CN112743096A - 一种等离子雾化装置、金属粉末的制备装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种等离子雾化装置、金属粉末的制备装置及制备方法，涉及3D打印技术领域，用于制备高球形度、低含氧量、粒度分布窄的金属粉末。所述等离子雾化装置具有相对设置的两个套管，两个所述套管之间的待雾化液体输送通道，每个所述套管靠近所述待雾化液体输送通道的一端具有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口沿着所述待雾化液体输送通道的输送方向分布。每个套管具有惰性气体输送腔以及套设于所述惰性气体输送腔内的等离子输送腔，所述惰性气体输送腔与所述第一开口连通，所述等离子体输送腔与第二开口连通。所述金属粉末的制备装置包括上述技术方案所提的等离子雾化装置。本发明提供的金属粉末的制备装置用于制备金属粉末。

Description

一种等离子雾化装置、金属粉末的制备装置及制备方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种等离子雾化装置、金属粉末的制备装置及制备方法。

背景技术

经过近30年的快速发展，3D打印技术已成为当前最受关注的先进制造技术之一。但在金属3D打印工艺中，对金属粉末要求很高，如要求高球形度、低含氧量、粒度分布窄等。现有的金属粉末的制备工艺主要有：等离子旋转电极法、真空感应电极熔炼气体雾化法、等离子丝材雾化法、射频等离子球化法等。

目前现有的制备工艺制备出的金属粉末形貌难以控制，粒径较粗大且成本较高、生产效率低。其中，等离子丝材雾化法和射频等离子球化法制备出的金属粉末纯度也不符合要求，造成了材料的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子雾化装置、金属粉末的制备装置及制备方法，用于制备高球形度、低含氧量、粒度分布窄的金属粉末。

第一方面，本发明提供了一种等离子雾化装置。该等离子雾化装置具有相对设置的两个套管，两个所述套管之间的待雾化液体输送通道，每个所述套管靠近所述待雾化液体输送通道的一端具有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口沿着所述待雾化液体输送通道的输送方向分布。

每个所述套管具有惰性气体输送腔以及套设于所述惰性气体输送腔内的等离子输送腔，所述惰性气体输送腔与所述第一开口连通，所述等离子体输送腔与第二开口连通。

与现有技术相比，本发明提供的等离子雾化装置具有相对设置的两个套管，且每个套管具有惰性气体输送腔以及套设于惰性气体输送腔内的等离子体输送腔，可以避免由于密封不佳造成的等离子射流泄露损坏周围部件的情况。同时，惰性气体输送腔与所述第一开口连通，等离子体输送腔与第二开口连通，第一开口和第二开口沿着所述待雾化液体输送通道的输送方向分布。此时，当待雾化的熔融液从待雾化液体输送通道中掉落时，待雾化的熔融液被第一开口中喷射出的惰性气体射流与第二开口中喷射的等离子射流同时击中，雾化后得到雾化金属液滴。此时，由于惰性气体射流的源源不断的向待雾化液体输送通道中补充，使得等离子雾化装置内存在一定量的正压，从而避免了雾化时出现的反喷现象，进而实现连续生产，提高了待雾化的熔融液的雾化效率。

另外，在雾化过程中，在惰性气体射流和等离子射流的双重作用下，可以将先凝固的较细的金属粉末迅速吹离待雾化液体输送通道，防止先凝固的较细的金属粉末与未凝固的较粗的金属液滴发生碰撞，形成卫星粉。又由于等离子体输送腔套设于惰性气体输送腔内，使得等离子体输送腔在输送等离子体时产生的热量直接传递给惰性气体输送腔，使得惰性气体输送腔中的惰性气体被加热，从而使得惰性气体输送腔中的惰性气体的流速增加，且被加热的惰性气体射流的温度低于等离子射流的温度，因此，在对待雾化的熔融液进行雾化时，可以对待雾化的熔融液产生抽吸，使得待雾化的熔融液可以在短时间内进行多次的冲击破碎处理，以得到粒径分布窄的金属液滴。

