CN111069617B - 一种制备3d打印用金属粉末的离心雾化机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属粉末制备领域，具体是涉及一种制备3D打印用金属粉末的离心雾化机，包括雾化罐，所述雾化罐顶部和底部分别设有进料口和出料口，所述进料口和所述出料口同轴设置，雾化罐的顶部设有储料箱，所述储料箱内收卷有金属丝，雾化罐内部靠近进料口的位置处设有供料矫正机构，所述供料矫正机构包括相互垂直设置的第一导向辊和第二导向辊，本发明金属丝在雾化罐内熔化成金属液，提升了金属液的利用率，避免了金属液被非金属杂物污染，制备的金属粉末纯度高。

Description

一种制备3D打印用金属粉末的离心雾化机

技术领域

本发明涉及金属粉末制备领域，具体是涉及一种制备3D打印用金属粉末的离心雾化机。

背景技术

低松装比金属粉末在粉末冶金、金属涂料、催化剂材料、磁性材料及电子材料等领域具有广阔的用途，可用于制备泡沫金属及多孔材料、粉末冶金粘接剂材料、防腐涂料、屏蔽涂料、软磁粉、金刚石触媒粉、电子浆料等。低松装比铝合金粉末具有松装密度低、比表面积大的特点，因而在制备泡沫金属及多孔材料时空隙均匀、一致性好；低松装比的铜粉、铝粉、银粉等，在制备涂料和电子浆料过程中具有很好的抗沉降作用，在其喷涂和印制过程中均匀一致性好；低松装比的铁基触媒粉末更易于与石墨粉混合，因而更容易催化金刚石的生产，采用低松装比的铁基软磁粉末所制备的磁粉芯高频涡流损耗更少。

目前国内外低松装比金属粉末的制备方法可概括为以下几种：

1、球磨法；

2、化学还原或电解法；

3、熔体雾化法。

其中采用熔体物化法的制备方法简单，流程短特别是采用离心雾化法制备的金属粉末，球形度好、松装密度高，为降低粉末松装密度，需要后续对粉末进行延压或烧结破碎。离心雾化法将传统合金熔炼与粉末冶金相结合，为制备普通材料和特殊微观结构和性能要求的材料提供了重要方法，离心物化法主要的设备包括雾化室，雾化室上方有熔炼炉，熔炼炉底部通过输液杆与置于雾化室内的出液嘴相接，出液嘴与雾化盘相对应，熔炼炉将金属液化后，通过输液杆和出液嘴流到高速旋转的雾化盘上，在惰性气体或者真空环境的保护下，金属溶液从雾化盘边缘甩出，形成金属粉末。然而，熔炼炉中的金属溶液因为会暴露在空气中，导致其被氧化，影响产品质量，同时在熔炼过程中，与熔炼炉内壁的耐火材料接触，对金属溶液产生污染，导致制备的金属粉末纯度降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制备3D打印用金属粉末的离心雾化机，该技术方案解决了离心雾化法难以制备高质量金属粉末的问题，金属丝在雾化罐内熔化成金属液，提升了金属液的利用率，避免了金属液被非金属杂物污染，制备的金属粉末纯度高。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

提供一种制备3D打印用金属粉末的离心雾化机，包括雾化罐，所述雾化罐顶部和底部分别设有进料口和出料口，所述进料口和所述出料口同轴设置，雾化罐的顶部设有储料箱，所述储料箱内收卷有金属丝，雾化罐内部靠近进料口的位置处设有供料矫正机构，所述供料矫正机构包括相互垂直设置的第一导向辊和第二导向辊。

作为制备3D打印用金属粉末的离心雾化机的一种优选方案，所述雾化罐内部设有离心雾化机构，所述离心雾化机构上设有旋转盘，所述供料矫正机构和所述出料口分别位于所述旋转盘的正顶部和正底部。

作为制备3D打印用金属粉末的离心雾化机的一种优选方案，所述离心雾化机构外部设有锥形冷却筒，所述锥形冷却筒的外壁设有振动器。

作为制备3D打印用金属粉末的离心雾化机的一种优选方案，所述储料箱的底部设有出丝口，所述出丝口与所述进料口连通，且进行密封设置，出丝口处设有初级矫正机构。

作为制备3D打印用金属粉末的离心雾化机的一种优选方案，所述初级矫正机构包括矫正气缸和矫正杆，所述矫正气缸设置为两个并对称设置在出丝口的两侧，矫正气缸的输出轴延伸进入到出丝口内部并正在矫正气缸的端部设有所述矫正杆。

