用超聲波振動(dòng)霧化制備微細(xì)球狀金屬粉末的設(shè)備及工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用超聲波振動(dòng)霧化制備微細(xì)球狀金屬粉末的設(shè)備及制備工藝，采用無級(jí)調(diào)速超聲波振動(dòng)送絲系統(tǒng)與真空電子束發(fā)生器或多個(gè)等離子發(fā)生器組合熔化霧化金屬材料來制備金屬粉末。它包括真空霧化室及其筒體，在筒體的上部連通有抽真空排氣管道和電子束發(fā)生器；左端設(shè)置有前門；右端設(shè)置有真空霧化室后門；積粉斗、筒體和真空霧化室前門的外表面覆冷卻水套；筒體的內(nèi)部設(shè)置的霧化室隔層與真空霧化室后門構(gòu)成輔助機(jī)械室。本發(fā)明將兩種金屬粉末制備方法合一，選擇性使用，開一次機(jī)能實(shí)現(xiàn)持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間大產(chǎn)能生產(chǎn)，產(chǎn)出粉末具有純度高、粒度細(xì)、分布集中，外觀球形特征顯著；本發(fā)明設(shè)備占地小，易操作，投資少，運(yùn)行成本低。
【專利說明】
用超聲波振動(dòng)霧化制備微細(xì)球狀金屬粉末的設(shè)備及工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于專用設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及金屬粉末制備設(shè)備，具體涉及在真空或 充滿惰性氣體環(huán)境下，用超聲波振動(dòng)霧化法制備鈦及鈦合金微細(xì)球狀金屬粉末的設(shè)備及制 備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，3D打印及激光成形技術(shù)等前沿科學(xué)迅猛發(fā)展，在這種背景下對(duì)其所需金 屬粉末原材料提出了更高的要求。金屬粉末產(chǎn)品的化學(xué)純度、球形率、粒度及粒度均勻性分 布等技術(shù)性能指標(biāo)要求越來越高。而高性能高品質(zhì)的金屬粉末將是3D打印等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè) 化商用的基石。金屬粉末作為一類重要的工業(yè)原料，在通訊、電子、汽車、航空航天等領(lǐng)域的 應(yīng)用日益活躍。隨著金屬注射成型、熱噴涂、金屬快速成形、電子表面貼裝等技術(shù)的發(fā)展，對(duì) 金屬粉末材料的粒度、純凈度、形貌等方面的性能要求逐漸提高，進(jìn)而推動(dòng)粉末制備技術(shù)朝 著窄粒度、低氧含量、高效率、低成本的方向發(fā)展。
[0003] 目前，金屬球形粉末的生產(chǎn)技術(shù)主要是氣體霧化法和等離子旋轉(zhuǎn)電極法。氣體霧 化法根據(jù)熔化金屬的方式不同主要有高頻感應(yīng)氣霧化法、中頻感應(yīng)坩堝熔化氣霧化法、等 離子超聲波氣霧化法、高溫離子體霧化法。等離子旋轉(zhuǎn)電極法受限于轉(zhuǎn)速和輔件而生產(chǎn)的 粉末粒度粗，且生產(chǎn)成本高。高頻感應(yīng)氣霧化法、中頻感應(yīng)坩堝熔化氣霧化法受限于熔化液 流粗且流體難控，氣嘴結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣體利用率低，生產(chǎn)的粉末細(xì)粉少，產(chǎn)能低，且投資大生產(chǎn) 成本高，所制備的金屬粉末粒徑一般大于?οομπι。超聲霧化是近年發(fā)展起來的一種新的霧化 技術(shù)，是利用超聲波定向壓強(qiáng)，使液體表面產(chǎn)生有限振幅的表面張力波，形成隆起液面，在 隆起的液面周圍發(fā)生空化作用，使液體霧化成小液滴。