第二方面，本发明还提供一种金属粉末的制备装置。该金属粉末的制备装置包括：雾化室以及第一方面或者第一方面任一可能的实现方式所描述的等离子雾化装置，所述等离子雾化装置位于所述雾化室的入口。

与现有技术相比，本发明提供的金属粉末的制备装置的有益效果与第一方面或者第一方面任一可能的实现方式所描述的等离子雾化装置的有益效果相同，此处不做赘述。

第三方面，本发明还提供一种金属粉末的制备方法，应用于第二方面或者第二方面任一可能的实现方式所述的金属粉末的制备装置。该金属粉末的制备方法包括：

提供待雾化的熔融液。

利用等离子雾化装置对所述待雾化的熔融液进行雾化处理，得到雾化金属液滴，使得雾化金属液滴在所述雾化室内形成金属粉末。

与现有技术相比，本发明提供的金属粉末的制备方法的有益效果与第一方面或者第一方面任一可能的实现方式所述的等离子雾化装置的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示例出本发明实施例提供的一种等离子雾化装置的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3示例出本发明实施例提供的金属粉末制备装置的结构示意图；

图4示例出本发明实施例提供的金属粉末的制备方法制备的TC4钛合金粉末电镜照片；

附图标记：

1-等离子雾化装置；111-待雾化液体输送通道；112-第一开口；113-第二开口；114-惰性气体输送腔；115-等离子体输送腔；1141-第一惰性气体输送段；1142-第二惰性气体输送段；1151-第一等离子体输送段；1152-第二等离子体输送段；116-包裹第一惰性气体输送段的包裹段；117-包裹第一离子体输送段的包裹段；118-第一进气接口；119-等离子体发生器；120-隔热件；121-降温件；2-金属粉末制备装置；211-雾化室；212-气固分离结构；213-集气结构；2131-集气环；214-进料机构；215-换料室；216-熔炼室；2161-熔炼线圈；217-收集管路；218-粉末收集罐；219-排气管道；220-排风风机。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

经过近30年的快速发展，3D打印技术已成为当前最受关注的先进制造技术之一。由于其相对于传统制造方法具有“柔性制造”和“节省原材料”的先天优势，近年来在全球制造业掀起热潮。应用3D打印技术可制造出尺寸精度接近成品的毛坯件，只需要少量或不需要机械加工就能满足构件的尺寸精度要求，因此大大提高了材料利用率并降低制造成本。在力学性能上，3D打印金属零件超越了传统铸造零件，甚至达到了锻造零件的力学性能水平。在合金体系上，3D打印金属材料目前已经从传统的不锈钢材料向钛合金、铝合金、高温合金、难熔金属材料方向拓展。

球形金属粉末是当前主要的金属3D打印原材料之一，而低成本、高品质、高纯净度的球形金属粉末是获得高性能3D打印金属零件的基础。目前，常用的球形金属粉末制备方法有：等离子旋转电极法(PREP法)、真空感应电极熔炼气体雾化(EIGA法)、等离子丝材雾化法(PA法)以及射频等离子球化法。下面分别对上述方法进行分析：

一、等离子旋转电极法(PREP法)：采用等离子炬熔炼金属或合金电极，同时电极高速旋转，利用离心作用制备金属粉末。主要存在以下不足:

