一种金属雾化和电场选分装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种金属雾化和电场选分装置及方法，属于金属粉末制备技术领域。该装置中金属熔炼炉经过输液管与雾化罐上方的中间包相连，中间包内安装有与电荷供给器相连的电荷供给棒，中间包下方安装称重器，称重器通过基座与雾化罐相连；导流管安装在中间包底部，雾化器安装在雾化罐内流嘴正下方；雾化器正上方安装与直流电压源相连的水平金属板电极，雾化器外侧和雾化罐内侧安装与直流电压源相连的圆环形金属板电极，雾化罐下方与环带形粉末分级收集器相连；环带形粉末分级收集器不同区收集带放料口通过气动蝶阀与下方过渡储料罐和收粉筒相连。本发明专利技术将金属雾化与电场选分装置有机结合起来，可长时间连续制备难度大，质量品级要求高的金属粉末。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属雾化和电场选分装置及方法，是集离心雾化或超声雾化制粉与电场选分过程一体化的技术，该装置和方法可应用于中低温金属粉末制备，属于金属粉末制备

技术介绍
目前随着各类高科技产品向集成化、微型化、个性化等趋势发展，同时，随着加工制造技术的发展，如3D打印技术在生物医用、汽车制造、航空航天、机械加工、及日常生活用品中的应用；电子贴片印刷技术的应用，使集成电路的互连封装由传统焊丝焊接变为焊粉膏体的贴片印刷。这都将带来高品级功能粉体材料需求量的快速增加。但是，这也对金属粉末的形貌、粒度、氧含量等粉体的特征提出更加苛刻的要求，如球形度高、粒径小分布窄、氧含量低，其中有些金属粉末较软或组织结构内应力较大，制备过程容易变形，或磕碰容易破坏组织结构，因此将对目前粉体制备雾化分级技术提出新的难题。目前，国内外已研制出多种金属粉体雾化制备及选分装置。中国专利CN200410079654提出一种离心雾化和粉末分级非一体化制备技术，且制备时间受到限制不能长时间连续雾化，对粉末质量控制带来不利影响；中国专利CN200410021160提出一种利用离心雾化制备低氧含量焊料粉末的装置，但是，该制备方法粉末分级通过控制离心雾化电机的转速，和改变雾化环境介质密度，来实现不同粒径分级的方法，此方法工艺控制难度大粒度分级精度不够，同时难以实现对超细粉含量的控制，而且不利于获得较好的粉末形貌。中国专利CN201210212549和CN201010623153涉及的粉末分级技术，都是利用在筛机上安装不同网孔筛网得到所需粒径方法，该机械筛分方法，筛网容易堵，筛分效果会随网孔逐渐堵塞而变差，因此筛分粒度不稳定，且筛分超细粉或密度较小粉时，会存在大量漂浮粉，对此产品粒度精度控制差无法达到要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，解决已有技术的不足，适应金属粉体制备技术的发展要求，提出一种集离心雾化或超声雾化与电场选分于一体制备高品级金属粉末的装置及方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种金属雾化和电场选分装置，该装置包括熔炼炉、输液管、中间包、电荷供给棒、电荷供给器、称重器、基座、导流管及流嘴、水平金属板电极、雾化罐、雾化器、防尘绝缘罩、接地极、圆环形金属板电极、直流电压源、环带形粉末分级收集器、气动蝶阀、过渡储料罐和收粉筒等；金属熔炼炉经过输液管与雾化罐上方的中间包相连，中间包内安装有与电荷供给器相连的电荷供给棒，中间包下方安装监测液重的称重器，称重器通过基座与雾化罐相连；导流管安装在中间包底部，流嘴设置于导流管的下部，通过流嘴将金属熔液送到雾化器上，雾化器安装在雾化罐内流嘴正下方；雾化器正上方安装与直流电压源相连的水平金属板电极，雾化器外侧和雾化罐内侧安装有与直流电压源相连的圆环形金属板电极，雾化罐下方与环带形粉末分级收集器相连；环带形粉末分级收集器不同区收集带放料口通过气动蝶阀与下方过渡储料罐相连，最后过渡储料罐通过气动蝶阀与收粉筒相连。