權(quán)利要求

1.離心霧化制粉的裝置，其特征在于，包括： 霧化室，呈臥式筒狀； 位于霧化室的一端設(shè)置的旋轉(zhuǎn)盤組件及用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤組件轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)盤組件同軸，并且二者沿著中心方向形成有貫穿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)盤組件的通孔； 位于霧化室的另一端設(shè)置的等離子發(fā)生器，具有設(shè)置在霧化室內(nèi)部的等離子槍，用于在霧化室內(nèi)部形成等離子炬；所述等離子槍的中心與所述通孔位于同一水平； 棒料進(jìn)料機(jī)構(gòu)，設(shè)置在霧化室的所述一端，用于以棒料螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)并穿過所述通孔進(jìn)給至霧化室內(nèi)部，到達(dá)旋轉(zhuǎn)盤組件的工作面；所述棒料進(jìn)給過程中與所述通孔同軸布設(shè)并且與等離子槍的中心處于同一水平； 所述進(jìn)給至霧化室內(nèi)的棒料經(jīng)等離子炬熔化產(chǎn)生金屬液，到達(dá)至高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)盤組件的工作面上之后基于離心力作用下沿著所述工作面邊緣被甩出，得到細(xì)小的金屬液滴，在霧化室內(nèi)的惰性氣氛下飛行、冷卻，獲得球形粉末。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述離心霧化制粉的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)盤組件的工作面位于所述霧化室的內(nèi)部，并且朝向等離子發(fā)生器方向具有內(nèi)凹的角度；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于霧化室的外部，通過聯(lián)軸器連接旋轉(zhuǎn)盤組件并驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤組件轉(zhuǎn)動(dòng)。 

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述離心霧化制粉的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)盤組件包括一具有通孔的旋轉(zhuǎn)盤主體，所述旋轉(zhuǎn)盤主體與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同軸地設(shè)置，并且旋轉(zhuǎn)盤主體至少部分地位于霧化室的外部，通過動(dòng)密封裝置安裝在霧化室外壁上，并且經(jīng)由聯(lián)軸器而被驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。 

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的所述離心霧化制粉的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)盤主體至少部分地還伸入到霧化室內(nèi)，并在端部形成所述的工作面，用于通過高速離心作用實(shí)現(xiàn)金屬液滴的甩出。 

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的所述離心霧化制粉的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)基座以及設(shè)置在電機(jī)基座內(nèi)的電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)轉(zhuǎn)子與聯(lián)軸器連接，通過電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)送實(shí)現(xiàn)扭矩輸出；所述電機(jī)基座的端部還設(shè)置有電機(jī)蓋板，棒料與電機(jī)蓋板之間設(shè)置有動(dòng)密封裝置。 

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的所述離心霧化制粉的裝置，其特征在于，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸中心形成所述貫穿的通孔。 

7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的所述離心霧化制粉的裝置，其特征在于，所述棒料進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座、棒料進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及傳動(dòng)絲杠；所述棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與棒料同軸設(shè)置，用于驅(qū)動(dòng)棒料圍繞其自身的軸線做旋轉(zhuǎn)；所述棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置在棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座上，所述棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座螺紋套接在傳動(dòng)絲杠上，所述棒料進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)與傳動(dòng)絲杠傳動(dòng)連接并可驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，所述棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座被設(shè)置成在傳動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)可沿著所述傳動(dòng)絲杠在水平方向移動(dòng)，從而將棒料穿過所述通孔進(jìn)給至霧化室內(nèi)。 

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述離心霧化制粉的裝置，其特征在于，所述通孔的直徑介于25-45mm，所述棒料的直徑介于20-40mm。 

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述離心霧化制粉的裝置，其特征在于，所述霧化室的側(cè)壁上設(shè)置有至少一個(gè)用于通入惰性氣體的進(jìn)氣管。 

10.基于權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述離心霧化制粉的裝置的離心霧化制粉方法，其特征在于，包括以下步驟： 在起始階段，制粉用棒料安放好之后，檢查并確認(rèn)離心霧化制粉的裝置密封性之后，開始抽真空并投入惰性氣體進(jìn)行氣體置換，以避免棒料及粉料在高溫下氧化及元素?fù)]發(fā)； 棒料以旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)給至霧化室內(nèi)的熔煉起始位置，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且無異常時(shí)，啟動(dòng)等離子發(fā)生器起弧，當(dāng)?shù)入x子炬達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，按預(yù)定工藝調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、等離子炬電流強(qiáng)度、棒料進(jìn)給速度以及棒料旋轉(zhuǎn)速度，開始霧化制粉過程。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉末冶金領(lǐng)域，尤其是球形金屬/合金粉末的制備，具體而言涉及離心霧化制粉的方法及裝置。

