CN104985187A - 一种粉末制备的贵金属雾化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉末制备的贵金属雾化装置，该金属雾化装置安装在一平台装配体上，所述雾化室内设置有：雾化***装配体、与雾化***装配体电连接的控制***装配体；所述雾化***装配体头部安装固定有金属雾化装置，在金属雾化装置的顶部斜面上安装有水雾化装置，金属雾化装置通过门扣式固定夹安装在雾化***装配体的外壳体上；本发明的实施增强了雾化制粉生产热操作状态下的安全性，雾化过程工艺参数的可控性高，生产更稳定，也极大限度的提高了产品性能，生产更节能。本发明设备结构紧凑，造型美观，使用方便，便于维修，具有良好的通用性和互换性。

Description

一种粉末制备的贵金属雾化装置

技术领域

本发明涉及制粉设备，具体的说是涉及一种粉末制备的贵金属雾化装置。

背景技术

高性能、低成本粉末的广泛应用不仅改变了粉末冶金工业的生产方式,而且促进了生产方式的变革。发展高性能粉末及其制备技术,已成为当今材料科学与工程研究中一个十分活跃的高科技前沿领域。气雾化制粉具有环境污染小、粉末球形度高、氧含量低以及冷却速率大等优点,经历近200 年的发展,目前已经成为生产高性能金属及合金粉末的主要方法。雾化方法制取的粉末已占到当今世界粉末总产量的近80 %。

气体雾化技术是生产金属及合金粉末的主要方法。雾化粉末具有球形度高、粉末粒度可控、氧含量低、生产成本低以及适应多种金属及合金粉末的生产等优点，已成为高性能及特种合金粉末制备技术的主要发展方向。

自由落体喷嘴设计简单、不易堵嘴、控制过程也比较简单, 但雾化效率不高。限制式喷嘴结构紧凑,雾化效率显著提高,但设计复杂,工艺过程难于控制。因此,气雾化技术在随后一段时期里发展缓慢。随着二次世界大战的爆发,铁粉烧结零件需求量剧增,为此,人们开始寻求更理想的铁粉制备技术。Hanmitak 发明了一种称为DPG的气雾化制粉工艺,成功制取了铁粉,人们把这种铁粉叫做R1E 粉。Mannesman 利用锥形空气气流粉碎熔融铁水的方法同样制得了高性能的铁粉,这就是著名的曼内斯曼法,其基本原理一直沿用至今。雾化铁粉球形度高,表面光洁,适用于大批量生产。伴随气雾化制粉技术的迅速发展,关于气雾化制粉工艺和机理的研究也不断深入。Thompson 研究了工艺参数对雾化铝粉粉末粒度的影响,发现粉末粒度随金属液流速提高、射流压力增加以及金属热度加大而减小。Watkingson 在曼内斯曼法基础上使用环形喷嘴,工艺过程更稳定,并发现使用空气雾化容易引起金属粉末氧化,降低了粉末纯度。不久,采用惰性气体雾化(氮气和氩气) 的实验研究得到发展。

20 世纪50～60 年代,气雾化工艺开始大规模用于生产金属及合金粉末。20 世纪70 年代初关于雾化工艺的优化以及雾化机理的研究取得了显著的进展,推动了气雾化制粉技术的快速发展。

雾化法制粉技术是生产金属及合金粉末的主要方法，雾化粉末具有粉末粒度可控、氧含量低、生产成本低以及适应多种金属及合金粉末的生产等优点，已成为高性能合金粉末制备技术的主要发展方向。随着粉末冶金新工艺新材料的出现以及粉末原材料在表面工程、电子、化工、激光快速原型、军事等工业中的应用，对合金粉末的要求向着微细、高纯、球形化方向发展，这一驱动力推动着粉末雾化生产技术的不断发展。

