CN113059170A - 一种在金属离心雾化中制备小粒径粉末的转盘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在金属离心雾化中制备小粒径粉末的转盘装置，包括圆柱形转盘，还包括：声波发生器，包括振动器和为振动器提供动力的电源或气压源，振动器安装在转盘上表面的上方，以向转盘上表面发出由声波或超声波形成的振动波，且振动波形成的区域覆盖所述转盘的上表面区域。本发明利用声波发生器产生振动波，使转盘表面的金属膜在声波扰动的作用下，产生振动并传播形成不稳定波，不稳定波将加剧和加速金属膜离心破碎成液滴的过程，使得离心后的液滴直径更小、形成时间更短。因此可得到更小粒径的金属粉末，并能够提高雾化效率、增加粉末产量。
Description
技术领域
本发明涉及金属雾化领域，特别是涉及一种在金属离心雾化中通过形成不稳定波而对金属膜造成扰动以制备小粒径粉末的转盘装置。
背景技术
目前，应用于高温金属粉末的雾化技术主要有气体雾化法(AA法)、真空感应气雾化法(VIGA法)、无坩埚电极感应熔化气体雾化法(EIGA法)、等离子火炬法(PA法)、等离子旋转雾化法(PREP法)以及转盘离心雾化法等。
其中，EIGA工艺通过高频感应线圈将缓慢旋转的电极材料熔化并通过控制熔化参数形成细小液流(液流不需要接触水冷坩埚和导流管)，当合金液流流经雾化喷嘴时，液流被雾化喷嘴产生的高速脉冲气流击碎并凝固形成微细粉末颗粒。EIGA法粉末最大的优势是无耐火材料夹杂、能耗小，不足之处是目前国内技术制得的金属粉末粒度较粗大，电极的偏析也会导致合金粉体材料的成分不均匀。
PREP法制备的粉末具有表面清洁、球形度高、伴生颗粒少、无空心/卫星粉、流动性好、高纯度、低氧含量、粒度分布窄等优势。但是，PREP工艺受限于电极棒大幅提速后导致的密封、振动等相关技术瓶颈，采用该法仍难以低成本制备细粒径粉体。
目前较常采用的是转盘离心雾化法，该方法通过将金属液体流向高速旋转的转盘面中心，在离心力的作用下，细小的液滴从转盘边缘甩出并且凝固成粉末颗粒，转盘离心雾化法具有成本低、粒径集中度高等优点。
如果想要最终得到的粉末粒径越小，则需要更大的转速和更大的转盘直径，但转速本身受限制于电机等驱动器的最高转速，过高的转速容易产生振动破坏，而更大的转盘直径也会带来非常大的离心力和振动，且对转盘的强度要求很高。
因此，需要提供一种在不增加转盘直径和转速的情况下，得到小粒径粉末的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种在金属离心雾化中通过形成不稳定波而对金属膜造成扰动以制备小粒径粉末的转盘装置。
具体地，本发明提供一种在金属离心雾化中制备小粒径粉末的转盘装置，包括圆柱形转盘，还包括：
声波发生器，包括振动器和为振动器提供动力的电源或气压源，振动器安装在转盘上表面的上方，以向转盘上表面发出由声波或超声波形成的振动波，且振动波形成的区域覆盖所述转盘的上表面区域。
本发明利用声波发生器产生振动波，使转盘表面的金属膜在声波扰动的作用下，产生振动并传播形成不稳定波，不稳定波将加剧和加速金属膜离心破碎成液滴的过程，使得离心后的液滴直径更小、形成时间更短。因此可得到更小粒径的金属粉末，并能够提高雾化效率、增加粉末产量。
附图说明
图1是本发明一个实施方式的转盘装置结构示意图；
图2是本发明一个实施方式的转盘装置在工作时的状态示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例和附图对本方案的具体结构和实施过程进行详细说明。
如图1所示，在本发明的一个实施方式中，公开一种在金属离心雾化中制备小粒径粉末的转盘装置，包括圆柱形转盘1和声波发生器。
该转盘1为一个薄圆柱形，直径为30～200mm，厚度为0.5～10mm，可采用耐指定高温的金属或者非金属等硬质材料制成，这里的指定高温是指与其待离心的金属液流温度相对应。转盘1的上下表面光滑平整。