背景技術(shù)

球形金屬粉末是性能優(yōu)越、應(yīng)用最為廣泛的一種粉末材料，是以增材制造、熱等靜壓、注射成型為代表的粉末近凈成形技術(shù)的重要原材料，從源頭影響成型制件的性能。霧化法是制備球形金屬粉末的主要方式，典型代表包括氣霧化和離心霧化。其中，氣霧化方法制得粉末存在衛(wèi)星粉、空心粉問題，而以等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化法(PREP)為代表的離心霧化方法制得粉末具有高球形度、高致密度等優(yōu)點(diǎn)，但存在粉末粒度偏粗，細(xì)粉率較低的問題。

導(dǎo)致PREP方法細(xì)粉率受限的關(guān)鍵原因之一是離心力大幅提高受限，主要表現(xiàn)為大直徑棒料高速旋轉(zhuǎn)受限，75-80mm直徑的棒料穩(wěn)定轉(zhuǎn)速通常不超過20000r/min，限制轉(zhuǎn)速提升的因素包括高速旋轉(zhuǎn)下驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的壽命限制、棒料高速旋轉(zhuǎn)下疊加往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶來的密封難題，以及大尺寸棒料高速轉(zhuǎn)速下的載荷問題等。

中國專利CN107127350A公開了一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置，其包括霧化罐體、旋轉(zhuǎn)盤和氣體驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，霧化罐體頂部中心設(shè)有金屬熔煉漏包，旋轉(zhuǎn)盤位于金屬熔煉漏包的正下方。該制粉裝置的旋轉(zhuǎn)盤在氣體驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)速高達(dá)50000r/min以上，借助離心對自由落體流到旋轉(zhuǎn)盤面的金屬液進(jìn)行霧化，但金屬液在長距離滴落過程中，溫度上有一定損失，且落點(diǎn)不易控制。另外，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)置于霧化罐體內(nèi)部，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，易產(chǎn)生粉末堆積殘留，降低收粉率。此外，在該離心霧化制粉的霧化罐設(shè)計(jì)上，采用上寬下窄設(shè)計(jì)，液滴飛行冷卻空間可能受限，易導(dǎo)致粉末顆粒粘接，影響制備的球形粉末的質(zhì)量。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)：

專利文獻(xiàn)：CN107127350A一種金屬離心霧化制粉用高速離心霧化裝置

發(fā)明內(nèi)容

針對常規(guī)PREP工藝及制粉裝置，因大直徑棒料轉(zhuǎn)速提升受限，導(dǎo)致細(xì)粉收得率低，粉末偏粗的問題；以及現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)盤霧化工藝及裝備，液流穩(wěn)定性不佳，旋轉(zhuǎn)盤和霧化罐體結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，不利于粉體微粒的分散冷卻等問題。本發(fā)明提供了一種離心霧化制粉的方法及裝置，在傳統(tǒng)PREP制粉裝置的霧化室結(jié)構(gòu)以及高溫等離子熱源方案基礎(chǔ)上，采用大尺寸旋轉(zhuǎn)盤離心霧化、連續(xù)同軸喂送中小尺寸棒料的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)大直徑高轉(zhuǎn)速離心霧化效果的同時(shí)，兼顧粉末生產(chǎn)過程穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率，有利于提升過程細(xì)粉收得率，降低高品質(zhì)球形金屬粉末制造成本。

根據(jù)本發(fā)明目的的第一方面在于提供一種離心霧化制粉的裝置，包括：

霧化室，呈臥式筒狀；

位于霧化室的一端設(shè)置的旋轉(zhuǎn)盤組件及用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤組件轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)盤組件同軸，并且二者沿著中心方向形成有貫穿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)盤組件的通孔；

位于霧化室的另一端設(shè)置的等離子發(fā)生器，具有設(shè)置在霧化室內(nèi)部的等離子槍，用于在霧化室內(nèi)部形成等離子炬；所述等離子槍的中心與所述通孔位于同一水平；