目前传统的雾化制粉设备为熔炼和限流浇注***分离，金属在熔炼炉中熔炼以后，倾倒浇注于限流式中间漏包内，此过程为开放式环境，无法对氧气氛进行控制，难以制备低氧含量高质量金属粉末；而且限流式中间漏包***结构中的限流导流漏嘴不方便温度测量控制，造成雾化时金属熔液过冷凝固堵塞事故经常发生导致生产停顿；熔炼过程中存在高温高能量金属溶液浇注转移飞溅，不但热能量损失浪费，还具有一定操做安全隐患。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种粉末制备的贵金属雾化装置，该雾化设备采用水雾化装置、金属雾化装置快速将液态金属流粉碎成小液滴并凝固成粉末，提高粉末制备的效率和质量。

为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：一种粉末制备的贵金属雾化装置，该金属雾化装置安装在一平台装配体上，它包括：

熔炼保温室、雾化室、充气***、旋风除尘器、收粉罐、真空***、充气***、水冷***、电源及电控***；

所述雾化室内设置有：雾化***装配体、与雾化***装配体电连接的控制***装配体；

所述雾化***装配体头部安装固定有金属雾化装置，在金属雾化装置的顶部斜面上安装有水雾化装置，金属雾化装置通过门扣式固定夹安装在雾化***装配体的外壳体上；

所述水雾化装置包括水雾化壳体、喷头主体、喷嘴、压板，所述水雾化壳体为圆盘状，在其内部设置有两层圆环形凹槽，最内层凹槽处边缘设置若干喷嘴，若干喷嘴的包围圈内设置喷头主体压帽，所述喷头主体压帽连通喷头主体，所述喷头主体连接圆盘形压板，所述压板通过螺栓固定在雾化***装配体的外壳体上；

所述金属雾化装置包括石墨杯、石英杯、加热线圈、金属雾化壳体、固定机构、热电偶装配体，所述石墨杯套于石英杯内,在石英杯外侧绕制加热线圈,所述加热线圈电性连接热电偶装配体, 石墨杯、石英杯、加热线圈组合后整体置入金属雾化壳体内。

进一步的，所述收粉罐安装在雾化***装配体最底端，收粉罐呈圆锥形漏斗状，居于平台装配体的平台下部。

进一步的，所述喷嘴设置有四个，置于水雾化壳体的内层凹槽处边缘四等分线上，喷嘴喷射方向向内倾斜，其倾斜角度在75~85度之间，所述喷嘴主体为圆柱体，圆柱体一端边缘设置成六角平面，便于六角扳手旋转，在六角平面的一侧端面上设置有一个凸柱，在该凸柱的端面上设置一字槽，一字槽底面呈弧形，其中心处设置有圆通孔，该圆通孔延伸至喷嘴的圆柱体另一端面。

进一步的，所述石墨杯为圆筒状，两端通孔，其材质使用的是石墨材料，石墨杯开口边缘处设置有一圈台椽。

进一步的，所述石英杯为圆筒状，两端通孔，其材质使用的是石英材料，石英杯开口边缘处设置有一圈台椽。

进一步的，所述加热线圈绕制成圆筒状，其内壁距离石英杯外壁20~30mm，其下部线圈嵌于金属雾化壳体内部底面上的凹圈内。

进一步的，所述金属雾化壳体呈圆柱状，在其上部边缘的直径两端处各设置有一个边耳，该边耳呈方形台柱状，其中一个方形台柱面上设置有四个螺纹孔，门扣式固定夹上设置有四个圆头螺丝，四个圆头螺丝旋紧在四个螺纹孔处，将门扣式固定夹固定在金属雾化壳体上，另一个方形台柱面上设置有二个螺纹孔，通过该二个螺纹孔将金属雾化壳体连接重物用蝶形铰链，所述重物用蝶形铰链上设置有四个M4*10的连接螺丝，其上部的二个M4*10的连接螺丝连接金属雾化壳体上盖，上盖通过重物用蝶形铰链打开或者闭合，上盖上设置有与门扣式固定夹匹配的夹扣部。

进一步的，所述金属雾化壳体的盖面边缘处设置有一圈凹槽，在该凹槽上套有密封圈，所述金属雾化壳体的侧壁上设置有3个圆孔，其中两个圆孔上套有绝缘套，第三个圆孔套接直角外锥螺纹黄铜卡套。