为使转盘1能够形成高速自转，在转盘1的下表面圆心处安装有盘轴2，盘轴2为一根与其他部件(例如联轴器)连接的轴，盘轴2可以与转盘1一体化加工而成，也可以单独加工后再与转盘1通过焊接或者粘接固定，制作盘轴2的材料与制作转盘1的材料一致，盘轴2的直径和长度根据安装零件(例如联轴器)的需求来设计加工，为了保证动平衡精度，需要盘轴2和盘片1有良好的同轴度。
该声波发生器包括振动器5和为振动器5提供动力的电源或气压源，声波发生器是一种产生声波或者超声波的仪器，通常采用磁致伸缩或者压-声转换原理。常见的声波发生器按声波特性大致分为两类，一类是稳态声波发生器(旋笛结构、膜片哨结构和哈特曼哨结构)，另一类是脉冲声波发生器(燃爆激波声源、空气炮)。在本实施方式中可选择任意类型的声波发生器。
声波发生器中的振动器5安装在转盘1上表面的上方，以向转盘1上表面发出由声波或超声波形成的振动波，且振动波形成的区域覆盖转盘1的整个上表面区域。
具体的振动器5可采用单个布置，也可采用两个或者多个对称布置的方式，安装后的振动器5的振动波与转盘1的上表面垂直。而且振动器5与转盘上表面的安装距离需要同时满足既能够对金属液流形成的金属膜造成扰动，同时又能够不受金属膜高温侵蚀的要求。振动器5的尺寸(即振动范围)大小需要根据转盘1的大小来匹配，如果尺寸太小，则可能在转盘1表面形成的振动区域较小，不能达到充分扰动金属液流形成的金属膜；但如果振动范围超过了转盘1的面积，则会形成浪费。
振动器5的振动频率需要根据金属液流的流量进行调节，至少满足使振动器5发出的振动能够完全扰动金属液流形成的金属膜，但又不能对转盘1本身产生振动干扰或太大的振动干扰。因为功率太小则产生的扰动也小，无法使得金属液流形成的金属膜完全振动，而功率太大又容易对转盘1造成较大的振动干扰，对转盘1以及相应的配套设备造成破坏。
如图2所示，本实施方式的转盘在工作时，盘轴2在电机或者发动机等设备的驱动下带动转盘1高速旋转。融化后的金属液流3在转盘1的正上方中心(圆心)处流下，形成一股稳定的金属液流3。金属液流3流到转盘1的上表面后，在重力、流体压力和转盘离心力的多重作用下，从中心处扩散成一层金属膜4并向转盘1的边缘(外圆周)流动。
如果不增加任何扰动装置，那么金属膜4将形成一个很平整的片状薄膜，稳定流动到转盘1的上表面边缘，在离心力的作用下甩出后雾化形成金属粉末。当安装了本方案中的声波发生器后，振动器5向转盘1上表面发送的高频振动将以声波或者超声波的振动波6形式向下方的金属膜4传递，使金属膜4产生振动，原本平稳流动的金属膜4出现扰动现象。
振动波6传递到金属膜4上，造成的振动从起始点开始，在金属膜4内部形成不稳定波，并向四周扩散传播，最终到达金属膜4边缘。该不稳定波将使得金属膜4的流动产生不稳定性，形成包含波峰、波谷在内的波形结构7。随着金属膜4的流动，不稳定波将逐步扩大，当不稳定波大到一定程度，有会使得金属膜4断裂成液丝或者液片。因此，如果不稳定波强度不大，金属膜4仍然会保持连续状态，则不会产生断裂，也就得不到预期的小粒径粉末。而不稳定波的强度与金属膜的厚度、流速、扰动结构的尺寸、形状等多重因素有关，因此需要根据具体的情况对振动器的功率进行调整，以最终能够造成金属膜4形成断裂为依据。
金属膜4在流体惯性力、转盘离心力和不稳定波的共同作用下，流动到转盘1的边缘后被高速甩开，并且在表面张力的作用下收缩成液滴8。金属膜4离心破碎成液滴的过程中，金属膜4内部的不稳定波能够加剧和加速这一过程，使形成的液滴直径更小、形成时间更短。最终液滴在飞行过程中冷却凝固，形成直径更小的金属粉末。
本实施方式利用声波发生器产生振动波，使转盘表面的金属膜在声波扰动的作用下，产生振动并传播形成不稳定波，不稳定波将加剧和加速金属膜离心破碎成液滴的过程，使得离心后的液滴直径更小、形成时间更短。因此可得到更小粒径的金属粉末，并能够提高雾化效率、增加粉末产量。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (9)
1.一种在金属离心雾化中制备小粒径粉末的转盘装置，包括圆柱形转盘，其特征在于，还包括：
