本發(fā)明屬于金屬粉末制備，特別是涉及一種小粒徑金屬粉末的制備設(shè)備及制備方法。
背景技術(shù)：
1、在粉末冶金領(lǐng)域，金屬粉末作為基本原料，其制備環(huán)節(jié)至關(guān)重要。隨著粉末冶金的發(fā)展，特別是增材制造、熱等靜壓等新型材料成型工藝的出現(xiàn)，對(duì)金屬粉末的質(zhì)量提出了更為嚴(yán)格的要求，尤其注重粉末的表面質(zhì)量、內(nèi)部均勻性、粒徑大小以及流動(dòng)性等指標(biāo)。
2、考慮到粉末冶金對(duì)金屬粉末表面質(zhì)量的要求，傳統(tǒng)的球磨、研磨和化學(xué)法制備的粉末往往難以達(dá)到要求，而霧化法通過(guò)熔化金屬并破碎液滴來(lái)制得粉末，其表面往往較光滑。
3、常用的霧化制粉方法包括氣霧化、等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化和超聲霧化等。氣霧化制粉是一種通過(guò)高速氬氣流或氮?dú)饬鲗⒁簯B(tài)金屬破碎成小液滴，隨后在惰性氣氛中凝固形成粉末的制粉方法。此方法制得的金屬粉末具有較好的球形度，粒徑較小，但是受制于氣液的相互作用，會(huì)出現(xiàn)較多的衛(wèi)星粉末、空心粉末和不規(guī)則粉末；
4、等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化技術(shù)通過(guò)等離子弧熔化旋轉(zhuǎn)的金屬棒料，在離心力的作用下，被熔化的金屬液滴飛出并在惰性氣體的冷卻作用下快速凝固形成球形金屬粉末。由于此方法利用離心力破碎金屬液滴，氣液作用少，因此制得的粉末球形度高、空心粉少、氣體含量低、粉末質(zhì)量高，但由于旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的限制，小粒徑粉末(＜180μm)的產(chǎn)量通常較低，一般不超過(guò)90％；
5、超聲霧化技術(shù)，是利用超聲能量使金屬熔液霧化，隨后冷卻凝固形成金屬粉末。該方法具有能量利用率高的優(yōu)勢(shì)，所制備的粉末球形度良好，粒度可控，粒徑范圍較窄。但它也存在一些明顯的局限性，例如在制備高熔點(diǎn)金屬粉末時(shí)面臨諸多困難，且粉末產(chǎn)量相對(duì)較少。
6、上述霧化制粉方法普遍面臨小粒徑粉末產(chǎn)量不高的問(wèn)題，對(duì)此，公開(kāi)號(hào)為cn116037945a的發(fā)明專利公開(kāi)了一種合金材料及其制備方法與應(yīng)用，在該方案中通過(guò)保護(hù)氣氛下熔煉原料，得到原料液，將原料液先經(jīng)氣霧化或等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化處理，再進(jìn)行超聲霧化處理，得到所述合金材料，其中，超聲霧化處理的設(shè)備包含霧化室和傾斜設(shè)置的超聲振動(dòng)板，所述超聲振動(dòng)板水平固定于霧化室的腔內(nèi)，所述超聲振動(dòng)板與水平面的夾角為30°-60°；申請(qǐng)人在使用該方案的設(shè)備制備金屬粉末的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化配合超聲波霧化使用的過(guò)程中，熔融的金屬液滴在離心力的作用下撞擊到超聲振動(dòng)板的時(shí)候，會(huì)在超聲波振動(dòng)板上產(chǎn)生堆積，使得最后形成的粉末出現(xiàn)大粒徑較多、畸形等諸多問(wèn)題，導(dǎo)致粉末較差，影響后續(xù)的生產(chǎn)加工；
7、對(duì)此，本申請(qǐng)通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)金屬粉末的制備設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)，研發(fā)出一種新的制備方法使得生成的金屬粉末能夠擁有較小粒徑以及平滑的表面。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種小粒徑金屬粉末的制備設(shè)備及制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種小粒徑金屬粉末的制備設(shè)備，包括等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉機(jī)構(gòu)和置于其內(nèi)的超聲霧化機(jī)構(gòu)；
3、所述的等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉機(jī)構(gòu)包括等離子槍、鎢棒、霧化倉(cāng)、連接器和旋轉(zhuǎn)電機(jī)，連接器同時(shí)連接旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出端和物料基材，物料基材一端伸入至霧化倉(cāng)內(nèi)，通過(guò)等離子槍和鎢棒引發(fā)的等離子電弧將物料基材熔化；
4、所述超聲霧化機(jī)構(gòu)包括發(fā)生裝置和置于其輸出端的若干分布于物料基材周圍的工具頭，所述工具頭置于霧化倉(cāng)內(nèi)，所述工具頭呈圓錐體且其軸線垂直于旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，所述工具頭的錐頭朝向物料基材設(shè)置，熔化的物料基材撞擊于工具頭的錐面上。
5、優(yōu)選的，所述超聲霧化機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在霧化倉(cāng)內(nèi)的環(huán)繞環(huán)繞物料基材設(shè)置的框架和若干設(shè)置在框架上的調(diào)節(jié)組件，所述調(diào)節(jié)組件包括有伸縮調(diào)節(jié)件、連接固定件和連接座，所述連接座置于伸縮調(diào)節(jié)件的伸縮端，所述伸縮調(diào)節(jié)件伸出方向朝向物料基材設(shè)置，所述連接固定件用于將連接座和調(diào)節(jié)件固定于框架上。