进一步的，所述绝缘套内空腔处套有铜管连接头，该铜管连接头连接耐热快速接头。

    相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明的实施增强了雾化制粉生产热操作状态下的安全性，雾化过程工艺参数的可控性高，生产更稳定，也极大限度的提高了产品性能，生产更节能。本发明设备结构紧凑，造型美观，使用方便，便于维修，具有良好的通用性和互换性。本发明的气体雾化是用一高速气流将液态金属流粉碎成小液滴并凝固成粉末的过程，核心是控制气体对金属液流的作用过程，使气流的动能最大限度的转化为新生粉末表面能。雾化过程是个多因素、多参量变化的复杂过程, 其中喷嘴是雾化装置中使雾化介质(气体等) 获得高能量、高速度并将雾化介质的能量集中传递给熔融金属的部件, 本发明对雾化效率和雾化过程的稳定性起重要作用，同时喷嘴的结构和性能决定了雾化粉末的性能和效率。

附图说明

    为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

    图1为本发明贵金属雾化装置整体结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为图1的B部放大图。

图4为本发明水雾化装置结构示意图。

图5为本发明金属雾化装置结构示意图。

图6为图5的A部放大图。

图7为本发明喷嘴结构示意图。

附图中标记：平台装配体1、雾化***装配体2、控制***装配体3、收粉罐21、水雾化装置20、金属雾化装置20b、水雾化壳体201、喷头主体202、喷头主体压帽203、喷嘴204、压板205、螺栓206、金属雾化壳体207、石英杯209、石墨杯210、加热线圈211、门扣式固定夹212、重物用蝶形铰链213、M4*10平头螺丝214、平头螺丝215、耐热快速接头216、直角外锥螺纹黄铜卡套217、铜管连接头218、3/8压紧螺母219、密封圈220、绝缘套221、热电偶装配体222。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参照附图1~7所示，一种粉末制备的贵金属雾化装置，该金属雾化装置安装在一平台装配体1上，平台装配体1是一个平台，平台高度离地面2.5米，其周边由铝合金条柱组成的护栏， 平台的一侧设置有楼梯，在平台的中央设置雾化室。

本发明贵金属雾化装置包括：

熔炼保温室、雾化室、充气***、旋风除尘器、收粉罐21、真空***、充气***、水冷***、电源及电控***；

所述雾化室内设置有：雾化***装配体2、与雾化***装配体2电连接的控制***装配体3，雾化***装配体2、控制***装配体3安装在平台的中央。所述雾化***装配体2头部安装固定有金属雾化装置20b，在金属雾化装置20b的顶部斜面上安装有水雾化装置20，金属雾化装置20b通过门扣式固定夹212安装在雾化***装配体2的外壳体上；所述水雾化装置20包括水雾化壳体201、喷头主体202、喷嘴204、压板205，所述水雾化壳体201为圆盘状，在其内部设置有两层圆环形凹槽，最内层凹槽处边缘设置若干喷嘴204，若干喷嘴204的包围圈内设置喷头主体压帽203，所述喷头主体压帽203连通喷头主体202，所述喷头主体202连接圆盘形压板205，所述压板205通过螺栓206固定在雾化***装配体2的外壳体上；所述金属雾化装置20b包括石墨杯210、石英杯209、加热线圈211、金属雾化壳体207、固定机构、热电偶装配体222，所述石墨杯210套于石英杯209内,在石英杯(209)外侧绕制加热线圈211,所述加热线圈(211)电性连接热电偶装配体222, 石墨杯210、石英杯209、加热线圈211组合后整体置入金属雾化壳体207内。

如图2所示，所述收粉罐21安装在雾化***装配体2最底端，收粉罐21呈圆锥形漏斗状，居于平台装配体1的平台下部，收粉罐收集加工后的粉末，收粉罐为大容量收粉容器，能够收集到1~1.5吨重的粉末。