作为制备3D打印用金属粉末的离心雾化机的一种优选方案，所述供料矫正机构还包括矫正箱、驱动电机、驱动丝杆和丝杆螺母座，雾化罐内部靠近进料口的位置处对称设有两个所述矫正箱，两个矫正箱相互靠近的一端面均转动连接有所述第一导向辊，两个矫正箱位于同一水平面上的第一导向辊为一组导向辊组，矫正箱上设有至少一组导向辊组，两个矫正箱相互靠近的一端面均设有开槽，矫正箱的侧部设有所述驱动电机，驱动电机的输出轴传动连接有所述驱动丝杆，驱动丝杆设置在开槽内，驱动丝杆的一端与驱动电机的输出轴传动连接，驱动丝杆的另一端与矫正箱内壁转动连接，驱动丝杆为双向丝杆，驱动丝杆以中间位置为界，两侧的螺纹旋相相反且均螺纹连接有一个所述丝杆螺母座，所述第二导向辊的两端分别与一个丝杆螺母座转动连接，第二导向辊设置为两个，第二导向辊两端的丝杆螺母座对称设置在两个开槽内。

作为制备3D打印用金属粉末的离心雾化机的一种优选方案，所述矫正杆与第一导向辊垂直设置，矫正杆与第二导向辊之间的夹角为0°。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

利用真空系统或者再配合上惰性气体输入系统从抽真空口处对雾化罐内部抽真空保持一定的真空度或抽真空后通入惰性气体，驱动储料仓中的金属丝放卷上料，在矫正杆和供料矫正机构的配合下，带动金属丝在带电状态下自动进给，由转盘驱动装置高速驱动被感应加热的带电的旋转盘高速转动，将旋转盘感应加热，靠旋转盘与金属丝间产生的电弧将金属丝料熔化成金属液，并滴落在旋转盘上，在离心作用下形成球形金属(或合金)粉末颗粒，并顺着出料口掉落，由收粉罐或旋风收粉器对制备的金属粉末进行收集。

通过该雾化装置的设计，金属丝在抽真空或者通入惰性气体的雾化罐内熔化成金属液，避免与空气接触导致金属液氧化，提升了金属液的利用率，同时金属液不用与熔炼炉的耐火材料接触，避免了金属液被非金属杂物污染，制备的金属粉末纯度高，在矫正杆和供料矫正机构的配合下，带动金属丝在带电状态下自动进给，同时金属丝的供料轨迹可以接近与旋转盘的旋转轴是同一轴线，确保离心雾化的效果。

附图说明

图1和图2为本发明两种不同视角下的结构示意图；

图3为图2中A-A处的剖面图；

图4为本发明中储料箱处的结构示意图；

图5为图4中B-B处的剖面图；

图6为本发明中供料矫正装置的结构示意图；

图7为图6中C-C处的剖面。

图中标号为：

1-雾化罐；1a-进料口；1b-出料口；1c-抽真空口；

2-储料箱；2a-出丝口；2b-矫正气缸；2c-矫正杆；

3-旋转盘；

4-供料矫正机构；4a-矫正箱；4b-第一导向辊；4c-驱动电机；4d-驱动丝杆；4e-丝杆螺母座；4f-第二导向辊；

5-锥形冷却筒；

6-振动器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1、图2和图3，该离心雾化机包括雾化罐1，雾化罐1顶部和底部分别设有进料口1a和出料口1b，进料口1a和出料口1b同轴设置，雾化罐1内部设有离心雾化机构，离心雾化机构上设有旋转盘3，供料矫正机构4和出料口1b分别位于旋转盘3的正顶部和正底部。雾化罐1顶部还设有抽真空口1c，抽真空口1c连接有外部的抽真空系统或者惰性气体输入系统，用于对雾化罐1内部抽真空或者抽真空后通入惰性气体，对金属溶液离心雾化成金属粉末的过程进行保护，雾化罐1的顶部设有储料箱2，储料箱2内收卷有金属丝，雾化罐1内部靠近进料口1a的位置处设有供料矫正机构4，供料矫正机构4包括相互垂直设置的第一导向辊4b和第二导向辊4f，出料口1b连接有收粉罐和/或旋风收粉器这两种类型的收粉装置，收粉罐安装在雾化罐1的底部，器收粉口与出料口1b连通且设有电磁阀，旋风收粉器安装在雾化罐1侧部，其进气口通过冷凝器和循环风机与雾化罐1的顶部连通，旋风收粉器的排气口与雾化罐的底端相接，使用旋风收粉器可对制备好的金属粉末按颗粒大小进行分级收集。