中國(guó)專利CN201180053612.1公開了 一種超聲霧化設(shè)備，中國(guó)專利CN200980112649. X公開了一種超聲霧化裝置，中國(guó)專利 CN201010122821.4公開了一種組合超聲霧化裝置，這三件專利都適用于溶液的霧化，不適 用于制備金屬粉末。此外，中國(guó)專利01140401.9公開了一種用于生產(chǎn)球形金屬粉末的超聲 霧化制備方法和裝置，其原理是將液態(tài)金屬滴落在以超聲頻率振動(dòng)的超聲聚能器頭部形成 一薄液層，在超聲振動(dòng)作用下激起表面張力，形成細(xì)小液滴飛離成霧，冷凝成金屬粉末。由 于超聲聚能器頭部需要接觸高溫液態(tài)金屬，將產(chǎn)生空化腐蝕，同時(shí)制備的金屬粉末材料受 到超聲聚能器頭部材料熔點(diǎn)的限制。該專利涉及的超聲霧化制備金屬粉末方法和裝置只能 制備低熔點(diǎn)金屬粉末，如熔點(diǎn)不超過350 °C的錫鉛合金。其球形金屬粉末超聲霧化方法的具 體過程是:金屬料棒在以超聲頻率振動(dòng)的同時(shí)，利用等離子弧對(duì)金屬料棒加熱，當(dāng)金屬料棒 表面升溫到熔融態(tài)時(shí)，在超聲振動(dòng)的作用下激起表面張力波，當(dāng)超聲振動(dòng)幅度達(dá)到一定時(shí)， 金屬液滴從波峰上飛離，經(jīng)氣體冷卻凝固成金屬粉末。其缺點(diǎn)是受限于超聲波發(fā)生器的動(dòng) 態(tài)跟蹤控制和連續(xù)化批量化生產(chǎn)，即無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。高溫離子體霧化法是利用等離子 體具備的高溫特性和一定的氣量流速特性將熔化霧化一體化來制粉的方法。但是，這種高 溫離子體霧化法也存在不足，一是使用單一等離子槍熔化霧化時(shí)細(xì)霧率有限，二是即使采 用多束等離子槍熔化霧化時(shí)細(xì)霧率理想了，可是耗費(fèi)等離子氣量又陡增，總之生產(chǎn)成本仍 然很大，產(chǎn)能低。
[0004] 綜上，現(xiàn)有金屬粉末制備技術(shù)還無法滿足今后3D打印所需高品質(zhì)金屬粉末的需 要，特別是無法滿足高品質(zhì)鎢、鉬、鉭、鈮、鈦或鈦合金等金屬粉末的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)制備金屬粉末顆粒粗大，設(shè)備投資大，占地多，生產(chǎn)成本高，無 法大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化等技術(shù)缺陷和不足，本發(fā)明提供一種用超聲波振動(dòng)霧化法制備微細(xì)球狀金 屬粉末的設(shè)備及制備工藝。本發(fā)明擬采用無級(jí)調(diào)速超聲波振動(dòng)送絲系統(tǒng)與真空電子束發(fā)生 器或多個(gè)等離子發(fā)生器組合熔化霧化金屬材料的方法和設(shè)備來制備金屬粉末。該設(shè)備和工 藝的具體技術(shù)方案為：
[0006] -、一種用超聲波振動(dòng)霧化制備微細(xì)球狀金屬粉末的設(shè)備，包括真空霧化室(6)， 所述真空霧化室(6)具有筒體(61)，在筒體(61)的上部連通有抽真空排氣管道(1)和安裝有 電子束發(fā)生器（13);下部連通有積粉斗(4)，積粉斗(4)下端連接有出粉口（5);左端設(shè)置有 真空霧化室前門（3);右端設(shè)置有真空霧化室后門（8);積粉斗(4)與筒體(61)外表面覆筒體 冷卻水套(141);真空霧化室前門（3)外表面覆前門冷卻水套(14);其特征在于：
[0007] 所述筒體(61)的內(nèi)部設(shè)置有霧化室隔層(62)，所述霧化室隔層(62)與真空霧化室 后門（8)構(gòu)成輔助機(jī)械室(9);