如图4、7所示，所述喷嘴204设置有四个，置于水雾化壳体201的内层凹槽处边缘四等分线上，喷嘴204喷射方向向内倾斜，其倾斜角度在75~85度之间，所述喷嘴204主体为圆柱体，圆柱体一端边缘设置成六角平面2042，便于六角扳手旋转，在六角平面2042的一侧端面上设置有一个凸柱2041，在该凸柱2041的端面上设置一字槽，一字槽底面呈弧形，其中心处设置有圆通孔，该圆通孔延伸至喷嘴204的圆柱体另一端面。

如图5所示，所述石墨杯210为圆筒状，两端通孔，其材质使用的是石墨材料，石墨杯210开口边缘处设置有一圈台椽，所述石英杯209为圆筒状，两端通孔，其材质使用的是石英材料，石英杯209开口边缘处设置有一圈台椽。所述加热线圈211绕制成圆筒状，其内壁距离石英杯209外壁20~30mm，其下部线圈嵌于金属雾化壳体207内部底面上的凹圈内。所述金属雾化壳体207呈圆柱状，在其上部边缘的直径两端处各设置有一个边耳，该边耳呈方形台柱状，其中一个方形台柱面上设置有四个螺纹孔，门扣式固定夹212上设置有四个圆头螺丝215，四个圆头螺丝215旋紧在四个螺纹孔处，将门扣式固定夹212固定在金属雾化壳体207上，另一个方形台柱面上设置有二个螺纹孔，通过该二个螺纹孔将金属雾化壳体207连接重物用蝶形铰链213，所述重物用蝶形铰链213上设置有四个M4*10的连接螺丝214，其上部的二个M4*10的连接螺丝214连接金属雾化壳体上盖，上盖通过重物用蝶形铰链213打开或者闭合，上盖上设置有与门扣式固定夹212匹配的夹扣部。所述金属雾化壳体207的盖面边缘处设置有一圈凹槽，在该凹槽上套有密封圈220，所述金属雾化壳体207的侧壁上设置有3个圆孔，其中两个圆孔上套有绝缘套221，第三个圆孔套接直角外锥螺纹黄铜卡套217。所述绝缘套221内空腔处套有铜管连接头218，该铜管连接头218连接耐热快速接头216。本发明的实施增强了雾化制粉生产热操作状态下的安全性，雾化过程工艺参数的可控性高，生产更稳定，也极大限度的提高了产品性能，生产更节能。本发明设备结构紧凑，造型美观，使用方便，便于维修，具有良好的通用性和互换性。本发明的气体雾化是用一高速气流将液态金属流粉碎成小液滴并凝固成粉末的过程，核心是控制气体对金属液流的作用过程，使气流的动能最大限度的转化为新生粉末表面能。雾化过程是个多因素、多参量变化的复杂过程, 其中喷嘴是雾化装置中使雾化介质(气体等) 获得高能量、高速度并将雾化介质的能量集中传递给熔融金属的部件, 本发明对雾化效率和雾化过程的稳定性起重要作用，同时喷嘴的结构和性能决定了雾化粉末的性能和效率。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.  一种粉末制备的贵金属雾化装置，该金属雾化装置安装在一平台装配体（1）上，它包括：

熔炼保温室、雾化室、充气***、旋风除尘器、收粉罐（21）、真空***、充气***、水冷***、电源及电控***；

所述雾化室内设置有：雾化***装配体（2）、与雾化***装配体（2）电连接的控制***装配体（3）；

其特征在于：所述雾化***装配体（2）头部安装固定有金属雾化装置（20b），在金属雾化装置（20b）的顶部斜面上安装有水雾化装置（20），金属雾化装置（20b）通过门扣式固定夹（212）安装在雾化***装配体（2）的外壳体上；

所述水雾化装置（20）包括水雾化壳体（201）、喷头主体（202）、喷嘴（204）、压板（205），所述水雾化壳体（201）为圆盘状，在其内部设置有两层圆环形凹槽，最内层凹槽处边缘设置若干喷嘴（204），若干喷嘴（204）的包围圈内设置喷头主体压帽（203），所述喷头主体压帽（203）连通喷头主体（202），所述喷头主体（202）连接圆盘形压板（205），所述压板（205）通过螺栓（206）固定在雾化***装配体（2）的外壳体上；