棒料進(jìn)料機(jī)構(gòu)，設(shè)置在霧化室的所述一端，用于以棒料螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)并穿過所述通孔進(jìn)給至霧化室內(nèi)部，到達(dá)旋轉(zhuǎn)盤組件的工作面；所述棒料進(jìn)給過程中與所述通孔同軸布設(shè)并且與等離子槍的中心處于同一水平；

所述進(jìn)給至霧化室內(nèi)的棒料經(jīng)等離子炬熔化產(chǎn)生金屬液，到達(dá)至高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)盤組件的工作面上之后基于離心力作用下沿著所述工作面邊緣被甩出，得到細(xì)小的金屬液滴，在霧化室內(nèi)的惰性氣氛下飛行、冷卻，獲得球形粉末。

其中，所述旋轉(zhuǎn)盤組件的工作面位于所述霧化室的內(nèi)部，并且朝向等離子發(fā)生器方向具有內(nèi)凹的角度；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于霧化室的外部，通過聯(lián)軸器連接旋轉(zhuǎn)盤組件并驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤組件轉(zhuǎn)動(dòng)。

其中，所述旋轉(zhuǎn)盤組件包括一具有通孔的旋轉(zhuǎn)盤主體，所述旋轉(zhuǎn)盤主體與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同軸地設(shè)置，并且旋轉(zhuǎn)盤主體至少部分地位于霧化室的外部，通過動(dòng)密封裝置安裝在霧化室外壁上，并且經(jīng)由聯(lián)軸器而被驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。

其中，旋轉(zhuǎn)盤主體至少部分地還伸入到霧化室內(nèi)，并在端部形成所述的工作面，用于通過高速離心作用實(shí)現(xiàn)金屬液滴的甩出。

優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)盤主體采用高溫合金材料，所述工作面的材質(zhì)采用與制粉原料相同的材質(zhì)，有效避免了制粉過程引入雜質(zhì)，提高粉末純度和質(zhì)量。

其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)基座以及設(shè)置在電機(jī)基座內(nèi)的電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)轉(zhuǎn)子與聯(lián)軸器連接，通過電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)送實(shí)現(xiàn)扭矩輸出；所述電機(jī)基座的端部還設(shè)置有電機(jī)蓋板，棒料與電機(jī)蓋板之間設(shè)置有動(dòng)密封裝置。

其中，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸中心形成所述貫穿的通孔。

其中，所述棒料進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座、棒料進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及傳動(dòng)絲杠；所述棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與棒料同軸設(shè)置，用于驅(qū)動(dòng)棒料圍繞其自身的軸線做旋轉(zhuǎn)；所述棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置在棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座上，所述棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座螺紋套接在傳動(dòng)絲杠上，所述棒料進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)與傳動(dòng)絲杠傳動(dòng)連接并可驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，所述棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座被設(shè)置成在傳動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)可沿著所述傳動(dòng)絲杠在水平方向移動(dòng)，從而將棒料穿過所述通孔進(jìn)給至霧化室內(nèi)。

其中，所述霧化室的側(cè)壁上設(shè)置有至少一個(gè)用于通入惰性氣體的進(jìn)氣管。

根據(jù)本發(fā)明目的的第二方面在于提供一種離心霧化制粉方法，包括以下步驟：

在起始階段，制粉用棒料安放好之后，檢查并確認(rèn)離心霧化制粉的裝置密封性之后，開始抽真空并投入惰性氣體進(jìn)行氣體置換，以避免棒料及粉料在高溫下氧化及元素?fù)]發(fā)；

棒料以旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)給至霧化室內(nèi)的熔煉起始位置，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且無異常時(shí)，啟動(dòng)等離子發(fā)生器起弧，當(dāng)?shù)入x子炬達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，按預(yù)定工藝調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、等離子炬電流強(qiáng)度、棒料進(jìn)給速度以及棒料旋轉(zhuǎn)速度，開始霧化制粉過程。