[0008] 所述輔助機(jī)械室(9)的內(nèi)部設(shè)置有等離子發(fā)生器（12)和超聲波振動(dòng)連續(xù)送絲的送 絲系統(tǒng)，所述送絲系統(tǒng)包括送絲機(jī)（10)、超聲波換能振蕩器（11)、校直機(jī)（19)，與外部連接 的絲料卷盤（7)，其中，所述送絲機(jī)（10)將絲料卷盤（7)上的金屬絲料（20)拉送給校直機(jī) (19)校直后送至超聲波換能振蕩器（11)振動(dòng)，再送至等離子發(fā)生器（12)的前端;所述等離 子發(fā)生器(12)的前端穿過霧化室隔層(62)伸在真空霧化室(6)的內(nèi)部。
[0009] 進(jìn)一步的在于，所述等離子發(fā)生器(12)為1~6個(gè)。
[0010] 進(jìn)一步的在于，所述等離子發(fā)生器(12)為1或6個(gè)。
[0011] 進(jìn)一步的在于，所述電子束發(fā)生器（13)為單獨(dú)開啟，相對(duì)于等離子發(fā)生器（12)獨(dú) 立工作。
[0012] 進(jìn)一步的在于，在所述抽真空排氣管道（1)豎直段的內(nèi)部設(shè)置有用于氣粉分離的 過濾器(2)，所述過濾器(2)由濾網(wǎng)（24)與濾網(wǎng)支撐架(27)嵌套構(gòu)成。
[0013] 進(jìn)一步的在于，在所述抽真空排氣管道（1)右側(cè)連通有支管道（111)，所述支管道 (111)再分別連通至電子束發(fā)生器(13)和輔助機(jī)械室(9)。
[0014] 進(jìn)一步的在于，所述超聲波換能振蕩器（11)包括固定連接在一起的變幅桿(38)、 超聲波換能器(39)和外接超聲發(fā)生器的插座(40)，所述插座(40)在接受超聲波發(fā)生器的高 頻電磁振動(dòng)后，同時(shí)傳遞給超聲波換能器(39)，所述超聲波換能器(39)再將高頻電磁振蕩 轉(zhuǎn)化為微弱機(jī)械振動(dòng)傳遞給變幅桿(38)，所述變幅桿(38)再將所述微弱機(jī)械振動(dòng)放大傳遞 給安裝在變幅桿(38)上端的送絲料振動(dòng)頭組件產(chǎn)生振動(dòng)。
[0015] 進(jìn)一步的在于，所述變幅桿(38)與送絲料振動(dòng)頭組件還可以分體組裝。
[0016] 進(jìn)一步的在于，所述送絲料振動(dòng)頭組件為滾壓式送絲料振動(dòng)頭組件或拉絲模式送 絲料振動(dòng)頭組件；
[0017] 所述滾壓式送絲料振動(dòng)頭組件，包括送絲振動(dòng)頭（35)、2個(gè)壓緊滑輪軸承（32)，在 送絲振動(dòng)頭(35)上設(shè)有進(jìn)絲口（36)，其中，所述2個(gè)壓緊滑輪軸承(32)的滾動(dòng)配合中間間隙 與所述進(jìn)絲口（36)處于同一水平線;所述滾壓式送絲料振動(dòng)頭組件還包括用于上下固定壓 緊滑輪軸承(32)的上U形塊、下U形塊、壓緊螺桿、鎖緊螺母組件。
[0018] 所述拉絲模式送絲料振動(dòng)頭組件，是在變幅桿(38)上端的送絲振動(dòng)頭(35)上裝安 裝具有橫向過絲孔的拉絲模，所述拉絲模將超聲波傳給通過拉絲模時(shí)的金屬絲料(20)產(chǎn)生 超聲波振動(dòng)。
[0019] 二、用上述設(shè)備制備微細(xì)球狀金屬粉末的工藝，其特征在于，包括以下步驟：
[0020] (a)備料金屬絲料，選取直徑為0lmm~0l5mra金屬絲料卷盤；
[0021] (b)對(duì)金屬絲料表面扒除氧化皮，呈光亮絲材；
[0022] (c)對(duì)真空霧化室抽真空，并使真空度低于0.03Pa，再充氬氣保持0.01~0.05Mpa， 啟動(dòng)冷卻水套水循環(huán)；
[0023] (d)用送絲機(jī)將光亮絲材送校直機(jī)校直，校直之后再送至充有氬氣的真空霧化室；
[0024] (e)啟動(dòng)等離子發(fā)生器或電子束發(fā)生器將光亮絲材表面加熱至熔融狀態(tài)，同時(shí)啟 動(dòng)超聲波換能振蕩器發(fā)生振動(dòng)，使熔融狀態(tài)的表面金屬在振動(dòng)作用下飛離絲材表面形成金 屬液滴，金屬液滴在水循環(huán)冷卻的環(huán)境下，凝固形成金屬粉末；
[0025] (f)清掃真空霧化室，打開出粉口出粉，經(jīng)篩分，收集微細(xì)高純球形金屬粉末，合格 包裝。