所述金属雾化装置（20b）包括石墨杯（210）、石英杯（209）、加热线圈（211）、金属雾化壳体（207）、固定机构、热电偶装配体（222），所述石墨杯（210）套于石英杯（209）内,在石英杯(209)外侧绕制加热线圈（211）,所述加热线圈(211)电性连接热电偶装配体（222）, 石墨杯（210）、石英杯（209）、加热线圈（211）组合后整体置入金属雾化壳体（207）内。

2.根据权利要求1所述的一种粉末制备的贵金属雾化装置，其特征在于：所述收粉罐（21）安装在雾化***装配体（2）最底端，收粉罐（21）呈圆锥形漏斗状，居于平台装配体（1）的平台下部。

3.根据权利要求1所述的一种粉末制备的贵金属雾化装置,其特征在于：所述喷嘴（204）设置有四个，置于水雾化壳体（201）的内层凹槽处边缘四等分线上，喷嘴（204）喷射方向向内倾斜，其倾斜角度在75~85度之间，所述喷嘴（204）主体为圆柱体，圆柱体一端边缘设置成六角平面（2042），便于六角扳手旋转，在六角平面（2042）的一侧端面上设置有一个凸柱（2041），在该凸柱（2041）的端面上设置一字槽，一字槽底面呈弧形，其中心处设置有圆通孔，该圆通孔延伸至喷嘴（204）的圆柱体另一端面。

4.根据权利要求1所述的一种粉末制备的贵金属雾化装置，其特征在于：所述石墨杯（210）为圆筒状，两端通孔，其材质使用的是石墨材料，石墨杯（210）开口边缘处设置有一圈台椽。

5.根据权利要求1所述的一种粉末制备的贵金属雾化装置，其特征在于：所述石英杯（209）为圆筒状，两端通孔，其材质使用的是石英材料，石英杯（209）开口边缘处设置有一圈台椽。

6.根据权利要求1所述的一种粉末制备的贵金属雾化装置，其特征在于：所述加热线圈（211）绕制成圆筒状，其内壁距离石英杯（209）外壁20~30mm，其下部线圈嵌于金属雾化壳体（207）内部底面上的凹圈内。

7.根据权利要求1所述的一种粉末制备的贵金属雾化装置，其特征在于：所述金属雾化壳体（207）呈圆柱状，在其上部边缘的直径两端处各设置有一个边耳，该边耳呈方形台柱状，其中一个方形台柱面上设置有四个螺纹孔，门扣式固定夹（212）上设置有四个圆头螺丝（215），四个圆头螺丝（215）旋紧在四个螺纹孔处，将门扣式固定夹（212）固定在金属雾化壳体（207）上，另一个方形台柱面上设置有二个螺纹孔，通过该二个螺纹孔将金属雾化壳体（207）连接重物用蝶形铰链（213），所述重物用蝶形铰链（213）上设置有四个M4*10的连接螺丝（214），其上部的二个M4*10的连接螺丝（214）连接金属雾化壳体上盖，上盖通过重物用蝶形铰链（213）打开或者闭合，上盖上设置有与门扣式固定夹（212）匹配的夹扣部。

8.根据权利要求1或7所述的一种粉末制备的贵金属雾化装置，其特征在于：所述金属雾化壳体（207）的盖面边缘处设置有一圈凹槽，在该凹槽上套有密封圈（220），所述金属雾化壳体（207）的侧壁上设置有3个圆孔，其中两个圆孔上套有绝缘套（221），第三个圆孔套接直角外锥螺纹黄铜卡套（217）。

9.根据权利要求8所述的一种粉末制备的贵金属雾化装置，其特征在于：所述绝缘套（221）内空腔处套有铜管连接头（218），该铜管连接头（218）连接耐热快速接头（216）。