1、电极高速旋转，对电极尺寸精度及表面粗糙度要求较高；

2、粉末粒度粉末整体较高，不易获得微细粉末；

3、高速旋转控制机构及动密封结构复杂，设备成本较高；

二、真空感应电极熔炼气体雾化(EIGA法)：利用金属或合金电极在感应线圈中进行熔炼，熔化后金属液在重力作用下进入雾化喷嘴，在气体作用下破碎。主要存在以下不足：

1、采用自由式喷嘴雾化制粉，粉末较粗；

2、气体消耗量大，制粉成本较高；

3、粉末中卫星粉末、空心粉末较多；

三、等离子丝材雾化法(PA法)：采用直流非转移弧等离子体产生高温、高速的等离子体射流对金属棒材或丝材进行熔化和破碎，形成微小液滴制粉。主要存在以下不足：

1、制粉效率较低，不易实现批量制备；

2、丝材受污染后影响粉末纯净度；

四、射频等离子球化法：采用非球形粉末为原料，在射频等离子炬中对粉末进行加热，使金属粉末表面部分熔化后球化获得金属粉末。主要存在以下不足：

1、粉末纯度受限于原材料粒度，造成产品纯度不足；

2、射频等离子炬热区受限于空间范围，生产效率较低；

3、设备复杂，生产成本较高。

基于上述金属粉末制备方法存在的不足，本发明实施例提供了一种等离子雾化装置、金属粉末的制备装置及制备方法，解决了金属粉末雾化效率较低及粉末粒度偏度的问题，同时提高了粉末的形貌，降低了卫星粉、空心粉的比例，降低了金属粉末的综合生产成本。

图1示例出了本发明实施例提供的一种等离子雾化装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的等离子雾化装置具有相对设置的两个套管，两个套管之间的待雾化液体输送通道，每个套管靠近待雾化液体输送通道的一端具有第一开口和第二开口，第一开口和第二开口沿着待雾化液体输送通道的输送方向分布。需要说明的是，本发明实施例提供的等离子雾化装置中的相对设置的两个套管、第一开口以及第二开口的材质为耐高温的材料。例如，选用的材料可以为高纯石墨，可以为钨、可以为碳化钨、也可以为氮化钨等，在此不做限定。

如图1所示，每个套管具有惰性气体输送腔以及套设于惰性气体输送腔内的等离子体输送腔。其中，惰性气体输送腔与第一开口连通，用于向待雾化液体输送通道内输送惰性气体。等离子体输送腔与第二开口连通，用于向待雾化液体输送通道内输送等离子体。由于等离子体输送腔套设于惰性气体输送腔内，可以防止由于高温等离子体射流泄露，造成周围的部件损坏的情况。当使用本发明的等离子雾化装置对待雾化的熔融液进行处理时，由于惰性气体射流被源源不断的供入待雾化液体输送通道中，使得等离子雾化装置内存在一定量的正压，从而避免了雾化时出现的反喷现象，可以实现连续生产，提高了待雾化的熔融液的雾化效率。且惰性气体射流可以将先凝固的较细的金属粉末迅速吹离待雾化液体输送通道，防止先凝固的较细的金属粉末与未凝固的较粗的金属液滴发生碰撞，形成卫星粉。当惰性气体输送腔中的惰性气体射流被加热后，惰性气体射流的流速增大，待雾化的熔融液在高速的惰性气体射流和等离子射流的共同作用下被分散为粒度分布更窄的金属液滴。又由于惰性气体射流的温度低于等离子射流，因此，在对待雾化的熔融液进行雾化时，可以对待雾化的熔融液产生抽吸，使得待雾化的熔融液可以在短时间内进行多次的冲击破碎处理，使得得到的金属液滴的粒径分布更窄。

如图1所示，上述待雾化液体输送通道为漏斗型的待雾化液体输送通道，且沿着待雾化液体的输送方向，漏斗型的待雾化液体输送通道的直径逐渐增大。待雾化液体输送通道用于使待雾化的熔融液通过，并使待雾化的熔融液在待雾化液体输送通道内被雾化。

