用于制備細粒徑低氧球形鈦及鈦合金粉末的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制備細粒徑低氧球形鈦及鈦合金粉末的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高質(zhì)量的低氧球形鈦及鈦合金粉末是粉末冶金鈦及鈦合金的基礎(chǔ)原料，它決定了粉末冶金鈦及鈦合金零件的性能及其應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，而注射成型、增材制造等加工技術(shù)興起對鈦及鈦合金粉末原料又提出了新的要求。由于鈦金屬在高溫下對氧、氮、氫、碳的高活性，使得生產(chǎn)高質(zhì)量的低氧球形鈦及鈦合金粉末難度較大，而適合注射成型和激光增材制造工藝所需的細粒徑球形鈦及鈦合金粉末(<45ym)收率則更少。高質(zhì)量細粒徑鈦合金粉末的生產(chǎn)現(xiàn)狀在一定程度上限制了粉末冶金鈦及鈦合金的進一步發(fā)展及廣泛應(yīng)用。目前，規(guī)?；a(chǎn)高質(zhì)量低氧球形鈦及鈦合金粉末的技術(shù)主要有等離子旋轉(zhuǎn)電極制粉技術(shù)和惰性氣體霧化技術(shù)。等離子旋轉(zhuǎn)電極制粉技術(shù)通過以高溫等離子弧熔融高速旋轉(zhuǎn)鈦及鈦合金棒料前端，依靠棒料高速旋轉(zhuǎn)的離心力分散甩出熔融液滴，熔融液滴再依靠表面張力冷凝成球形粉末。由于目前棒料的旋轉(zhuǎn)速度一般在20000轉(zhuǎn)/分以內(nèi)，無法提供更高的金屬熔滴分散霧化的離心力，所以現(xiàn)在以該技術(shù)所制備的鈦及鈦合金粉末，其絕大部分粉末顆粒粒度都在100?250 μ m之間，< 45 μ m的粉末幾乎沒有。針對惰性氣體霧化技術(shù)，由于鈦及鈦合金在高溫熔煉過程中呈現(xiàn)極度的活性，所以熔化鈦及鈦合金原料大都在真空或惰性氣氛下，采用水冷銅坩禍的感應(yīng)熔煉方式，或采用金屬棒料的直接感應(yīng)熔化；目前的這些熔化然后氣霧化的制粉工藝能耗較高，且制備的細粒經(jīng)(<45 μ m)的球形鈦及鈦合金收率較低，因此有必要提出改進。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型解決的技術(shù)問題:一種用于制備細粒徑低氧球形鈦及鈦合金粉末的裝置，通過電弧熔化鈦合金絲材形成金屬液滴，然后以超音速惰性氣體霧化金屬熔融液流進行制粉，其原料熔化及霧化制粉過程均在惰性氣氛保護下實施，可有效避免高活性鈦及鈦合金粉末污染，保證所制備粉末的低氧高純凈，且超音速惰性氣流沖擊霧化金屬液滴可實現(xiàn)細小粒徑鈦及鈦合金粉末的制備。
[0004]本實用新型采用的技術(shù)方案:用于制備細粒徑低氧球形鈦及鈦合金粉末的裝置，具有熔化室，所述熔化室下端與霧化室上端連通，所述霧化室下端與收粉罐入口端連通，真空機組與霧化室上側(cè)部連通，排氣除塵罐與霧化室下側(cè)部連通，其中，所述熔化室內(nèi)設(shè)有送絲盤1、送絲盤II和送絲機構(gòu)，所述熔化室內(nèi)部下端還設(shè)有多組霧化噴嘴和導(dǎo)電嘴1、導(dǎo)電嘴II，所述導(dǎo)電嘴I和導(dǎo)電嘴II置于多組霧化噴嘴之間，所述送絲盤1、送絲盤II上的盤絲均通過送絲機構(gòu)連續(xù)引入到導(dǎo)電嘴I和導(dǎo)電嘴II。
[0005]其中，所述多組霧化噴嘴由霧化噴嘴1、霧化噴嘴II和霧化噴嘴III構(gòu)成，其中霧化噴嘴II和霧化噴嘴III均配備拉瓦爾噴管并在導(dǎo)電嘴I和導(dǎo)電嘴II側(cè)下方圓周上180°均布，霧化噴嘴II和霧化噴嘴III與豎直方向均呈20-40°夾角設(shè)置，所述霧化噴嘴I設(shè)于導(dǎo)電嘴I和導(dǎo)電嘴II中間正上方。
