金屬液的流速，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程可控化，能夠滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的，特采用以下技術(shù)方案:
[0010]一種基于直阻加熱非接觸式熔煉的金屬粉末制備裝置，用于將金屬棒制備成金屬粉末，其包括:
[0011]真空腔體，所述真空腔體設(shè)有抽氣口和金屬棒出口，所述抽氣口連接真空抽氣裝置；
[0012]設(shè)置在所述真空腔體內(nèi)的一對滾輪，兩個所述滾輪的軸向平行，兩個所述滾輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，且兩個所述滾輪的旋轉(zhuǎn)面之間的縫隙與金屬棒的直徑相匹配；兩個所述滾輪的旋轉(zhuǎn)面之間的縫隙與所述金屬棒出口相通；
[0013]兩端均設(shè)有開口的石墨管，所述石墨管的一端與所述金屬棒出口連接，另一端依次連接氣霧化噴嘴、粉末收集器；
[0014]所述石墨管的外部設(shè)有隔熱層。
[0015]上述裝置與上文所述的基于直阻加熱非接觸式熔煉的金屬粉末制備方法的技術(shù)原理相同，具體為:
[0016]啟動真空抽氣裝置抽真空，在真空腔體內(nèi)，將金屬棒的一端穿過兩個滾輪之間的縫隙，隨著兩個滾輪的旋轉(zhuǎn)，金屬棒被帶動進(jìn)入石墨管，石墨管通電將金屬棒加熱熔化，使金屬棒的一端形成金屬熔包，在持續(xù)進(jìn)料并熔化的過程中，金屬熔包不斷長大，直到其由于重力作用變成金屬液滴向下滴落。其中，控制進(jìn)料速率和滴落速率一致，則形成穩(wěn)定持續(xù)的金屬滴流。當(dāng)金屬液滴通過氣霧化噴嘴時，在氣流焦點(diǎn)位置附近被高壓高速惰性氣體沖擊打散，迅速彌散并冷卻成為微細(xì)粉末，粉末落入粉末收集器中。
[0017]上述整個過程全部為非接觸狀態(tài)，控制滾輪的旋轉(zhuǎn)速度即可產(chǎn)生穩(wěn)定持續(xù)的金屬液流。
[0018]進(jìn)一步地，所述真空腔體內(nèi)還設(shè)有進(jìn)料導(dǎo)套和出料導(dǎo)套；金屬棒在兩個所述滾輪的帶動下，依次穿過所述進(jìn)料導(dǎo)套、兩個所述滾輪之間的縫隙、所述出料導(dǎo)套和所述金屬棒出口。
[0019]進(jìn)一步地，所述進(jìn)料導(dǎo)套、所述出料導(dǎo)套和所述石墨管的軸線共線。
[0020]進(jìn)一步地，還包括外部纏繞有線圈的石英玻璃管，所述金屬棒出口與所述石墨管通過石英玻璃管連接。
[0021]進(jìn)一步地，所述線圈設(shè)有水冷裝置。
[0022]進(jìn)一步地，所述粉末收集器的底部設(shè)有閥門。
[0023]進(jìn)一步地，所述石墨管內(nèi)設(shè)有溫度傳感器。
[0024]進(jìn)一步地，所述真空腔體和粉末收集器均設(shè)有觀察窗口。
[0025]進(jìn)一步地，所述真空腔體內(nèi)設(shè)有溫度傳感器、壓力傳感器。
[0026]進(jìn)一步地，所述粉末收集器內(nèi)設(shè)有溫度傳感器、壓力傳感器。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0028](I)通過進(jìn)料導(dǎo)套和出料導(dǎo)套約束金屬棒，可以對金屬棒更精準(zhǔn)定位，提高進(jìn)料效率。
[0029](2)進(jìn)料導(dǎo)套、所述出料導(dǎo)套和所述石墨管的軸線共線時，可以使金屬料處于垂直狀態(tài)，使后續(xù)金屬液滴的滴落速度更快，且單位時間內(nèi)的熔化質(zhì)量更加均一。
[0030](3)增加外部纏繞有線圈的石英玻璃管，可以在金屬棒進(jìn)入石墨管之前預(yù)先加熱，加快金屬熔化速度，減輕石墨管的加熱負(fù)擔(dān)。
[0031](4)水冷裝置對線圈起保護(hù)作用，可以延長線圈的使用壽命。
[0032](5)粉末收集器的底部設(shè)有閥門，方便將產(chǎn)品運(yùn)出。
[0033](6)石管內(nèi)、真空腔體內(nèi)和所述粉末收集器內(nèi)設(shè)置溫度傳感器或壓力傳感器，方便實(shí)時測量監(jiān)控。