[0026] 進(jìn)一步的在于，所述金屬絲料為鎢、鉬、鉭、鈮、鈦或鈦合金。
[0027]本發(fā)明設(shè)備的工作原理是：
[0028] 一是在真空度小于0.05Pa的條件下，用電子槍中的陰極由于直接或間接加熱而發(fā) 射電子，該電子在高壓靜電場(chǎng)的加速下再通過電磁場(chǎng)的聚焦就可以形成能量密度極高的電 子束，用此電子束去轟擊絲料頭端面，巨大的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，使絲棒料頭端面熔化，形成 熔池，在15KHz~120KHz超聲波振動(dòng)頻率的作用下激起表面張力波，當(dāng)超聲振動(dòng)幅度達(dá)到一 定時(shí)，金屬液滴從波峰上飛離霧化和經(jīng)氣體霧化，冷卻凝固成金屬粉末。
[0029]二是使用單個(gè)或多個(gè)等離子發(fā)生器熔化與超聲波振動(dòng)金屬的霧化制備金屬粉末， 是在真空度小于〇 . 〇5Pa時(shí)充入氬氣到0.01~0.05MPa條件下，用1~6個(gè)等離子發(fā)生器在 100A~400A的等離子束去轟擊絲棒料頭端面，巨大的熱能使絲棒料頭端面恪化，形成恪池， 在15KHz~120KHz超聲波振動(dòng)頻率的作用下激起表面張力波，當(dāng)超聲振動(dòng)幅度達(dá)到一定時(shí)， 金屬液滴從波峰上飛離霧化和經(jīng)氣體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為霧化，冷卻凝固成金屬粉末。
[0030] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：
[0031] 1、本發(fā)明設(shè)備實(shí)現(xiàn)了一機(jī)兩用的兩種制粉方法，一是真空電子束熔化與超聲波振 動(dòng)金屬絲料霧化制備金屬粉末。二是本發(fā)明設(shè)備利用單個(gè)或多個(gè)等離子發(fā)生器組合熔化與 超聲波振動(dòng)金屬絲料的霧化制備金屬粉末。這兩種方法均能滿足絲材原料為0lmm~05mm的 絲料;當(dāng)使用原料為05mm~0l5mm的粗絲料時(shí)，就將前兩者結(jié)合聯(lián)制備金屬粉末。
[0032] 2、本發(fā)明設(shè)備因采用了無級(jí)調(diào)速超聲波振動(dòng)送絲系統(tǒng)，可使用大單重金屬絲料卷 盤，開一次機(jī)能實(shí)現(xiàn)持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間大產(chǎn)能生產(chǎn)。
[0033] 3、本發(fā)明設(shè)備占地小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，全密閉式，易操作，投資少，運(yùn)行成本低。采 用本發(fā)明設(shè)備生產(chǎn)的粉末具有純度高、粒度細(xì)、分布集中，外觀呈球形特征比現(xiàn)有技術(shù)十分 關(guān)出，顯者。
【附圖說明】
[0034] 圖1，是本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 圖2,是本發(fā)明的氣粉分離過濾器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖3,是本發(fā)明的超聲波換能振蕩器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖中，1一抽真空排氣管道、2-氣粉分離過濾器、3-真空霧化室前門、4一積粉斗、 5-出粉口、6-真空霧化室、7-絲料卷盤、8-真空霧化室后門、9-輔助機(jī)械室、10-送絲 機(jī)、11--超聲波換能振蕩器、12-等離子發(fā)生器、13--電子束發(fā)生器、14-前門冷卻水套、 15-筒體冷卻水進(jìn)口、16-前門冷卻水進(jìn)口、17-筒體冷卻水出口、18-前門冷卻水出口、 19-校直機(jī)、20-金屬絲料、21-霧化的金屬液滴、22-觀察窗、24-濾網(wǎng)、27-濾網(wǎng)支撐 架、32-壓緊滑輪軸承、35-送絲振動(dòng)頭、36-進(jìn)絲口、38-變幅桿、39-超聲波換能器、40-外接 超聲發(fā)生器的插座、61-筒體、62-霧化室隔層、71-預(yù)留口、111--抽真空排氣管的支管 道、141-筒體冷卻水套。