[0006]其中，所述霧化噴嘴1、霧化噴嘴II和霧化噴嘴III均采用高純氬氣或氦氣作為氣源。
[0007]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點:
[0008]1、以電弧熔絲結(jié)構(gòu)形成金屬液流，然后以拉瓦爾噴嘴形成超音速氣流霧化液滴制備球形鈦及鈦合金粉末，其工藝流程短，能耗低；
[0009]2、熔化和霧化制粉過程均在惰性氣氛保護下實施，可有效避免高活性鈦及鈦合金粉末污染，保證所制備粉末的低氧高純凈，且通過超音速氣流充分霧化鈦及鈦合金熔滴，所制備細粒經(jīng)粉末收率較高；
[0010]3、結(jié)構(gòu)簡單實用，所用各部件均為材料加工和應(yīng)用領(lǐng)域的常規(guī)裝置，其熔絲形成鈦及鈦合金液流的裝置為電弧噴涂技術(shù)中的常規(guī)裝置，將氣體加速至超音速的拉瓦爾噴嘴也是氣霧化技術(shù)領(lǐng)域的常規(guī)裝置，成本低，易操作。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖1描述本實用新型的一種實施例。
[0013]用于制備細粒徑低氧球形鈦及鈦合金粉末的裝置，具有熔化室1，所述熔化室I下端與霧化室2上端連通，所述霧化室2下端與收粉罐10入口端連通，霧化室2和收粉罐10及排氣除塵罐5之間均設(shè)置有閥門開啟連通或關(guān)閉，真空機組3與霧化室2上側(cè)部連通，排氣除塵罐5與霧化室2下側(cè)部連通，其中，所述熔化室I內(nèi)設(shè)有送絲盤I 7-1、送絲盤II 7-2和送絲機構(gòu)6，所述熔化室I內(nèi)部下端還設(shè)有多組霧化噴嘴和導(dǎo)電嘴I 11-1、導(dǎo)電嘴
II11-2，所述導(dǎo)電嘴I 11-1和導(dǎo)電嘴II 11-2置于多組霧化噴嘴之間，所述送絲盤I 7-1、送絲盤II 7-2上的盤絲均通過送絲機構(gòu)6連續(xù)引入到導(dǎo)電嘴I 11-1和導(dǎo)電嘴II 11-2。
[0014]上述多組霧化噴嘴由霧化噴嘴I 8、霧化噴嘴II 9-1和霧化噴嘴III 9-2構(gòu)成，其中霧化噴嘴II 9-1和霧化噴嘴III 9-2均配備拉瓦爾噴管并在導(dǎo)電嘴I 11-1和導(dǎo)電嘴II 11-2側(cè)下方圓周上180°均布，霧化噴嘴II 9-1和霧化噴嘴III9-2與豎直方向均呈20-40°夾角設(shè)置，優(yōu)選30°夾角，可形成超音速霧化氣流并匯聚于一點，所述霧化噴嘴I 8設(shè)于導(dǎo)電嘴I 11-1和導(dǎo)電嘴II 11-2中間正上方，霧化噴嘴I 8主要是將金屬液流吹入超音速霧化氣流匯聚點。其中，所述霧化噴嘴I 8、霧化噴嘴II 9-1和霧化噴嘴III 9-2均采用高純氬氣或氦氣作為氣源。
[0015]工作原理:將2組2mm直徑鈦合金盤絲裝入送絲盤I 7_1和送絲盤I 7_2，并將盤絲引入到導(dǎo)電嘴I 11-1和導(dǎo)電嘴II 11-2，開啟收粉罐10與霧化室2及真空機組3與霧化室2之間的兩個閥門，關(guān)閉排氣除塵罐5與霧化室2之間的閥門，然后啟動真空機組3對熔化室1、霧化室2和收粉罐10抽真空，待其內(nèi)真空度達到5X10_3Pa時，停止真空機組3運行，關(guān)閉真空機組3與霧化室2之間的閥門，通過霧化噴嘴I 8給霧化室2內(nèi)充入約0.2MPa高純氬氣或氦氣，開啟電弧電源4開始熔化鈦合金絲材，并啟動送絲機構(gòu)6持續(xù)送進盤絲，形成連續(xù)金屬液流，同時給霧化噴嘴I 8、霧化噴嘴II 9-1和霧化噴嘴III9-2供氣，將熔融金屬液流霧化制粉，粉末制備同時開啟霧化室2和排氣除塵罐5間閥門，及時排出霧化室2內(nèi)多余氬氣或氦氣。待制粉完畢，關(guān)閉電弧電源4及送絲機構(gòu)6，并停止給霧化噴嘴I 8、霧化噴嘴II 9-1和霧化噴嘴III 9-2供氣。
