一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置，涉及粉末制备技术领域，其技术方案要点包括雾化罐，所述雾化罐的顶部设置有熔融保温炉，所述熔融保温炉的底部设置有导液管，所述导液管将熔融保温炉内的熔融液体以液注的形式向雾化罐内导入，并在导入雾化罐内时形成液滴；所述雾化罐的侧壁上设置有等离子雾化喷枪系统以及位于等离子雾化喷枪系统下端的冷却气入口，所述等离子雾化喷枪系统的端部形成有用于朝向液滴并将液滴加热击碎的等离子弧，所述冷却气入口用于将击碎的液滴冷却并形成粉末。本实用新型专利技术填补粉末制备中对粒径1

【技术实现步骤摘要】
一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置


[0001]本技术涉及粉末制备
，更具体地说它涉及一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置。

技术介绍

[0002]粉末作为一种重要的工业原料，可广泛应用于汽车、国防、电子、冶金、航空航天等领域。随着粉末制备工艺的不断改进以及粉末加工烧结等工艺的不断优化，高性能粉末的制备成为一种迫切需要。
[0003]目前，对于大颗粒粉末制备，工业上普遍应用的是雾化法，该方法具有生产效率高、设备简单等优点。在众多雾化方法中，水雾化和气雾化法的应用最为广泛，即利用高压气体或高压液体以高流速撞击于熔融金属液流上，迅速低将熔融金属雾化成粉末的技术。雾化法发展至今已经有约一百年历史，通过不断优化喷嘴结构、提高雾化介质流速和压力、提高冷凝速度等，雾化法在技术上已经发展得非常成熟，其制备粉末粒径允许分布在20
‑
300μm，但粒径分布较宽，小粒径粉末占比极低。
[0004]而对于纳米粉末的制备，工业上普遍应用的是气相法，即利用一定能量使得固体汽化，再通过化学反应或物理变化等过程使其最终成为纳米粉末。通过该种方法制备的纳米粉末，其粒径分布在10
‑
100nm之间。
[0005]由此可见，目前的粉末制备技术所制得的粉末在粒径分布上存在一个空白，即1
‑
20μm的超细粉末很难获得。而根据粉末成型原理，在粉末压制成型之前，需要将不同粒度的粉末颗粒进行混合，尤其是需要调整粉末中颗粒的尺寸比例，将小颗粒填充至大颗粒的间隙，以提高其松装密度，从而有利于粉末后续的压制、烧结等。根据粉末自由填充的基本理论，如果颗粒尺寸比为7:1，则充分混合后的粉末具有较高的松装密度。因此粒径在1
‑
20μm的粉末制备显得非常重要，若其可以大规模工业生产并应用至材料领域，将大幅度提升材料机械性能、电特性等各方面性能。
[0006]在现有技术中，为了获得超细粉末，会首先将原料制成极细的丝或大粒径的颗粒，再利用等离子弧的高温特性直接将丝状原料气化，进一步冷却获得粉末。
[0007]另外，公告号为CN209288280U 的中国专利公开了一种高熔点金属雾化制粉方法，在熔融原料后利用加热保温装置为熔融液体进行加热保温。
[0008]但是上述的两种方式虽然均利用了等离子弧的高温作用，且高温蒸发获得的粉末粒径保持在纳米级别，同样未达到满足工业化制备1
‑
20μm的粉末的需求；且上述第一种方法仅适用于延展性较好的、可拉成丝的且沸点较低的金属或合金，送料有限；上述第二种方法具有生产制造成本高的问题，使得现有的技术难以达到工业化制备要求，有待改进。