为了提高气体的流动速度，得到高速气流，从而得到粒径分布更窄的金属粉末，如图1所示，上述惰性气体输送腔的径向长度沿着靠近第一开口的方向逐渐缩小，惰性气体输送腔的最小径向长度小于待雾化液体输送通道的径向长度。上述等离子体输送腔的径向长度沿着靠近第二开口的方向逐渐缩小，等离子体输送腔的最小径向长度小于待雾化液体输送通道的径向长度。应理解，此时为了减少气体的流动阻力，惰性气体输送腔和等离子体输送腔的内腔的上下表面之间可以采用平行或者小角度汇聚，使得气惰性气体输送腔和等离子体输送腔的内腔的径向方向的截面面积的变化率较低，当惰性气体或者等离子体流过时，惰性气体或者等离子体的压缩量较小，使得惰性气体或者等离子体的流速梯度尽可能的小，从而使得惰性气体或者等离子体的均匀性更高。当均匀性高的惰性气体或者等离子体作用在待雾化的熔融液上时，由于惰性气体或者等离子体的力度分布区间窄，使得制得的金属粉末的粒径更窄，更均匀。其中，汇聚角度可以为0°～5°。

在实际应用中，如图1所示，为了提高气体的流动速度，可以在上述惰性气体输送腔靠近第一开口的连接处采用环缝式拉瓦尔结构。具体的，上述惰性气体输送腔的内腔靠近第一开口处直径逐渐减少，在惰性气体输送腔的内腔与第一开口之间具有惰性气体输送腔的内腔直径最小值，即第一环缝处直径。例如，该惰性气体输送腔的外部直径可以为50nm～100mm，第一开口处的直径可以为0.5nm～1.2mm，第一环缝处直径为0.3nm～0.6mm。上述等离子体输送腔的内腔靠近第二开口处直径逐渐减少，在等离子体输送腔的内腔与第二开口之间具有等离子体输送腔的内腔直径最小值，即第二环缝处直径。例如，该等离子体输送腔外部直径可以为40nm～97mm，第二开口处的直径可以为0.5nm～1.2mm，第一环缝处直径为0.3nm～0.7mm。

为了提高气流对待雾化的熔融液的破碎效果，且为了避免雾化后的熔融液分散在待雾化液体输送通道内，形成卫星粉末，如图1所示，上述第一开口的法线方向与待雾化液体输送通道的轴向方向具有第一夹角，第一夹角可以为10°～20°。第二开口的法线方向与待雾化液体输送通道的轴向方向具有第二夹角，第二夹角可以为35°～45°。由于高温等离子射流具有较低的质量流量，在第一开口具有的第一夹角以及第二开口具有的第二夹角超出常规气雾化角度的情况下，在惰性气体射流和等离子射流的汇聚点处形成的静压较低，不易形成反喷气流，且大角度的汇聚气流提高了破碎效果，提高了雾化效率。需要注意的是，为了减少对气体流速的影响，在出现转角的地方可以采用光滑圆弧过渡。

图2是图1中A处的放大图。如图2所示，上述每个套管可以包括形成惰性气体输送腔的第一惰性气体输送段和第二惰性气体输送段以及形成等离子体输送腔的第一等离子体输送段和第二等离子体输送段。

如图2所示，为了增加不同的气体输送段之间的密封效果，上述第一惰性气体输送段与第二惰性气体输送段的端部连接界面为斜面连接界面，界面的倾斜角度可以为20°～40°。第二惰性气体输送段靠近第一惰性气体输送段的端部具有包裹第一惰性气体输送段的包裹段。

如图1所示，为了增加不同的气体输送段之间的密封效果，上述第一等离子体输送段和第二等离子体输送段的端部连接界面为斜面连接界面，界面的倾斜角度可以为20°～40°。第二等离子体输送段靠近第一等离子体输送段的端部具有包裹第一等离子体输送段的包裹段。

如图1和图2所示，为了给上述等离子雾化装置的惰性气体输送腔和等离子体输送腔中通入相应的雾化气体，该等离子雾化喷头还包括与惰性气体输送腔连通的第一进气接口，以及与等离子体输送腔连通的等离子体发生器。其中，第一进气接口用于向惰性气体输送腔内通入惰性气体，其进气压力可以为0Mpa～2Mpa,惰性气体的流量可以为0L/min～300L/min。等离子体发生器用于向等离子体输送腔内通入等离子体，该等离子发生器的功率可以为10Kw～100Kw。