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例的設(shè)備和工藝進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0039] -、如圖1所示，是本發(fā)明用超聲波振動(dòng)霧化制備微細(xì)球狀金屬粉末的設(shè)備結(jié)構(gòu)示 意圖。它包括真空霧化室(6)及其筒體(61)，在筒體(61)的上部連通有抽真空排氣管道（1) 和安裝有電子束發(fā)生器（13);下部連通有積粉斗(4)，積粉斗(4)下端還連接有出粉口（5)， 方便打開排出金屬粉末;左端設(shè)置有真空霧化室前門（3)，在所述真空霧化室前門（3)上還 設(shè)置有觀察窗(22)，以方便觀察真空霧化室(6)內(nèi)部工作情況;右端設(shè)置有真空霧化室后門 (8) ;積粉斗(4)與筒體(61)外表面覆筒體冷卻水套（141)，并設(shè)有筒體冷卻水進(jìn)口（15)和筒 體冷卻水出口（ 17);真空霧化室前門（3)的外表面覆前門冷卻水套（14)，并設(shè)有前門冷卻水 進(jìn)口（16)和前門冷卻水出口（18)。在設(shè)備工作前，須分別開啟冷卻水套保持水循環(huán)，使真空 霧化室內(nèi)部降溫冷卻，創(chuàng)造金屬液滴冷卻凝固的冷態(tài)環(huán)境。所述筒體(61)的內(nèi)部設(shè)置有霧 化室隔層（62)，所述霧化室隔層（62)與真空霧化室后門（8)構(gòu)成一個(gè)密閉的輔助機(jī)械室 (9) 〇
[0040] 所述輔助機(jī)械室(9)的內(nèi)部設(shè)置有等離子發(fā)生器（12)和具有無級(jí)調(diào)速超聲波振動(dòng) 送絲的送絲系統(tǒng)，該送絲系統(tǒng)包括送絲機(jī)（10)、超聲波換能振蕩器（11)、外部接的絲料卷盤 (7)、校直機(jī)（19);其中，所述送絲機(jī)（10)將絲料卷盤(7)上的金屬絲料(20)拉送經(jīng)過校直機(jī) (19)校直后送至超聲波換能振蕩器（11)振動(dòng)，再送至等離子發(fā)生器（12)的前端，該前端穿 過霧化室隔層(62)伸在真空霧化室(6)的內(nèi)部;送至前端的金屬絲料(20)表面在啟用等離 子發(fā)生器(12)加熱熔融時(shí)，同時(shí)又在所述超聲波換能振蕩器（11)的振動(dòng)下熔融的液態(tài)金屬 飛離表面形成金屬液滴(21)，冷卻凝固后成金屬粉末。
[0041] 所述等離子發(fā)生器(12)為η個(gè)，η為自然數(shù)，本實(shí)施例優(yōu)選為1個(gè)或6個(gè)。
[0042] 所述抽真空排氣管道（1)右側(cè)連通有支管道（111 )，所述支管道（111)再分別連通 至電子束發(fā)生器（13)和輔助機(jī)械室(9)。其作用是可以分別對(duì)真空霧化室(6)、輔助機(jī)械室 (9)和電子束發(fā)生器（13)所處區(qū)域進(jìn)行抽真空，保證三處區(qū)域真空度保持一致，節(jié)省運(yùn)行成 本。
[0043] 此外，所述筒體(61)的下部還設(shè)置有預(yù)留口（71)，方便外接設(shè)備。
[0044] 所述超聲波換能振蕩器（11)放置在真空霧化室(6)的內(nèi)、外均可。當(dāng)放在外部時(shí)， 超聲波換能振蕩器(11)就連接在預(yù)留口（71)。