技术实现思路

[0009]针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置，该等离子弧雾化法制备超细粉末的装置具有工业化生产并获得粒径1
‑
20
μm的超细粉末的效果。
[0010]为实现上述目的，本技术提供了如下技术方案：
[0011]一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置，包括雾化罐，所述雾化罐的顶部设置有熔融保温炉，所述熔融保温炉的底部设置有导液管，所述导液管将所述熔融保温炉内的熔融液体以液注的形式向所述雾化罐内导入，并在导入雾化罐内时形成液滴；所述雾化罐的侧壁上设置有等离子雾化喷枪系统以及位于所述等离子雾化喷枪系统下端的冷却气入口，所述等离子雾化喷枪系统的端部形成有用于朝向所述液滴并将所述液注加热击碎的等离子弧，所述冷却气入口用于将击碎的液滴瞬间冷却并形成粉末。
[0012]通过采用上述技术方案，熔融保温炉中被熔融的液体通过导液管进入雾化罐中时，在导液管内形成液注，并在离开导液管进入雾化罐内时形成液滴，再在等离子雾化喷枪系统产生的等离子弧的作用下被击碎成超细液滴后，由冷却气冷却并形成粒径小于20μm的超细粉末；进而通过等离子弧的超音速和高温特性，在显著提高雾化介质温度的同时，增加其动能，从而实现提高雾化效率、降低粉末平均粒径以及缩小粉末粒径分布的效果；使得该等离子弧雾化法制备超细粉末的装置具有填补粉末制备中对于粒径1
‑
20μm粉末工业化生产的空白、拓展粉末制备领域中对于原材料选择以及实现金属与非金属超细粉末的制备的效果。
[0013]本技术进一步设置为：所述雾化罐的下端设置有位于底部的收粉筒以及位于所述收粉筒上端且用于收集粒径低于20μm的粉末的布袋收集器。
[0014]通过采用上述技术方案，收粉筒用于将粒径较大并经重力下降后的颗粒粉末回收，而粒径较小且粒径低于20μm的粉末通过布袋收集器回收，以达到进一步提升超细粉末制备效率与精度的目的。
[0015]本技术进一步设置为：所述冷却气入口为冷却气循环入口，所述布袋收集器与所述冷却气循环入口连通，且所述雾化罐与所述布袋收集器之间设置有冷却气循环出口；所述布袋收集器与所述冷却气循环入口之间设置有高压气循环系统。
[0016]通过采用上述技术方案，高压气循环系统驱动冷却气在雾化罐中循环使用，在进一步降低工业生产成本的同时，通过冷却气将粒径低于20μm的粉末从雾化罐内带出，并经布袋收集器收集，以有效提升粉末的收集效率。
[0017]本技术进一步设置为：所述冷却气循环入口设置有两个，两个所述冷却气循环入口呈左右对称且均与所述高压气循环系统连接。
[0018]通过采用上述技术方案，显著提升经过击碎的液滴在冷却作用下成为粉末的效率，并使得获得的粉末具备规则的结构。
[0019]本技术进一步设置为：所述导液管的外侧设置有保温材料；所述导液管的直径为1
‑
20mm，所述保温材料的厚度为10
‑
200mm。
[0020]通过采用上述技术方案，稳定控制液注的温度和直径，以达到提升粉末制备效果的目的。
[0021]本技术进一步设置为：所述等离子雾化喷枪系统设置有至少两个且呈等弧度周向分布于所述雾化罐周围。
[0022]通过采用上述技术方案，多个等离子雾化喷枪系统相互协同对进入雾化罐内的液滴进行进一步的加热击碎，以实现显著提升粉末制备效果的目的。
[0023]本技术进一步设置为：所述等离子雾化喷枪系统设置有2
‑
8个，且所述等离子雾化喷枪系统与所述雾化罐侧壁垂直角度为30
‑
90
°
。
[0024]通过采用上述技术方案，使得多个等离子雾化喷枪系统相互协同；并对进入雾化罐内的液滴进行进一步的有效的加热击碎作业，以实现显著提升粉末制备效果的目的。
[0025]本技术进一步设置为：所述等离子雾化喷枪系统端口至所述导液管底部的距离为1mm以上；所述等离子雾化喷枪系统采用氮气、氢气、氩气、氦气或水蒸气作为工质气体；且所述等离子雾化喷枪系统的功率为5
‑
100kW。
[0026]通过采用上述技术方案，实现有效获得粒径1<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置，其特征在于：包括雾化罐(9)，所述雾化罐(9)的顶部设置有熔融保温炉(1)，所述熔融保温炉(1)的底部设置有导液管(3)，所述导液管(3)将所述熔融保温炉(1)内的熔融液体以液注(4)的形式向所述雾化罐(9)内导入，并在导入雾化罐(9)内时形成液滴；所述雾化罐(9)的侧壁上设置有等离子雾化喷枪系统(2)以及位于所述等离子雾化喷枪系统(2)下端的冷却气入口，所述等离子雾化喷枪系统(2)的端部形成有用于朝向所述液滴并将液滴加热击碎的等离子弧(7)，所述冷却气入口用于将击碎的液滴瞬间冷却并形成粉末(8)。2.根据权利要求1所述的一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置，其特征在于：所述雾化罐(9)的下端设置有位于底部的收粉筒(10)以及位于所述收粉筒(10)上端且用于收集粒径低于20μm的粉末(8)的布袋收集器(12)。3.根据权利要求2所述的一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置，其特征在于：所述冷却气入口为冷却气循环入口(6)，所述布袋收集器(12)与所述冷却气循环入口(6)连通，且所述雾化罐(9)与所述布袋收集器(12)之间设置有冷却气循环出口(11)；所述布袋收集器(12)与所述冷却气循环入口之间设置有高压气循环系统(13)。4.根据权利要求3所述的一种等离子弧雾化法制备超细粉末的装置，其特征在于：所述冷却气循环入口(6)设置有两个，两个所述冷却气循环入口(6)呈左右对称且均与所述高压气循环系统(13)连接。5.根据权利要求1所述的一种等离子弧雾化法制备超...

【专利技术属性】
技术研发人员：林茜，陈钢强，宋书清，宋财根，高书娟，
申请(专利权)人：江苏博迁新材料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：