如图1和图2所示，为了防止等离子体输送腔中产生的热量造成与等离子雾化装置周围的部件受热形变的情况发生，上述等离子雾化装置还包括隔热件和降温件。通过设置隔热件，产生温度梯度，以保护降温件，防止降温件破损。每个套管位于隔热件的同一侧，降温件位于隔热件远离每个套管的一侧。其中，隔热件可以为隔热板或者其他具有隔热功能的材质，在此不作限定。降温件可以为水冷板或者其他具有降温功能的材质，在此不作限定。

图3示例出了本发明实施例提供的金属粉末制备装置的结构示意图。如图3所示，本发明实施例提供的金属粉末的制备装置包括：雾化室以及上述等离子雾化装置。该等离子雾化装置位于雾化室的入口处。使得雾化后的金属液滴可以从等离子雾化装置中进入雾化室中，并在雾化室中冷却后被收集，得到金属粉末。

如图3所示，为了收集冷却后的金属粉末并防止先凝固的较细的金属粉末与未凝固的较粗的金属液滴发生碰撞，形成卫星粉，上述金属粉末的制备装置还包括气固分离结构以及集气结构。该集气结构的气体入口与气固分离结构连通，集气结的出口与雾化室连通。该集气结构包括具有开口的集气环。该集气环位于雾化室内。

在实际应用中，如图3所示，气固分离结构将雾化气体与金属粉末分离，一部分雾化气体被集气结构利用，通过位于雾化室内的集气环，作用在被打散的金属液滴上。集气环上设有若干个气口，供雾化气体喷出，在喷出的雾化气体与重力的作用下，被打散的金属液滴被吹入雾化室中，以减少或避免形成卫星粉。具体的，如图2所示，上述金属粉末制备装置可以包括进料机构、换料室、熔炼室、等离子雾化装置、雾化室、粉末收集装置、真空管道(图中未示出)、排气管道、集气结构以及控制系统(图中未示出)。其中，进料机构位于金属粉末制备装置的顶部，用于固定棒料并使棒料在换料仓室内做沿轴线方向的直线运动和旋转运动。换料室为密封仓室，换料室的顶部和进料机构之间设置密封装置(可以为轴封)，换料室的下部设置有插板阀，换料室前部开设有换料仓门，用于更换料棒。熔炼室位于换料室下方，换料室和熔炼室之间通过插板阀隔开。熔炼室上设有熔炼系统进电接口、等离子雾化装置接口以及相应的密封元件(可以是法兰用o型圈)。熔炼室内部设有熔炼线圈。熔炼室的下部连接有等离子雾化装置，用于对熔炼室中熔化的待雾化的熔融液进行雾化处理。等离子雾化装置的下部连接有雾化室，雾化室的顶部设置有集气环，该集气环内径可以为150nm～300mm，集气环出气口同雾化室顶部距离可以为50nm～200mm，集气环出气处可以为环缝结构，环缝处的宽度可以为5nm～30mm。雾化室的下部通过收集管路同气固分离结构连接，气固分离结构可以包括旋风分离器，以及安装在旋风分离器正下方、同轴布置的粉末收集罐。旋风分离器的顶部通过排气管道同排风风机连接，在此段管路中安装有三通(图中未示出)，三通通过集气结构的管道与雾化室内的集气环连通，集气结构的管道上可以安装循环风机(图中未示出)，用于将排气管道内的气体输送至集气环处，以防止雾化后的液滴聚集，形成卫星粉。