上述金属雾化和电场选分装置是将金属熔炼、雾化、电场选分集于一体的金属粉末制备装置。所述的熔炼炉为真空感应加热炉或真空电阻加热炉。输液管上安装耐高温金属阀，用于控制输液管的开闭。所述的中间包内设有测温热电偶和电荷供给棒，外设有加热保温装置，并且最外层装有绝缘层，如陶瓷套、氮化硼套等。中间包、导流管均装有测温加热装置保持金属熔液过热度，并且外壁装有绝缘层如陶瓷套、氮化硼套等。中间包内部的电荷供给棒与电荷供给器相连，所述的电荷供给器为感应起电机、摩擦起电机或直流电源电极中的一种。所述的雾化器为离心雾化器、超声雾化器中的一种，且离心雾化转盘和超声头安装基座均由耐高温绝缘材质制成，如陶瓷、氮化硼等。所述的雾化罐壁装有水冷夹套，雾化罐内侧设有绝缘层，罐体与接地极连接。雾化器外侧和雾化罐内侧之间装有大圆环形金属板电极和小圆环形金属板电极，分别通过绝缘盲板接口与直流电压源的正、负极连接，或一侧与直流电压源连接，另一侧与接地极连接。本专利技术装置还包括防尘绝缘罩；防尘绝缘罩安装在小圆环形金属板电极的上方，对雾化器起到防尘保护的作用。所述的环带形粉末分级收集器与接地极相连；所述的环带形粉末分级收集器的收集带区数量根据制备粉末的分级需要设计，一般分3-6个收集带。每个收集带的放料口均通过放料口气动蝶阀与各自的过渡储料罐相连；每个过渡储料罐通过出料口气动蝶阀分别与各自的收粉筒相连。一种金属雾化和电场选分方法，包括雾化罐气氛准备、金属熔液输送及控制、金属雾化制粉、电场选分、粉末收集等过程，具体实施步骤如下：(1)将雾化罐通过抽真空后充惰性气体(氮气、氩气、氦气等)，来保证雾化环境的压力和氧含量；(2)将熔炼炉内金属熔液通过输液管送到中间包内，并通过PLC控制中间包内金属液位高度及过热度；中间包内金属液与电荷供给棒相连得到电荷，并在重力作用下通过导流管和流嘴流到雾化器上，通过雾化器进行雾化形成带电金属液滴；(3)带电金属液滴在水平金属板电极和圆环形金属板电极间形成的垂直相交电场作用下，飞行、冷却、凝固形成粉末，同时受到电场力作用，由于金属液滴粒径不同，所以带电量就不同，这样使不同粒径金属液滴受到的电场力不同，故不同粒径液滴按不同的轨迹飞行，实现不同大小粒径粉末在不同区域内飞行；(4)通过雾化罐下方的环带形粉末分级收集器将不同粒径大小金属粉末分开收集，从而实现粉末粒度分级，完成金属粉末连续雾化选分制备过程。步骤(1)中，所述的雾化环境的压力可为0.01-0.4MPa，氧含量为10-800PPm。步骤(2)中，所述的中间包内金属液位高度及金属液过热度的控制，是通过采集中间包下方称重器和中间包内热电偶信号，利用PLC来控制输液管路上耐高温金属阀开闭及中间包外加热装置的通断，来实现对中间包内金属液位高度和过热度的控制。所述的中间包内金属液过热度为15-180℃，金属熔液通过导流管和流嘴流到雾化器的流量主要通过液位高度来控制的，其流量为10-180Kg/h，控制精度小于±3Kg/h。步骤(3)中，所述的水平金属板电极与直流电压源同金属液滴极性一致的一端连接，圆环形金属板电极通过与直流电压源的正负极连接，或一侧与直流电源连接另一侧与接地极连接，来产生垂直相交的金属粉末选分电场，电场强度为5V/m-800kV/m。液滴在水平金属板电极和圆环形金属板电极间形成的垂直相交电场作用下，能够降低液滴表面张力及雾化阻力，且在电场力作用下会破碎成更小的雾滴，雾滴的直径分布更均匀。而且带有同性电荷液滴球体外表面的电场表面效应使各个金属液滴之间互相排斥，这样大大减小雾化过程中液滴相互碰撞和粘附，使金属粉体粘附和团聚概率得到明显降低。