由以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的離心霧化制粉方法與制備裝置的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明的離心霧化制粉的方法及裝置，通過棒料低速進(jìn)給，配合高速旋轉(zhuǎn)的同軸轉(zhuǎn)盤，并以高溫等離子炬作為熱源，獲得穩(wěn)定高溫的金屬液滴(流)，并保證落到旋轉(zhuǎn)盤上的液滴(流)能夠在較大的離心力作用下甩出、細(xì)化成小液滴，避免了棒料高速轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的對棒料自身尺寸以及材料性能的高要求，從而降低了原料的加工制造成本，擴(kuò)大了本制粉方法適用的材料范圍，可適用于TC4鈦合金、GH4169高溫合金、316L不銹鋼等多種金屬和合金粉末材料的制備；

(2)本發(fā)明的離心霧化制粉的方法及裝置，通過將旋轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)外置，霧化罐內(nèi)僅設(shè)置旋轉(zhuǎn)工作部分，從而有效簡化了霧化室內(nèi)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，降低裝置的制造及維護(hù)難度，有限避免了內(nèi)部清理死角，方便設(shè)備清理，保證收粉率；

(3)本發(fā)明種離心霧化制粉的方法及裝置，通過將霧化室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)部分設(shè)計(jì)成主體加工作面的結(jié)構(gòu)，其中工作面材質(zhì)與制粉原料相同，有效避免了制粉過程引入雜質(zhì)，保證了粉末的純度，增加該制粉裝置適用的粉末類型；

(4)本發(fā)明的離心霧化制粉的方法及裝置，通過將旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與制粉棒料進(jìn)行同軸化設(shè)計(jì)，有效降低金屬液滴在產(chǎn)生到接觸轉(zhuǎn)盤的距離，有效保證了熔體過熱度，有利于促進(jìn)細(xì)粉收得率的提高；

(5)本發(fā)明的離心霧化制粉的方法及裝置，通過采用小直徑的棒料(甚至絲材)作為進(jìn)料，借助棒料拼接技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)或半連續(xù)化制粉，有效提升制粉效率和設(shè)備產(chǎn)能，同時(shí)霧化制粉過程穩(wěn)定易控，有利于提升過程穩(wěn)定性和粉末品質(zhì)一致性；

(6)本發(fā)明的離心霧化制粉的方法及裝置，通過更換不同口徑的旋轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)以及動(dòng)密封裝置，可以實(shí)現(xiàn)不同直徑規(guī)格棒料的霧化制粉，有利于滿足不同的制粉需求。

應(yīng)當(dāng)理解，前述構(gòu)思以及在下面更加詳細(xì)地描述的額外構(gòu)思的所有組合只要在這樣的構(gòu)思不相互矛盾的情況下都可以被視為本公開的發(fā)明主題的一部分。另外，所要求保護(hù)的主題的所有組合都被視為本公開的發(fā)明主題的一部分。

結(jié)合附圖從下面的描述中可以更加全面地理解本發(fā)明教導(dǎo)的前述和其他方面、實(shí)施例和特征。本發(fā)明的其他附加方面例如示例性實(shí)施方式的特征和/或有益效果將在下面的描述中顯見，或通過根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的具體實(shí)施方式的實(shí)踐中得知。

附圖說明

附圖不意在按比例繪制。在附圖中，在各個(gè)圖中示出的每個(gè)相同或近似相同的組成部分可以用相同的標(biāo)號表示。為了清晰起見，在每個(gè)圖中，并非每個(gè)組成部分均被標(biāo)記。現(xiàn)在，將通過例子并參考附圖來描述本發(fā)明的各個(gè)方面的實(shí)施例，其中：

圖1是本發(fā)明示例性實(shí)施例的離心霧化制粉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明示例性實(shí)施例的離心霧化制粉裝置的旋轉(zhuǎn)盤組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明示例性實(shí)施例的離心霧化制粉裝置的棒料進(jìn)給組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明示例性實(shí)施例的離心霧化制粉方法的工藝流程示意圖。

附圖中各附圖標(biāo)記的含義如下：

1、霧化室；2、旋轉(zhuǎn)盤組件；3、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；4、棒料進(jìn)給機(jī)構(gòu)；6、等離子發(fā)生裝置；7、金屬液流；8、金屬液滴；9、聯(lián)軸器；

1-1、水冷夾層；1-2、進(jìn)氣管；

2-1、旋轉(zhuǎn)盤主體；2-2、旋轉(zhuǎn)盤的工作面；

3-1、電機(jī)轉(zhuǎn)子；3-3、電機(jī)基座；3-4、電機(jī)蓋板；

4-1、棒料；4-2、棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；4-3、棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座；4-4、棒料進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)；4-5、傳動(dòng)絲杠；