本发明实施例还提供了一种金属粉末的制备方法，用于制备金属粉末。该金属粉末的制备方法包括：

S110：提供待雾化的熔融液。

在实际应用中，在对系统内抽真空的情况下，使用送料机构将棒料送入熔炼室中，金属料棒的头部在熔炼室内的熔炼线圈的作用下，逐渐熔融得到待雾化的熔融液。

S120：利用等离子雾化装置对待雾化的熔融液进行雾化处理，得到雾化金属液滴，使得雾化金属液滴在雾化室内形成金属粉末。

在实际应用中，待雾化的熔融液在重力的作用下进入待雾化液体输送通道中，等离子发生器产生的等离子射流经过与等离子体输送腔连通的第二开口喷出。同时，惰性气体输送腔内腔的温度升高，惰性气体输送腔内的惰性气体被加热后，形成惰性气体射流与等离子射流一起对待雾化的熔融液进行冲击破碎，形成雾化金属液滴，雾化金属液滴在惰性气体射流与等离子射流以及重力的作用下向雾化室内飞行，在飞行过程中逐渐冷却凝固，得到金属粉末。

在利用等离子雾化装置对所述待雾化的熔融液进行雾化处理，得到雾化金属液滴，使得雾化金属液滴在所述雾化室内形成金属粉末后，金属粉末的制备方法还包括：

S130：利用集气结构将雾化的液滴吹入雾化室中，得到金属粉末与惰性气体的混合物。

在实际应用中，在形成雾化金属液滴后，集气环喷出的雾化气体作用在雾化金属液滴上，使得雾化金属液滴加速被吹入雾化室中，得到金属粉末与惰性气体的混合物。减少或者防止卫星粉末的形成。

S140：利用气固分离结构将金属粉末与惰性气体的混合物分离，得到金属粉末。

在实际应用中，雾化室中的金属粉末通过管道传输至气固分离结构中，气固分离结构将金属粉末于雾化气体分离，使得金属粉末落入气固分离结构下部的粉末收集罐中，雾化气体通过气固分离结构上部的管道排出。其中，一部分雾化气体被集气结构利用。

与现有技术相比，本发明提供的金属粉末的制备方法的有益效果与上述等离子雾化装置的有益效果相同，此处不做赘述。

下面以钛合金棒材为例，使用本发明实施例提供的金属粉末制备装置及金属粉末制备方法制造金属粉末。

实施例一

选取直径为40mm、长度为600mm的TC4钛合金棒材作为电极棒，安装在金属粉末制备装置的进料机构上，然后对整个系统抽真空后，充入氩气保护气。进料机构带动电极棒以140r/min的旋转速度和1000mm/min的下降速度进给至熔炼线圈处。开启排风风机，维持系统内部微负压状态，使熔炼室和雾化室之间的压差保持在0.03Mpa～0.05Mpa。同时，开启等离子发生器以及第一进气接口的气路阀门，设置等离子发生器功率为30Kw，氩气流量为150L/min，外腔气路氩气压力设置为0.8Mpa。开启熔炼系统进电接口至15Kw，使得电极棒的尖端在熔炼线圈中受到感应加热作用，逐渐熔化并汇聚至电极棒顶部的锥尖处。待雾化的熔融液在重力作用下以及等离子雾化装置抽吸力的作用下流入熔炼线圈下方的等离子雾化装置的待雾化液体输送通道内。等离子射流以及高温氩气射流在第一开口和第二开口的轴线方向形成汇聚，将待雾化的熔融液破碎成雾化金属液滴。雾化金属液滴在雾化室内飞行的过程中，通过自身表面张力球化凝固成金属粉末。

图4示例出本发明实施例提供的金属粉末的制备方法制备的TC4钛合金粉末电镜照片。如图4所示，通过本发明实施例提供的金属粉末的制备方法制备的TC4钛合金粉末的球形度高，卫星粉末很少，且粉末粒度细小。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种等离子雾化装置，其特征在于，所述等离子雾化装置具有相对设置的两个套管，两个所述套管之间的待雾化液体输送通道，每个所述套管靠近所述待雾化液体输送通道的一端具有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口沿着所述待雾化液体输送通道的输送方向分布；