[0045] 如圖2所示，是本發(fā)明的氣粉分離過濾器結(jié)構(gòu)示意圖。氣粉分離過濾器(2)安裝在 抽真空排氣管道(1)豎直段的內(nèi)部。所述氣粉分離過濾器(2)主要由濾網(wǎng)（24)和濾網(wǎng)支撐架 (27)嵌套而成，通過緊固件組成安裝在抽真空排氣管道（1)豎直段的內(nèi)部。其作用是，在保 證氣粉分離過濾器(2)與真空霧化室(6)為一體化的同時(shí)，將霧化室內(nèi)（6)漂浮和跟隨氣流 運(yùn)動(dòng)的微細(xì)金屬粉粒過濾留在真空霧化室(6 )，只把氣體排出。
[0046] 如圖3所示，是本發(fā)明的超聲波換能振蕩器結(jié)構(gòu)示意圖。所述超聲波換能振蕩器 (11)包括固連在一起的變幅桿(38)、超聲波換能器(39)和插座(40)，所述插座(40)將超聲 發(fā)生器的高頻電磁振蕩傳遞給超聲波換能器(39)，所述超聲波換能器(39)再將高頻電磁振 蕩轉(zhuǎn)化為微弱機(jī)械振動(dòng)傳遞給變幅桿(38)，所述變幅桿(38)再將所述微弱機(jī)械振動(dòng)放大傳 遞給安裝在變幅桿(38)上端的送絲料振動(dòng)頭組件，并使金屬絲料振動(dòng)。所述變幅桿(38)和 送絲料振動(dòng)頭組件可以根據(jù)需要加工成一體件或加工成分體件均可。設(shè)備工作時(shí)，所述變 幅桿(38)的振幅大于20μπι。
[0047] 所述送絲料振動(dòng)頭組件為滾壓式送絲料振動(dòng)頭組件或拉絲模式送絲料振動(dòng)頭組 件。
[0048] 所述滾壓式送絲料振動(dòng)頭組件包括送絲振動(dòng)頭(35)、在送絲振動(dòng)頭(35)上開的進(jìn) 絲口（36)和一組2個(gè)壓緊滑輪軸承（32)，其中，所述進(jìn)絲口（36)與所述一組2個(gè)壓緊滑輪軸 承(32)的滾動(dòng)配合間隙處于同一水平線。該組件將超聲波振動(dòng)傳給壓緊滑輪軸承(32)并使 從進(jìn)絲口（36)進(jìn)入的金屬絲料(20)產(chǎn)生超聲波振動(dòng)。所述滾壓式送絲料振動(dòng)頭組件還包括 用于上下固定壓緊滑輪軸承(32)的上U形塊、下U形塊、壓緊螺桿、鎖緊螺母組件。
[0049] 所述拉絲模式送絲料振動(dòng)頭組件是在變幅桿(38)上端的送絲振動(dòng)頭（35)上裝安 裝橫向過絲孔的拉絲模，所述拉絲模將超聲波傳給通過拉絲模時(shí)的金屬絲料(20)產(chǎn)生超聲 波振動(dòng)。本實(shí)施例最關(guān)鍵是滾壓式送絲料振動(dòng)頭組件和拉絲模式送絲料振動(dòng)頭組件能確保 無間隙地不間斷地持續(xù)送金屬絲料，也就保證了超聲波順利向絲料傳送，這也是絲料獲得 超聲波并能連續(xù)送料的關(guān)鍵。連續(xù)滾壓式超聲波振動(dòng)送絲，大大提高產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本。
[0050] 二、用上述設(shè)備制備微細(xì)球狀金屬粉末的工藝，其特征在于，包括以下步驟：
[0051 ] 步驟1，備好Ti絲棒材原材料放到送絲機(jī)上，Ti絲棒材直徑0l. 5mm~05mm以便恪化 霧化充分；
[0052]接通電源和高純氬氣瓶，關(guān)好真空霧化室門，此時(shí)無泄漏是保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提， 通循環(huán)水冷系統(tǒng)；啟動(dòng)抽真空排氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)是前期抽霧化室真空，后期保證負(fù)壓排氣的 關(guān)鍵，也是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵;選擇等離子發(fā)生器。絲材太細(xì)小生產(chǎn)效率低，太粗球形效 果差，因此需要選取合適的直徑；
[0053] 步驟2，抽真空霧化室真空達(dá)到低于0.03Pa高真空后，充氬氣保持0.01~0.05Mpa， 開啟等離子發(fā)生器和超聲波換能振蕩器的送絲料振動(dòng)頭組件送絲；