离心雾化机构包括旋转盘3、转盘支撑座、转盘驱动装置(图中未示出)、减速器(图中未示出)、电磁感应加热线圈(图中为示出)和感应线圈加热电源，同时还具备了水冷或者气冷冷却装置。

请参阅图3，离心雾化机构外部设有锥形冷却筒5，锥形冷却筒5的外壁设有振动器6，锥形冷却筒5内壁经抛光处理，抛光处理的内壁依靠振动器的振动和冲击使得金属粉末顺利顺着锥形冷却筒5的内壁脱落，并从出料口1b进行收集。振动器6可以采用功率超声振动器。

请参阅图4，储料箱2的底部设有出丝口2a，出丝口2a与进料口1a连通，且进行密封设置，出丝口2a处设有初级矫正机构，储料箱2内收卷有金属丝，储料箱2采用金属材质制成，金属丝通过储料箱2的金属材质壳体与直流电源连接。

请参阅图5，初级矫正机构包括矫正气缸2b和矫正杆2c，矫正气缸2b设置为两个并对称设置在出丝口2a的两侧，矫正气缸2b的输出轴延伸进入到出丝口2a内部并正在矫正气缸2b的端部设有矫正杆2c。两个矫正气缸2b工作时同步运动，带动它们连接的两个矫正杆2c在出丝口2c内的间距变大或者变小，使得金属丝可以顺利通过两个矫正杆2c之间的间距，并同时对金属丝的运动轨迹进行一定的限制，使得金属丝尽可能垂直地向供料矫正机构4处上料。

请参阅图6和图7，供料矫正机构4还包括矫正箱4a、驱动电机4c、驱动丝杆4d和丝杆螺母座4e，雾化罐1内部靠近进料口1a的位置处对称设有两个矫正箱4a，两个矫正箱4a相互靠近的一端面均转动连接有第一导向辊4b，两个矫正箱4a位于同一水平面上的第一导向辊4b为一组导向辊组，矫正箱4a上设有至少一组导向辊组，两个矫正箱4a相互靠近的一端面均设有开槽，矫正箱4a的侧部设有驱动电机4c，驱动电机4c的输出轴传动连接有驱动丝杆4d，驱动丝杆4d设置在开槽内，驱动丝杆4d的一端与驱动电机4c的输出轴传动连接，驱动丝杆4d的另一端与矫正箱4a内壁转动连接，驱动丝杆4d为双向丝杆，驱动丝杆4d以中间位置为界，两侧的螺纹旋相相反且均螺纹连接有一个丝杆螺母座4e，第二导向辊4f的两端分别与一个丝杆螺母座4e转动连接，第二导向辊4f设置为两个，第二导向辊4f两端的丝杆螺母座4e对称设置在两个开槽内。矫正杆2c与第一导向辊4b垂直设置，矫正杆2c与第二导向辊4f之间的夹角为0°，矫正杆2c、第一导向辊4b和第二导向辊4f均采用陶瓷绝缘材料制成。

以图6作为金属丝供料时的正视图，那么可以理解的是，矫正杆2c和第二导向辊4f可以限制金属丝的前后运动轨迹，第一导向辊4b可以限制金属丝左右运动估计，在矫正杆2c、第一导向辊4b和第二导向辊4f的配合下，使得金属丝在带电状态下自动进给，同时金属丝的供料轨迹可以接近与旋转盘3的旋转轴是同一轴线，确保后续离心雾化的效果。