[0034](7)通過真空腔體和粉末收集器上的觀察窗口實(shí)現(xiàn)可視化。
【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0036]圖1為實(shí)施例2提供的基于直阻加熱非接觸式熔煉的金屬粉末制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為實(shí)施例3提供的基于直阻加熱非接觸式熔煉的金屬粉末制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]附圖標(biāo)記:
[0039]1-真空腔體；2_滾輪；3_金屬棒；4_石墨管；5_隔熱層；6_氣霧化噴嘴；7_金屬液滴；8_粉末收集器；9_金屬粉末；10_進(jìn)料導(dǎo)套；11_出料導(dǎo)套；12-石英玻璃管；13_線圈；14_閥門；15-密封頭。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面將結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下列實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型，而不應(yīng)視為限制本實(shí)用新型的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0041]實(shí)施例1
[0042]一種基于直阻加熱非接觸式熔煉的金屬粉末制備方法，包括下列步驟:
[0043]第一步:使金屬棒的一端勾速通過通電石墨區(qū)域。
[0044]第二步:所述金屬棒在所述通電石墨區(qū)域內(nèi)被加熱恪化。
[0045]第三步:熔化的金屬在重力作用下持續(xù)不斷地形成金屬液滴。
[0046]第四步:所述金屬液滴持續(xù)不斷地滴入氣霧化區(qū)域。
[0047]第五步:高壓高速惰性氣體在所述氣霧化區(qū)域內(nèi)將所述金屬液滴沖擊打散。
[0048]第六步:所述金屬液滴被沖擊打散后冷卻，形成金屬粉末。
[0049]上述所有步驟通常在真空條件下進(jìn)行，這是因?yàn)橥ǔ＝饘倌芘c空氣中某些成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，組分改變。
[0050]上述方法適用于原材料為金屬棒的生產(chǎn)，采用金屬棒既容易控制進(jìn)料的質(zhì)量，也容易控制進(jìn)料的速度。
[0051]具體地，使金屬棒的一端勻速通過通電石墨區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)被加熱熔化，后在重力作用下持續(xù)不斷地形成金屬液滴，該金屬液滴再持續(xù)不斷地滴入氣霧化區(qū)域，在高壓高速惰性氣體的作用下霧化為金屬粉末。其中，調(diào)整進(jìn)料速度(即金屬棒的進(jìn)料速度)，使其適應(yīng)石墨管內(nèi)金屬液滴的滴落速率，即可獲得穩(wěn)定持續(xù)的金屬液流，從而獲得可控的生產(chǎn)效率，滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求。
[0052]上述方法可以通過多種裝置實(shí)現(xiàn)，例如以下實(shí)施例2和3。
[0053]實(shí)施例2
[0054]一種基于直阻加熱非接觸式熔煉的金屬粉末制備裝置，如圖1所示，包括:
[0055]真空腔體1，所述真空腔體I設(shè)有抽氣口和金屬棒3出口，所述抽氣口連接真空抽氣裝置；
[0056]設(shè)置在所述真空腔體I內(nèi)的一對滾輪2，兩個所述滾輪2的軸向平行，兩個所述滾輪2的旋轉(zhuǎn)方向相反，且兩個所述滾輪2的旋轉(zhuǎn)面之間的縫隙與金屬棒3的直徑相匹配；兩個所述滾輪2的旋轉(zhuǎn)面之間的縫隙與所述金屬棒3出口相通；
[0057]兩端均設(shè)有開口的石墨管4，所述石墨管4的一端與所述金屬棒3出口連接，另一端依次連接氣霧化噴嘴6、粉末收集器8 ；
[0058]所述石墨管4的外部設(shè)有隔熱層5。
[0059]該裝置是利用石墨管4加熱的原理實(shí)現(xiàn)熔融。
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