5-1、5-2、動(dòng)密封裝置；

6-1、等離子槍；6-2、等離子炬。

具體實(shí)施方式

為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。

在本公開中參照附圖來描述本發(fā)明的各方面，附圖中示出了許多說明的實(shí)施例。本公開的實(shí)施例不必定意在包括本發(fā)明的所有方面。應(yīng)當(dāng)理解，上面介紹的多種構(gòu)思和實(shí)施例，以及下面更加詳細(xì)地描述的那些構(gòu)思和實(shí)施方式可以以很多方式中任意一種來實(shí)施，這是因?yàn)楸景l(fā)明所公開的構(gòu)思和實(shí)施例并不限于任何實(shí)施方式。另外，本發(fā)明公開的一些方面可以單獨(dú)使用，或者與本發(fā)明公開的其他方面的任何適當(dāng)組合來使用。

離心霧化制粉裝置

結(jié)合圖1-圖3所示的示例性實(shí)施例的離心霧化制粉裝置，包括：霧化室1、旋轉(zhuǎn)盤組件2、用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤組件高速旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、棒料進(jìn)給機(jī)構(gòu)4、動(dòng)密封裝置(5-1；5-2)以及等離子發(fā)生裝置6。

霧化室1，呈臥式筒狀。結(jié)合圖1，霧化室1的兩端及側(cè)壁設(shè)置有水冷夾層1-1，通過冷卻介質(zhì)循環(huán)對霧化制備過程進(jìn)行冷卻處理。同時(shí)，霧化室1的側(cè)壁上設(shè)置至少一個(gè)進(jìn)氣管1-2，可進(jìn)行氣體置換，對霧化室內(nèi)進(jìn)行抽真空和惰性氣氛環(huán)境形成，避免棒料及粉料在高溫下氧化及元素?fù)]發(fā)。

在可選的實(shí)施例中，進(jìn)氣管1-2位于旋轉(zhuǎn)盤主體的上方位置，用于氣體置換過程的補(bǔ)氣以及霧化制粉過程對旋轉(zhuǎn)盤組件進(jìn)行冷卻。進(jìn)氣管的管內(nèi)徑介于5-10mm。

位于霧化室的一端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)盤組件2及用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤組件2高速旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3和旋轉(zhuǎn)盤組件2同軸布置，并且二者沿著中心方向形成有貫穿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)盤組件的通孔，結(jié)合圖1所示。

位于霧化室的另一端設(shè)置有等離子發(fā)生裝置6，包括等離子槍6-1，等離子槍6-1設(shè)置在霧化室內(nèi)部，用于在霧化室內(nèi)部形成等離子炬6-2。其中等離子槍6-1的中心與通孔位于同一水平。

棒料進(jìn)料機(jī)構(gòu)4，設(shè)置在霧化室的一端，用于以棒料螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)并穿過所述通孔進(jìn)給至霧化室1的內(nèi)部內(nèi)部，到達(dá)旋轉(zhuǎn)盤組件的工作面。其中，棒料進(jìn)給過程中與通孔同軸布設(shè)并且與等離子槍的中心處于同一水平。

結(jié)合圖1所示，進(jìn)給至霧化室內(nèi)的棒料經(jīng)等離子炬熔化產(chǎn)生金屬液流7，到達(dá)至高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)盤組件2的工作面2-2上之后基于離心力作用下沿著工作面邊緣被甩出，得到細(xì)小的金屬液滴8，在霧化室內(nèi)的惰性氣氛下飛行、冷卻，獲得球形粉末。

結(jié)合圖1，旋轉(zhuǎn)盤組件2包括一個(gè)具有通孔的旋轉(zhuǎn)盤主體2-1，旋轉(zhuǎn)盤主體2-1與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3同軸地設(shè)置，并且旋轉(zhuǎn)盤主體2-1至少部分地位于霧化室的外部，通過動(dòng)密封裝置5-1安裝在霧化室外壁上，并且經(jīng)由聯(lián)軸器9而被驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)。