[0054] 步驟3,超聲波振動(dòng)頻率設(shè)定為15KHz~120KHz，振幅大于20微米，超聲波振動(dòng)方向 為橫向或縱向；
[0055]步驟4,霧化的金屬液滴在冷卻水套的作用下冷卻固化成微細(xì)粉末，同時(shí)被真空霧 化室自帶氣粉分離過濾器分離。
[0056]步驟5,清掃真空霧化室即可收集小于100微米的微細(xì)高純球形金屬粉末。
[0057]本發(fā)明適合生產(chǎn)各種金屬粉末產(chǎn)品，可滿足3D打印所需高品質(zhì)金屬粉末，特別適 合鎢、鉬、鉭、鈮、鈦、鈦合金或不銹鋼金屬粉末制取。
[0058]本發(fā)明設(shè)備的有益技術(shù)效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比：
[0059] 1、本發(fā)明設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是:首先將兩種金屬粉末制備方法合二為一的設(shè)計(jì)。一是真 空電子束熔化超聲波振動(dòng)金屬霧化制備金屬粉末，二是單個(gè)/多個(gè)等離子發(fā)生器熔化超聲 波振動(dòng)金屬的霧化制備金屬粉末。三是結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)約化的設(shè)計(jì)，即在真空管道內(nèi)設(shè)置氣粉 分離過濾器，簡(jiǎn)化了在霧化室外設(shè)置過濾器的麻煩，利用積粉斗集料作用，省下了一個(gè)出料 罐。運(yùn)行成本低、占地小、設(shè)備利用率等。
[0060] 2、本發(fā)明的工藝優(yōu)點(diǎn)：首先是同時(shí)有兩種金屬粉末制備方法可以選擇性使用。即 獨(dú)立采用真空電子束熔化超聲波振動(dòng)金屬霧化制備金屬粉末的方法或采用單個(gè)/多個(gè)等離 子發(fā)生器熔化超聲波振動(dòng)金屬的霧化制備金屬粉末的方法。二是本發(fā)明工藝采用了超聲波 換能振蕩器中的滾壓式送絲料振動(dòng)頭組件設(shè)計(jì)，該滾壓式振動(dòng)送絲確保了無間隙送絲棒 料，也就保證了超聲波順利向絲棒料上傳送振動(dòng)，這也是絲棒料獲得超聲波并能連續(xù)送料 生產(chǎn)的關(guān)鍵。本工藝使得超聲波技術(shù)在制備金屬粉末領(lǐng)域得到新發(fā)展。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用超聲波振動(dòng)霧化制備微細(xì)球狀金屬粉末的設(shè)備，包括真空霧化室(6)，所述真 空霧化室(6)具有筒體(61)，在筒體(61)的上部連通有抽真空排氣管道(1)和安裝有電子束 發(fā)生器（13);下部連通有積粉斗(4)，積粉斗(4)下端連接有出粉口（5);左端設(shè)置有真空霧 化室前門（3);右端設(shè)置有真空霧化室后門（8);積粉斗(4)與筒體(61)外表面覆筒體冷卻水 套(141);真空霧化室前門（3)外表面覆前門冷卻水套(14);其特征在于： 所述筒體(61)的內(nèi)部設(shè)置有霧化室隔層(62)，所述霧化室隔層(62)與真空霧化室后門 (8)構(gòu)成輔助機(jī)械室(9); 所述輔助機(jī)械室(9)的內(nèi)部設(shè)置有等離子發(fā)生器（12)和超聲波振動(dòng)連續(xù)送絲的送絲系 統(tǒng)，所述送絲系統(tǒng)包括送絲機(jī)（10)、超聲波換能振蕩器（11)、校直機(jī)（19)，與外部連接的絲 料卷盤(7)，其中，所述送絲機(jī)（10)將絲料卷盤(7)上的金屬絲料(20)拉送給校直機(jī)（19)校 直后送至超聲波換能振蕩器（11)振動(dòng)，再送至等離子發(fā)生器（12)的前端;所述等離子發(fā)生 器(12)的前端穿過霧化室隔層(62)伸在真空霧化室(6)的內(nèi)部。2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:所述等離子發(fā)生器(12)為1~6個(gè)。