[0016]上述實施例，只是本實用新型的較佳實施例，并非用來限制本實用新型實施范圍，故凡以本實用新型權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應(yīng)包括在本實用新型權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.用于制備細粒徑低氧球形鈦及鈦合金粉末的裝置，具有熔化室(I)，其特征在于:所述熔化室(I)下端與霧化室(2)上端連通，所述霧化室(2)下端與收粉罐(10)入口端連通，真空機組(3)與霧化室(2)上側(cè)部連通，排氣除塵罐(5)與霧化室(2)下側(cè)部連通，其中，所述熔化室(I)內(nèi)設(shè)有送絲盤I (7-1)、送絲盤II (7-2)和送絲機構(gòu)(6)，所述熔化室(I)內(nèi)部下端還設(shè)有多組霧化噴嘴和導(dǎo)電嘴I (11-1)、導(dǎo)電嘴II (11-2)，所述導(dǎo)電嘴I (11-1)和導(dǎo)電嘴II (11-2)置于多組霧化噴嘴之間，所述送絲盤I (7-1)、送絲盤II (7-2)上的盤絲均通過送絲機構(gòu)(6)連續(xù)引入到導(dǎo)電嘴I (11-1)和導(dǎo)電嘴II (11-2) ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備細粒徑低氧球形鈦及鈦合金粉末的裝置，其特征在于:所述多組霧化噴嘴由霧化噴嘴I (8)、霧化噴嘴II (9-1)和霧化噴嘴III (9-2)構(gòu)成，其中霧化噴嘴II (9-1)和霧化噴嘴III (9-2)均配備拉瓦爾噴管并在導(dǎo)電嘴I (11-1)和導(dǎo)電嘴II (11-2)側(cè)下方圓周上180°均布，霧化噴嘴II (9-1)和霧化噴嘴III (9-2)與豎直方向均呈20-40°夾角設(shè)置，所述霧化噴嘴I (8)設(shè)于導(dǎo)電嘴I (11-1)和導(dǎo)電嘴II (11-2)中間正上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于制備細粒徑低氧球形鈦及鈦合金粉末的裝置，其特征在于:所述霧化噴嘴I (8)、霧化噴嘴II (9-1)和霧化噴嘴III (9-2)均采用高純氬氣或氦氣作為氣源。
【專利摘要】提供一種用于制備細粒徑低氧球形鈦及鈦合金粉末的裝置，熔化室、霧化室和收粉罐依次連通，真空機組和排氣除塵罐分別與霧化室上側(cè)部和下側(cè)部連通，熔化室內(nèi)設(shè)有送絲盤和送絲機構(gòu)，熔化室內(nèi)部下端還設(shè)有多組霧化噴嘴和導(dǎo)電嘴Ⅰ、導(dǎo)電嘴Ⅱ，所述導(dǎo)電嘴Ⅰ和導(dǎo)電嘴Ⅱ置于多組霧化噴嘴之間，送絲盤上的盤絲均通過送絲機構(gòu)連續(xù)引入到導(dǎo)電嘴Ⅰ和導(dǎo)電嘴Ⅱ。本實用新型通過電弧熔化鈦合金絲材形成金屬液滴，然后以超音速惰性氣體霧化金屬熔融液流進行制粉，其原料熔化及霧化制粉過程均在惰性氣氛保護下實施，有效避免高活性鈦及鈦合金粉末污染，保證所制備粉末的低氧高純凈，且超音速惰性氣流沖擊霧化金屬液滴可實現(xiàn)細小粒徑鈦及鈦合金粉末的制備。
【IPC分類】B22F9-08
【公開號】CN204449311
【申請?zhí)枴緾N201520069162
【發(fā)明人】馮磊
【申請人】陜西維克德科技開發(fā)有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年1月30日