如圖1，旋轉(zhuǎn)盤主體2-1至少部分地還伸入到霧化室內(nèi)，并在端部形成工作面2-2，用于通過高速離心作用實(shí)現(xiàn)金屬液滴的甩出。結(jié)合圖1，旋轉(zhuǎn)盤組件的工作面2-2位于霧化室的內(nèi)部，并且朝向等離子發(fā)生器方向具有內(nèi)凹的角度?？蛇x地，旋轉(zhuǎn)盤主體2-1采用高溫合金材料，而工作面2-2采用與制粉原料相同的材質(zhì)。

可選地，旋轉(zhuǎn)盤組件的工作面與旋轉(zhuǎn)盤主體通過螺紋固定連接，旋轉(zhuǎn)盤組件的工作面最外圈直徑介于60-100mm。

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3位于霧化室1的外部，通過聯(lián)軸器9連接旋轉(zhuǎn)盤組件并驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤組件及其工作面的高速轉(zhuǎn)動(dòng)。

結(jié)合圖1、3所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括電機(jī)基座3-3以及設(shè)置在電機(jī)基座內(nèi)的電機(jī)轉(zhuǎn)子3-1，電機(jī)轉(zhuǎn)子的輸出軸(轉(zhuǎn)子軸)3-1與聯(lián)軸器9連接，通過電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)送實(shí)現(xiàn)扭矩輸出。電機(jī)基座3-3的端部還設(shè)置有電機(jī)蓋板3-4，棒料4-1與電機(jī)蓋板3-4之間設(shè)置有動(dòng)密封裝置5-2。

其中，如圖1所示，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸中心形成貫穿的通孔，以允許棒料同軸地穿過并進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)盤主體，并穿過旋轉(zhuǎn)盤主體進(jìn)入霧化室內(nèi)。

結(jié)合突所示，棒料進(jìn)料機(jī)構(gòu)4包括棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4-2、棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座4-3、棒料進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)4-4以及傳動(dòng)絲杠4-5。棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4-2與棒料4-1同軸設(shè)置，用于驅(qū)動(dòng)棒料圍繞其自身的軸線做旋轉(zhuǎn)。棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4-2設(shè)置在棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座4-3上，棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座4-3螺紋套接在傳動(dòng)絲杠4-5上。棒料進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)4-4與傳動(dòng)絲杠4-5傳動(dòng)連接并可驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，由此，棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座4-3在傳動(dòng)絲杠4-5旋轉(zhuǎn)時(shí)可沿著傳動(dòng)絲杠4-5在水平方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)棒料的進(jìn)給，將棒料穿過通孔進(jìn)給至霧化室1的內(nèi)部。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，前述的貫穿的通孔的直徑介于25-45mm，棒料的直徑介于20-40mm。

離心霧化制粉方法

結(jié)合圖4所示的流程，結(jié)合本發(fā)明前述實(shí)施例的離心霧化制粉的裝置，利用其進(jìn)行離心霧化制粉的過程，包括以下步驟：

在起始階段，制粉用棒料安放好之后，檢查并確認(rèn)離心霧化制粉的裝置密封性之后，開始抽真空并投入惰性氣體進(jìn)行氣體置換，以避免棒料及粉料在高溫下氧化及元素?fù)]發(fā)；

棒料以旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)給至霧化室內(nèi)的熔煉起始位置，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且無異常時(shí)，啟動(dòng)等離子發(fā)生器起弧，當(dāng)?shù)入x子炬達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，按預(yù)定工藝調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、等離子炬電流強(qiáng)度、棒料進(jìn)給速度以及棒料旋轉(zhuǎn)速度，開始霧化制粉過程。

作為一個(gè)具體的示例，離心霧化制粉的方法主要包括以下具體步驟：

步驟S101、裝料：將制粉原料裝入進(jìn)料系統(tǒng)，并檢查系統(tǒng)密封；

步驟S102、氣氛保證：對霧化室進(jìn)行預(yù)抽真空至1*10 -2Pa以下，并充入高純惰性氣體至0.15-0.25bar；

步驟S103、棒料就位：調(diào)節(jié)棒料的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度并啟動(dòng)，使棒料旋轉(zhuǎn)進(jìn)給至熔煉起始位置；

步驟S104、旋轉(zhuǎn)盤啟動(dòng)：預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速并啟動(dòng)，確認(rèn)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定無異常；

步驟S105、起弧熔化：預(yù)設(shè)等離子炬參數(shù)，啟動(dòng)等離子發(fā)生系統(tǒng)電源，確認(rèn)等離子弧焰狀態(tài)穩(wěn)定；

