基于可控磁懸浮熔煉技術(shù)的金屬粉末制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及懸浮熔煉領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于可控磁懸浮熔煉技術(shù)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。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。
[0003]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)。為了解決該問題，現(xiàn)有技術(shù)中已出現(xiàn)了兩種主要方式:冷坩禍懸浮熔煉和自懸浮熔煉。
[0004]冷坩禍懸浮熔煉技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)熔煉過程中被熔融金屬處于懸浮狀態(tài)，但是在澆注過程中仍不能避免金屬物料與坩禍的接觸。而自懸浮熔煉技術(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。
[0005]有鑒于此，特提出本實(shí)用新型。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型提供了一種基于可控磁懸浮熔煉技術(shù)的金屬粉末制備裝置，其適用于高熔點(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。
[0007]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:
[0008]一種基于可控磁懸浮熔煉技術(shù)的金屬粉末制備方法，用于將金屬絲制備成金屬粉末；其包括下列步驟:
[0009]使金屬絲的一端勾速通過電磁場區(qū)域；
[0010]金屬絲在電磁場區(qū)域內(nèi)升溫熔化，并持續(xù)不斷地形成金屬液滴；
[0011 ] 金屬液滴持續(xù)不斷地滴入氣霧化區(qū)域；
[0012]高壓高速惰性氣體在氣霧化區(qū)域內(nèi)將金屬液滴沖擊打散；
[0013]金屬液滴被沖擊打散后冷卻，形成金屬粉末；
[0014]上述所有步驟在真空條件下進(jìn)行。
[0015]上述方法所用的原材料為金屬絲形式，這樣既容易控制進(jìn)料的質(zhì)量，也容易控制進(jìn)料的速度。同時使金屬絲的一端勻速通過電磁場區(qū)域，從而才可以持續(xù)不斷地形成金屬液滴，即以固定的速度形成金屬液滴，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。由此可見，通過控制金屬絲進(jìn)入電磁場區(qū)域的速度就可以獲得所需的穩(wěn)定持續(xù)的金屬液流，最終以一定生產(chǎn)效率獲得金屬粉末。
[0016]一種基于可控磁懸浮熔煉技術(shù)的金屬粉末制備裝置，包括:
[0017]真空腔體，真空腔體設(shè)有抽氣口和金屬絲出口，抽氣口連接真空抽氣裝置；
[0018]設(shè)置在真空腔體內(nèi)的一對滾輪，兩個滾輪的軸向平行，兩個滾輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，且兩個滾輪的旋轉(zhuǎn)面之間的縫隙與金屬絲的直徑相匹配；兩個所述滾輪的旋轉(zhuǎn)面之間的縫隙與所述金屬絲出口相通；
[0019]兩端均開口的石英玻璃管，石英玻璃管的一端與金屬絲出口連接，另一端依次連接氣霧化噴嘴、粉末收集器；
[0020]石英玻璃管外纏繞有線圈。
[0021]上述裝置的工作原理具體為:在真空腔體內(nèi)，將金屬絲的一端穿過兩個滾輪之間的縫隙，隨著兩個滾輪的旋轉(zhuǎn)，金屬絲被帶動進(jìn)入石英玻璃管內(nèi)；由于石英玻璃管外纏繞有線圈，因此石英玻璃管內(nèi)為電磁場區(qū)域，金屬絲最先進(jìn)入該區(qū)域的一端升溫熔化并形成一定體積和質(zhì)量的懸浮金屬熔包，在持續(xù)進(jìn)料并熔化的過程中，金屬熔包不斷長大，直到其底部所承受的重力大于該位置的表面張力時，金屬液體向下滴落，控制進(jìn)料速率和滴落速率一致，則形成穩(wěn)定持續(xù)的金屬液流。這種金屬液流可以是滴流，也可以是連續(xù)注流，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。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。
[0022]進(jìn)一步地，真空腔體內(nèi)還設(shè)有進(jìn)絲導(dǎo)套和出絲導(dǎo)套；金屬絲在兩個滾輪的帶動下，依次穿過進(jìn)絲導(dǎo)套、兩個滾輪之間的縫隙、出絲導(dǎo)套和金屬絲出口。
[0023]進(jìn)一步地，進(jìn)絲導(dǎo)套、出絲導(dǎo)套和石英玻璃管的軸線共線。