6、優(yōu)選的，所述框架上設(shè)置有若干連接部，所述連接固定件能夠?qū)⑦B接座和調(diào)節(jié)件固定于任一連接部上。
7、優(yōu)選的，所述工具頭以旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線為軸線圓周陣列分布于物料基材周圍。
8、一種小粒徑金屬粉末的制備方法，包括以下制備步驟：
9、s1：制備物料基材；所述基材中添加有b元素和c元素；
10、s2：基材電極霧化處理；通過(guò)等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉機(jī)構(gòu)將基材熔化，并通過(guò)離心力使得熔化后金屬液滴飛出；
11、s3：基材超聲波霧化處理；經(jīng)等離子旋轉(zhuǎn)電極熔化后的金屬液滴再離心甩出后撞擊至超聲霧化機(jī)構(gòu)中的工具頭上后在惰性氣體的作用下冷卻成金屬粉末。
12、優(yōu)選的，所述b元素在物料基材中的比重為0.2-0.5wt％，所述c元素在物料基材中的比重為0.3-0.5wt％。
13、優(yōu)選的，所述物料基材包括鈦合金、鎳基高溫合金、鐵基高溫合金、高熵合金、鋁合金、鎢合金、鈦鋁合金、鈮合金中任一一種。
14、優(yōu)選的，所述物料基材呈棒體且其直徑為15-100mm。
15、優(yōu)選的，所述等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速區(qū)間為10000r/min-30000r/min，所述超聲霧化機(jī)構(gòu)的振動(dòng)頻率在15-25khz。
16、本發(fā)明的有益效果：本方案通過(guò)等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉機(jī)構(gòu)和置于其內(nèi)的超聲霧化機(jī)構(gòu)組合的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的金屬粉末能夠有效的提升小粒徑粉末的生成率，其中，通過(guò)設(shè)置呈圓錐體工具頭，能夠防止熔融的金屬液滴在撞擊超聲霧化機(jī)構(gòu)時(shí)出現(xiàn)的堆積情況，使得金屬粉末成型后的外貌規(guī)則，能夠很好的適用于更多的生產(chǎn)場(chǎng)合；
17、其中，本方案設(shè)置的伸縮調(diào)節(jié)組件能夠讓通過(guò)調(diào)整工具頭與物料基材之間的距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末生成效果的控制，例如，在工具頭與物料基材之間較近時(shí)，即工具頭之間距離較近，此時(shí)更容易發(fā)生經(jīng)超聲霧化機(jī)構(gòu)霧化的金屬液滴彈至相鄰工具頭上進(jìn)行二次霧化，有效的進(jìn)一步提升小粒徑金屬粉末的生成率。
1.一種小粒徑金屬粉末的制備設(shè)備，其特征在于：包括等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉機(jī)構(gòu)和置于其內(nèi)的超聲霧化機(jī)構(gòu)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小粒徑金屬粉末的制備設(shè)備，其特征在于：所述超聲霧化機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在霧化倉(cāng)內(nèi)的環(huán)繞物料基材設(shè)置的框架和若干設(shè)置在框架上的調(diào)節(jié)組件，所述調(diào)節(jié)組件包括有伸縮調(diào)節(jié)件、連接固定件和連接座，所述連接座置于伸縮調(diào)節(jié)件的伸縮端，所述伸縮調(diào)節(jié)件伸出方向朝向物料基材設(shè)置，所述連接固定件用于將連接座和調(diào)節(jié)件固定于框架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小粒徑金屬粉末的制備設(shè)備，其特征在于：所述框架上設(shè)置有若干連接部，所述連接固定件能夠?qū)⑦B接座和調(diào)節(jié)件固定于任一連接部上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小粒徑金屬粉末的制備設(shè)備，其特征在于：所述工具頭以旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線為軸線圓周陣列分布于物料基材周圍。
5.一種小粒徑金屬粉末的制備方法，使用如權(quán)利要求1-4所述的制備設(shè)備進(jìn)行制備，其特征在于：包括以下制備步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種小粒徑金屬粉末的制備方法，其特征在于：所述b元素在物料基材中的比重為0.2-0.5wt％，所述c元素在物料基材中的比重為0.3-0.5wt％。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種小粒徑金屬粉末的制備方法，其特征在于：所述物料基材包括鈦合金、鎳基高溫合金、鐵基高溫合金、高熵合金、鋁合金、鎢合金、鈦鋁合金、鈮合金中任一一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種小粒徑金屬粉末的制備方法，其特征在于：所述物料基材呈棒體且其直徑為15-100mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種小粒徑金屬粉末的制備方法，其特征在于：所述等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速區(qū)間為10000r/min-30000r/min，所述超聲霧化機(jī)構(gòu)的振動(dòng)頻率在15-25khz。