本发明的工作原理为：利用真空系统或者再配合上惰性气体输入系统从抽真空口1c处对雾化罐1内部抽真空保持一定的真空度或抽真空后通入惰性气体，驱动储料仓2中的金属丝放卷上料，在矫正杆3c和供料矫正机构4的配合下，带动金属丝在带电状态下自动进给，由转盘驱动装置高速驱动被感应加热的带电的旋转盘3高速转动，将旋转盘3感应加热，靠旋转盘3与金属丝间产生的电弧将金属丝料熔化成金属液，并滴落在旋转盘3上，在离心作用下形成球形金属(或合金)粉末颗粒，并顺着出料口1b掉落，由收粉罐或旋风收粉器对制备的金属粉末进行收集。

通过该雾化装置的设计，金属丝在抽真空或者通入惰性气体的雾化罐1内熔化成金属液，避免与空气接触导致金属液氧化，提升了金属液的利用率，同时金属液不用与熔炼炉的耐火材料接触，避免了金属液被非金属杂物污染，制备的金属粉末纯度高，在矫正杆3c和供料矫正机构4的配合下，带动金属丝在带电状态下自动进给，同时金属丝的供料轨迹可以接近与旋转盘3的旋转轴是同一轴线，确保离心雾化的效果。

Claims (4)

1.一种制备3D打印用金属粉末的离心雾化机，其特征在于，包括雾化罐(1)，所述雾化罐(1)顶部和底部分别设有进料口(1a)和出料口(1b)，所述进料口(1a)和所述出料口(1b)同轴设置，雾化罐(1)的顶部设有储料箱(2)，所述储料箱(2)内收卷有金属丝，雾化罐(1)内部靠近进料口(1a)的位置处设有供料矫正机构(4)，所述供料矫正机构(4)包括相互垂直设置的第一导向辊(4b)和第二导向辊(4f)；

所述供料矫正机构(4)还包括矫正箱(4a)、驱动电机(4c)、驱动丝杆(4d)和丝杆螺母座(4e)，雾化罐(1)内部靠近进料口(1a)的位置处对称设有两个所述矫正箱(4a)，两个矫正箱(4a)相互靠近的一端面均转动连接有所述第一导向辊(4b)，两个矫正箱(4a)位于同一水平面上的第一导向辊(4b)为一组导向辊组，矫正箱(4a)上设有至少一组导向辊组，两个矫正箱(4a)相互靠近的一端面均设有开槽，矫正箱(4a)的侧部设有所述驱动电机(4c)，驱动电机(4c)的输出轴传动连接有所述驱动丝杆(4d)，驱动丝杆(4d)设置在开槽内，驱动丝杆(4d)的一端与驱动电机(4c)的输出轴传动连接，驱动丝杆(4d)的另一端与矫正箱(4a)内壁转动连接，驱动丝杆(4d)为双向丝杆，驱动丝杆(4d)以中间位置为界，两侧的螺纹旋相相反且均螺纹连接有一个所述丝杆螺母座(4e)，所述第二导向辊(4f)的两端分别与一个丝杆螺母座(4e)转动连接，第二导向辊(4f)设置为两个，第二导向辊(4f)两端的丝杆螺母座(4e)对称设置在两个开槽内；

所述雾化罐(1)内部设有离心雾化机构，所述离心雾化机构上设有旋转盘(3)，所述供料矫正机构(4)和所述出料口(1b)分别位于所述旋转盘(3)的正顶部和正底部；

所述离心雾化机构外部设有锥形冷却筒(5)，所述锥形冷却筒(5)的外壁设有振动器(6)。

2.根据权利要求1所述的一种制备3D打印用金属粉末的离心雾化机，其特征在于，所述储料箱(2)的底部设有出丝口(2a)，所述出丝口(2a)与所述进料口(1a)连通，且进行密封设置，出丝口(2a)处设有初级矫正机构。

3.根据权利要求2所述的一种制备3D打印用金属粉末的离心雾化机，其特征在于，所述初级矫正机构包括矫正气缸(2b)和矫正杆(2c)，所述矫正气缸(2b)设置为两个并对称设置在出丝口(2a)的两侧，矫正气缸(2b)的输出轴延伸进入到出丝口(2a)内部并正在矫正气缸(2b)的端部设有所述矫正杆(2c)。

4.根据权利要求3所述的一种制备3D打印用金属粉末的离心雾化机，其特征在于，所述矫正杆(2c)与第一导向辊(4b)垂直设置，矫正杆(2c)与第二导向辊(4f)之间的夹角为0°。

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