3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:所述電子束發(fā)生器(13)為單獨(dú)開啟。4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:在所述抽真空排氣管道（1)豎直段的內(nèi)部設(shè) 置有用于氣粉分離的過濾器(2)，所述過濾器(2)由濾網(wǎng)（24)與濾網(wǎng)支撐架(27)嵌套構(gòu)成。5. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:在所述抽真空排氣管道（1)右側(cè)連通有支管 道(111)，所述支管道(111)再分別連通至電子束發(fā)生器(13)和輔助機(jī)械室(9)。6. 如權(quán)利要求1~5中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于:所述超聲波換能振蕩器（11) 包括固定連接在一起的變幅桿(38)、超聲波換能器(39)和外接超聲發(fā)生器的插座(40)，所 述插座(40)在接受超聲波發(fā)生器的高頻電磁振動(dòng)后，同時(shí)傳遞給超聲波換能器(39)，所述 超聲波換能器(39)再將高頻電磁振蕩轉(zhuǎn)化為微弱機(jī)械振動(dòng)傳遞給變幅桿(38)，所述變幅桿 (38)再將所述微弱機(jī)械振動(dòng)放大傳遞給安裝在變幅桿(38)上端的送絲料振動(dòng)頭組件產(chǎn)生 振動(dòng)。7. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于:所述變幅桿(38)與送絲料振動(dòng)頭組件還可以 分體組裝。8. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于:所述送絲料振動(dòng)頭組件為滾壓式送絲料振動(dòng) 頭組件或拉絲模式送絲料振動(dòng)頭組件； 所述滾壓式送絲料振動(dòng)頭組件包括送絲振動(dòng)頭(35 )、2個(gè)壓緊滑輪軸承（32 )，在送絲振 動(dòng)頭(35)上設(shè)有進(jìn)絲口（36)，其中，所述2個(gè)壓緊滑輪軸承(32)的滾動(dòng)配合中間間隙與所述 進(jìn)絲口（36)處于同一水平線； 所述拉絲模式送絲料振動(dòng)頭組件，是在所述送絲振動(dòng)頭(35)上裝安裝具有橫向過絲孔 的拉絲模。9. 用如權(quán)利要求1所述的設(shè)備制備微細(xì)球狀金屬粉末的工藝，其特征在于，包括以下步 驟： (a) 備料金屬絲料，選取直徑為olram~0l5mra金屬絲料卷盤； (b) 對(duì)金屬絲料表面扒除氧化皮，呈光亮絲材； (c) 對(duì)真空霧化室抽真空，并使真空度低于0.03Pa，再充氬氣保持0.01~0.05Mpa，啟動(dòng) 冷卻水套水循環(huán)； (d) 用送絲機(jī)將光亮絲材送校直機(jī)校直，校直之后再送至充有氬氣的真空霧化室； (e) 啟動(dòng)等離子發(fā)生器或電子束發(fā)生器將光亮絲材表面加熱至熔融狀態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)超 聲波換能振蕩器發(fā)生振動(dòng)，使熔融狀態(tài)的表面金屬在振動(dòng)作用下飛離絲材表面形成金屬液 滴，金屬液滴在水循環(huán)冷卻的環(huán)境下，凝固形成金屬粉末； (f) 清掃真空霧化室，打開出粉口出粉，經(jīng)篩分，收集微細(xì)高純球形金屬粉末，合格包 裝。10.如權(quán)利要求9所述的工藝，其特征在于:所述金屬絲料為鎢、鉬、鉭、鈮、鈦或鈦合金。
【文檔編號(hào)】B22F9/08GK105855558SQ201610389294
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】劉學(xué)暉, 韓偉東
【申請(qǐng)人】寶雞萬品金屬科技有限公司