步驟S106、調(diào)節(jié)參數(shù)：根據(jù)預(yù)設(shè)工藝及實(shí)際效果，設(shè)置關(guān)鍵過程參數(shù)，包括等離子炬電流強(qiáng)度、旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、棒料進(jìn)給速度和旋轉(zhuǎn)速度。

步驟S107、霧化制粉：穩(wěn)定工藝參數(shù)下，棒料被等離子炬熔化形成液流落到高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)盤上，并離心力甩出破碎成細(xì)液滴，并在霧化室惰性氣氛下冷卻凝固成球形顆粒。

于本發(fā)明一種可能的實(shí)施方式中，所述高純惰性氣體為Ar氣或Ar/He混合氣，氣體純度不低于99.99％。

于本發(fā)明一種可能的實(shí)施方式中，所述棒料轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍是0-500r/min，進(jìn)給速度調(diào)節(jié)范圍是0-60mm/min，旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍是0-32000r/min。

于本發(fā)明一種可能的實(shí)施方式中，所述等離子系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)包括等離子炬電流強(qiáng)度和等離子弧焰長度，其中電流調(diào)節(jié)范圍在700-2000A，等離子弧焰長度通過控制棒料與等離子槍間距進(jìn)行輔助調(diào)節(jié)，其范圍介于15-45mm。

于本發(fā)明一種可能的實(shí)施方式中，所述霧化制粉過程，基于材料自身特性，通過對棒料進(jìn)給速度和等離子熱源輸出功率的調(diào)控以及參數(shù)間匹配，達(dá)到勻速化料的目的，棒料熔化的液滴被同軸高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤承接，并被高速甩出，在霧化室氣氛下冷卻凝固成球形金屬粉末。

下面結(jié)合本發(fā)明的工藝流程附圖以及裝置附圖，分別以TC4鈦合金、GH4169高溫合金、316L不銹鋼等三種粉末材料為例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1

首先，將直徑40mm的TC4鈦合金棒料4-1裝入進(jìn)料機(jī)構(gòu)4,TC4鈦合金棒料4-1與棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，啟動(dòng)棒料進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過傳動(dòng)絲杠帶動(dòng)棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座進(jìn)給，使棒料4-1進(jìn)給并穿過動(dòng)密封裝置。

對霧化室1進(jìn)行預(yù)抽真空至5*10 -3Pa，并通過進(jìn)氣口1-2充入純度為99.999％的Ar氣至0.15bar。

設(shè)置棒料4-1的轉(zhuǎn)速為120r/min，進(jìn)給速度為25mm/min并啟動(dòng)，棒料4-1旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，其端部依次穿過旋轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3及旋轉(zhuǎn)盤組件，到達(dá)熔煉起始位置并停止。

設(shè)置旋轉(zhuǎn)盤組件初始轉(zhuǎn)速為22000r/min，并啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過與旋轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的聯(lián)軸器傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)盤主體及工作面高速轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)初始轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)盤工作面最外圈直徑為85mm。

設(shè)置等離子發(fā)生系統(tǒng)初始工作電流為1400A，并啟動(dòng)電源，觀察并確認(rèn)等離子炬6-2狀態(tài)穩(wěn)定正常；

根據(jù)預(yù)設(shè)工藝及實(shí)際效果，設(shè)置霧化制粉工藝參數(shù)，其中等離子炬電流強(qiáng)度為1600A，旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速26000r/min,棒料進(jìn)給速度28mm/min，棒料旋轉(zhuǎn)速度150r/min。

穩(wěn)定霧化制粉過程中，低速旋轉(zhuǎn)進(jìn)給的TC4鈦合金棒料4-1的端部被高溫等離子炬6-2熔化，產(chǎn)生的TC4鈦合金金屬液7在充分的過熱度下，流落至高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)盤工作面2-2上，在離心力作用下沿旋轉(zhuǎn)盤工作面邊緣被甩出，得到細(xì)小的金屬液滴，在霧化室1內(nèi)的惰性氣氛下飛行、冷卻，獲得球形TC4鈦合金粉末。

實(shí)施例2

首先，將直徑30mm的GH4169高溫合金棒料4-1裝入進(jìn)料機(jī)構(gòu),GH4169高溫合金棒料4-1與棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4-2連接，啟動(dòng)棒料進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)4-4，通過傳動(dòng)絲杠4-5帶動(dòng)棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座4-3進(jìn)給，使棒料4-1進(jìn)給并穿過動(dòng)密封裝置5-2。