每个所述套管具有惰性气体输送腔以及套设于所述惰性气体输送腔内的等离子体输送腔，所述惰性气体输送腔与所述第一开口连通，所述等离子体输送腔与第二开口连通。

2.根据权利要求1所述的等离子雾化装置，其特征在于，所述惰性气体输送腔的径向长度沿着靠近所述第一开口的方向逐渐缩小，所述惰性气体输送腔的最小径向长度小于所述待雾化液体输送通道的径向长度；

所述等离子体输送腔的径向长度沿着靠近所述第二开口的方向逐渐缩小，所述等离子体输送腔的最小径向长度小于所述待雾化液体输送通道的径向长度；和/或，

所述第一开口的法线方向与所述待雾化液体输送通道的轴向方向具有第一夹角，所述第一夹角为10°～20°；

所述第二开口的法线方向与所述待雾化液体输送通道的轴向方向具有第二夹角，所述第二夹角为35°～45°。

3.根据权利要求1所述的等离子雾化装置，其特征在于，所述待雾化液体输送通道为漏斗型的待雾化液体输送通道，沿着所述待雾化液体的输送方向，所述漏斗型的待雾化液体输送通道的直径逐渐增大；和/或，

每个所述套管包括形成惰性气体输送腔的第一惰性气体输送段和第二惰性气体输送段，所述第一惰性气体输送段与所述第二惰性气体输送段的端部连接界面为斜面连接界面，所述第二惰性气体输送段靠近所述第一惰性气体输送段的端部具有包裹所述第一惰性气体输送段的包裹段；

形成等离子体输送腔的第一等离子体输送段和第二等离子体输送段，所述第一等离子体输送段和所述第二等离子体输送段的端部连接界面为斜面连接界面，所述第二等离子体输送段靠近所述第一等离子体输送段的端部具有包裹所述第一离子体输送段的包裹段。

4.根据权利要求1～3任一项所述的等离子雾化装置，其特征在于，所述等离子雾化喷头还包括与所述惰性气体输送腔连通的第一进气接口，用于向所述惰性气体输送腔内通入惰性气体；和/或，

所述等离子雾化装置还包括与所述等离子体输送腔连通的等离子体发生器。

5.根据权利要求1～3任一项所述的等离子雾化装置，其特征在于，所述等离子雾化装置还包括：隔热件和降温件，每个所述套管位于所述隔热件的同一侧，所述降温件位于所述隔热件远离每个所述套管的一侧；

其中，所述隔热件为隔热板，所述降温件为水冷板。

6.一种金属粉末的制备装置，其特征在于，包括：雾化室以及权利要求1～5任一项所述的等离子雾化装置，所述等离子雾化装置位于所述雾化室的入口。

7.根据权利要求6所述的金属粉末制备装置，其特征在于，所述金属粉末的制备装置还包括气固分离结构以及集气结构；

所述集气结构的气体入口与所述气固分离结构连通，所述集气结构的出口与所述雾化室连通。

8.根据权利要求7所述的金属粉末的制备装置，其特征在于，所述集气结构包括：具有开口的集气环，所述集气环位于所述雾化室内。

9.一种金属粉末的制备方法，其特征在于，应用于权利要求6～8任一项所述的金属粉末的制备装置；所述金属粉末的制备方法包括：

提供待雾化的熔融液；

利用等离子雾化装置对所述待雾化的熔融液进行雾化处理，得到雾化金属液滴，使得雾化金属液滴在所述雾化室内形成金属粉末。

10.根据权利要求9所述的金属粉末的制备方法，其特征在于，当所述金属粉末制备装置为权利要求7所述金属粉末制备装置时，所述利用等离子雾化装置对所述待雾化的熔融液进行雾化处理，得到雾化金属液滴，使得雾化金属液滴在所述雾化室内形成金属粉末后，所述金属粉末的制备方法还包括：

利用所述集气结构将所述雾化的液滴吹入雾化室中，得到金属粉末与惰性气体的混合物；

利用所述气固分离结构将所述金属粉末与惰性气体的混合物分离，得到金属粉末。

Images