[0024]進(jìn)一步地，真空腔體內(nèi)還設(shè)有輥軸，金屬絲纏繞于輥軸上。
[0025]進(jìn)一步地，線圈沿石英玻璃管的長度方向依次分為:預(yù)熱線圈、平衡加熱線圈和懸浮控制線圈；
[0026]預(yù)熱線圈用于對金屬絲初步加熱；
[0027]平衡加熱線圈用于對金屬絲進(jìn)一步加熱，使熔融的金屬懸??；
[0028]懸浮控制線圈用于提供一個V字形的漏斗磁場約束空間。
[0029]進(jìn)一步地，粉末收集器的底部設(shè)有閥門。
[0030]進(jìn)一步地，石英玻璃管內(nèi)設(shè)有溫度傳感器。
[0031 ] 進(jìn)一步地，真空腔體和粉末收集器均設(shè)有觀察窗口。
[0032]進(jìn)一步地，真空腔體內(nèi)設(shè)有溫度傳感器、壓力傳感器。
[0033]進(jìn)一步地，粉末收集器內(nèi)設(shè)有溫度傳感器、壓力傳感器。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0035](I)通過進(jìn)絲導(dǎo)套和出絲導(dǎo)套約束金屬絲，可以對金屬絲更精準(zhǔn)定位，提高進(jìn)料效率。
[0036](2)進(jìn)絲導(dǎo)套、所述出絲導(dǎo)套和所述石英玻璃管的軸線共線時，可以使金屬絲處于直線狀態(tài)，張緊力提高，送料效率更高，單位時間內(nèi)的熔化質(zhì)量更加均一。
[0037](3)通過輥軸纏繞金屬絲，可進(jìn)一步提高金屬絲的張緊力，控制輥軸的旋轉(zhuǎn)速度，使其與滾輪的旋轉(zhuǎn)速度一致，可以實(shí)現(xiàn)整個進(jìn)料過程自動化。
[0038](4)將線圈設(shè)置成預(yù)熱線圈、平衡加熱線圈和懸浮控制線圈三部分，既可以提高熔化速率，又可以改善懸浮效果。其中，所述預(yù)熱線圈用于對金屬絲初步加熱；所述平衡加熱線圈用于對金屬絲進(jìn)一步加熱，使熔融的金屬懸浮；所述懸浮控制線圈用于提供一個V字形的漏斗磁場約束空間，以提供足夠懸浮力。
[0039](5)粉末收集器的底部設(shè)有閥門，方便將產(chǎn)品運(yùn)出。
[0040](6)石英玻璃管內(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。
[0041](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】
[0042]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。
[0043]圖1為實(shí)施例2提供的基于可控磁懸浮熔煉技術(shù)的金屬粉末制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2為實(shí)施例3提供的基于可控磁懸浮熔煉技術(shù)的金屬粉末制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖3為圖2的局部A的放大圖。
[0046]附圖標(biāo)記:
[0047]1-金屬絲；2_抽氣口 ；3-滾輪；4_石英玻璃管；5-線圈；6_金屬絲出口 ；7-金屬熔包；8_氣霧化噴嘴；9_金屬粉末；10-真空腔體；11-粉末收集器；12-金屬液流；13_閥門；14-密封頭；15-進(jìn)絲導(dǎo)套；16-出絲導(dǎo)套；
[0048]501-預(yù)熱線圈；502_平衡加熱線圈；503_懸浮控制線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0049]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。
[0050]實(shí)施例1
[0051]一種基于可控磁懸浮熔煉技術(shù)的金屬粉末制備方法，包括下列步驟:
[0052]第一步:使金屬絲的一端勾速通過電磁場區(qū)域。
[0053]第二步:金屬絲在電磁場區(qū)域內(nèi)升溫熔化，并持續(xù)不斷地形成金屬液滴。
[0054]第三步:金屬液滴持續(xù)不斷地滴入氣霧化區(qū)域。
[0055]第四步:高壓高速惰性氣體在氣霧化區(qū)域內(nèi)將金屬液滴沖擊打散。
[0056]第五步:金屬液滴被沖擊打散后冷卻，形成金屬粉末。
[0057]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。
[0058]上述方法適用于原材料為金屬絲的生產(chǎn)，采用金屬絲既容易控制進(jìn)料的質(zhì)量，也容易控制進(jìn)料的速度。具體地，金屬絲的一端勻速通過電磁場區(qū)域才可以持續(xù)不斷地形成金屬液滴，即以固定的速度形成金屬液滴，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(即金屬絲的進(jìn)料速度)，使其適應(yīng)電磁場區(qū)域的磁場強(qiáng)度，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