對霧化室1進(jìn)行預(yù)抽真空至4.5*10 -2Pa，并通過進(jìn)氣口1-2充入純度為99.999％的Ar氣至0.20bar。

設(shè)置棒料4-1的轉(zhuǎn)速為100r/min，進(jìn)給速度為25mm/min并啟動(dòng)，棒料4-1旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，其端部依次穿過旋轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3及旋轉(zhuǎn)盤組件，到達(dá)熔煉起始位置并停止。

設(shè)置旋轉(zhuǎn)盤組件的初始轉(zhuǎn)速為22000r/min，并啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過與電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的聯(lián)軸器傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)盤主體2-1及工作面2-2高速轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)初始轉(zhuǎn)速,旋轉(zhuǎn)盤工作面最外圈直徑為70mm。

設(shè)置等離子發(fā)生系統(tǒng)6初始工作電流為1400A，并啟動(dòng)電源，觀察并確認(rèn)等離子炬6-2狀態(tài)穩(wěn)定正常；

根據(jù)預(yù)設(shè)工藝及實(shí)際效果，設(shè)置霧化制粉工藝參數(shù)，其中等離子炬電流強(qiáng)度為1500A，旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速25000r/min,棒料進(jìn)給速度40mm/min，棒料旋轉(zhuǎn)速度120r/min。

穩(wěn)定霧化制粉過程中，低速旋轉(zhuǎn)進(jìn)給的GH4169高溫合金棒料4-1的端部被高溫等離子炬6-2熔化，產(chǎn)生的GH4169高溫合金金屬液7在充分的過熱度下，流落至高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)盤工作面2-2上，在離心力作用下沿旋轉(zhuǎn)盤工作面邊緣被甩出，得到細(xì)小的金屬液滴，在霧化室1內(nèi)的惰性氣氛下飛行、冷卻，獲得球形GH4169高溫合金粉末

實(shí)施例3

首先，將直徑20mm的316L不銹鋼棒料4-1裝入進(jìn)料機(jī)構(gòu)4,316L不銹鋼棒料4-1與棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4-2連接，啟動(dòng)棒料進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)4-4，通過傳動(dòng)絲杠4-5帶動(dòng)棒料旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基座4-3進(jìn)給，使棒料4-1進(jìn)給并穿過動(dòng)密封裝置5-2。

對霧化室1進(jìn)行預(yù)抽真空至2.0*10 -2Pa，并通過進(jìn)氣口充入純度為99.999％的Ar氣至0.25bar。

設(shè)置棒料4-1的轉(zhuǎn)速為60r/min，進(jìn)給速度為25mm/min并啟動(dòng)，棒料4-1旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，其端部依次穿過旋轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3及旋轉(zhuǎn)盤2，到達(dá)熔煉起始位置并停止。

設(shè)置旋轉(zhuǎn)盤組件的初始轉(zhuǎn)速為22000r/min，并啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過與電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的聯(lián)軸器傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)盤主體2-1及工作面2-2高速轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)初始轉(zhuǎn)速，工作面最外層直徑為60mm。

設(shè)置等離子發(fā)生系統(tǒng)6初始工作電流為1400A，并啟動(dòng)電源，觀察并確認(rèn)等離子炬6-2狀態(tài)穩(wěn)定正常；

根據(jù)預(yù)設(shè)工藝及實(shí)際效果，設(shè)置霧化制粉工藝參數(shù)，其中等離子炬電流強(qiáng)度為1400A，旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速25000r/min,棒料進(jìn)給速度55mm/min，棒料旋轉(zhuǎn)速度75r/min。

穩(wěn)定霧化制粉過程中，低速旋轉(zhuǎn)進(jìn)給的316L不銹鋼棒料4-1的端部被高溫等離子炬6-2熔化，產(chǎn)生的316L不銹鋼金屬液7在充分的過熱度下，流落至高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)盤工作面2-2上，在離心力作用下沿旋轉(zhuǎn)盤工作面邊緣被甩出，得到細(xì)小的金屬液滴，在霧化室1內(nèi)的惰性氣氛下飛行、冷卻，獲得理想的球形度和純度的球形316L不銹鋼粉末。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。

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