带电金属液滴在电场作用下，飞行、冷却、凝固形成粉末同时会受到电场力作用。由于金属液滴粒径不同，所以带电量就不同，这样使不同粒径金属液滴受到的电场力不同，故不同粒径液滴按不同的轨迹飞行，通过雾化罐下方的环带形粉末分级收集器就可以将不同粒径大小金属粉末分开，从而实现粉末粒度分级。落到环带形粉末分级收集器不同区收集带内的金属粉末，通过放料口气动蝶阀的开启进入过渡储料罐，过渡储料罐内部粉末通过下部出料口气动蝶阀开启进入收粉筒，完成金属粉末的制备。本专利技术利用电场将不同粒径粉末区分开来方法，可以根据制备粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属雾化和电场选分装置，其特征在于：该装置包括熔炼炉、输液管、中间包、电荷供给棒、电荷供给器、称重器、基座、导流管及流嘴、水平金属板电极、雾化罐、雾化器、防尘绝缘罩、接地极、圆环形金属板电极、直流电压源、环带形粉末分级收集器、气动蝶阀、过渡储料罐和收粉筒等；金属熔炼炉经过输液管与雾化罐上方的中间包相连，中间包内安装有与电荷供给器相连的电荷供给棒，中间包下方安装监测液重的称重器，称重器通过基座与雾化罐相连；导流管安装在中间包底部，流嘴设置于导流管的下部，通过流嘴将金属熔液送到雾化器上，雾化器安装在雾化罐内流嘴正下方；雾化器正上方安装与直流电压源相连的水平金属板电极，雾化器外侧和雾化罐内侧安装与直流电压源相连的圆环形金属板电极，雾化罐下方与环带形粉末分级收集器相连；环带形粉末分级收集器不同区收集带放料口通过气动蝶阀与下方过渡储料罐相连，最后过渡储料罐通过气动蝶阀与收粉筒相连。

【技术特征摘要】
1.一种金属雾化和电场选分装置，其特征在于：该装置包括熔炼炉、输液管、中间包、电荷供给棒、电荷供给器、称重器、基座、导流管及流嘴、水平金属板电极、雾化罐、雾化器、防尘绝缘罩、接地极、圆环形金属板电极、直流电压源、环带形粉末分级收集器、气动蝶阀、过渡储料罐和收粉筒等；金属熔炼炉经过输液管与雾化罐上方的中间包相连，中间包内安装有与电荷供给器相连的电荷供给棒，中间包下方安装监测液重的称重器，称重器通过基座与雾化罐相连；导流管安装在中间包底部，流嘴设置于导流管的下部，通过流嘴将金属熔液送到雾化器上，雾化器安装在雾化罐内流嘴正下方；雾化器正上方安装与直流电压源相连的水平金属板电极，雾化器外侧和雾化罐内侧安装与直流电压源相连的圆环形金属板电极，雾化罐下方与环带形粉末分级收集器相连；环带形粉末分级收集器不同区收集带放料口通过气动蝶阀与下方过渡储料罐相连，最后过渡储料罐通过气动蝶阀与收粉筒相连。2.根据权利要求1所述的金属雾化和电场选分装置，其特征在于：所述的熔炼炉为真空感应加热炉或真空电阻加热炉；所述的雾化器为离心雾化器或超声雾化器，且离心雾化转盘和超声头安装基座均由耐高温绝缘材质制成。3.根据权利要求1所述的金属雾化和电场选分装置，其特征在于：所述的中间包和导流管均装有测温加热装置，并且外壁装有绝缘层。4.根据权利要求1所述的金属雾化和电场选分装置，其特征在于：所述的电荷供给器为感应起电机、摩擦起电机或直流电源电极。5.根据权利要求1所述的金属雾化和电场选分装置，其特征在于：所述的雾化罐壁装有水冷夹套，雾化罐内侧设有绝缘层，罐体与接地极连接。6.根据权利要求1所述的金属雾化和电场选分装置，其特征在于：所述的雾化器外侧和雾化罐内侧之间装有大圆环形金属板电极和小圆环形金属板电极，分别通过绝缘盲板接口与...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺会军，刘英杰，张少明，朱学新，王志刚，安宁，刘建，徐蕾，朱捷，张焕鹍，卢彩涛，
申请(专利权)人：北京康普锡威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11