声波发生器，包括振动器和为振动器提供动力的电源或气压源，振动器安装在转盘上表面的上方，以向转盘上表面发出由声波或超声波形成的振动波，且振动波形成的区域覆盖所述转盘的上表面区域。
2.根据权利要求1所述的转盘装置，其特征在于，
所述振动器的数量至少为一个，且在超过一个时，采用对称的方式布置所述转盘的上表面上方。
3.根据权利要求1所述的转盘装置，其特征在于，
所述振动器的功率根据流向所述转盘上表面的金属液流的流量进行调节，使所述振动器发出的振动能够完全扰动金属液流形成的金属膜，但不对所述转盘产生振动干扰。
4.根据权利要求1所述的转盘装置，其特征在于，
安装后的所述振动器的振动波与所述转盘的上表面垂直。
5.根据权利要求1所述的转盘装置，其特征在于，
所述振动器与所述转盘上表面的距离需要同时满足既能够对金属液流形成的金属膜造成扰动，同时又不受金属膜高温侵蚀的要求。
6.根据权利要求1所述的转盘装置，其特征在于，
所述转盘的上表面和下表面为光滑的平面。
7.根据权利要求6所述的转盘装置，其特征在于，
所述转盘的直径为30～200mm，厚度为0.5～10mm。
8.根据权利要求7所述的转盘装置，其特征在于，
所述转盘由金属或非金属制成。
9.根据权利要求1所述的转盘装置，其特征在于，
所述转盘的下表面圆心处设置有盘轴，盘轴与所述转盘一体制作或独立制作后与所述转盘固定连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116984619A (zh) * | 2023-09-28 | 2023-11-03 | 季华实验室 | 一种离心雾化器及使用方法 |
| CN118296854A (zh) * | 2024-05-29 | 2024-07-05 | 季华实验室 | 离心转盘设计及电机选型的定量化设计方法及相关设备 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070158450A1 (en) * | 2003-09-09 | 2007-07-12 | John Scattergood | Systems and methods for producing fine particles |
| CN101332513A (zh) * | 2008-03-31 | 2008-12-31 | 东莞优诺电子焊接材料有限公司 | 一种超声振动雾化法制备焊锡膏用球形锡基合金粉末的工艺 |
| CN203900493U (zh) * | 2014-06-09 | 2014-10-29 | 宋年发 | 离心式超声波金属粉末雾化机 |
| CN204770679U (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-18 | 深圳市福英达工业技术有限公司 | 制造球形微细金属粉末的旋转超声雾化装置 |
| CN109317687A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-12 | 湖南天际智慧材料科技有限公司 | 一种超声波振动雾化室及由其组成的雾化制粉设备 |
| CN109622982A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-04-16 | 北京康普锡威科技有限公司 | 金属粉末的制备装置和制备方法 |
| CN110421178A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-11-08 | 云南锡业锡材有限公司 | 一种制备高品质球形焊粉的设备及方法 |
| CN110666183A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-10 | 衡东县金源铝银粉有限公司 | 一种制备烟花铝粉的雾化室 |
-
2021
- 2021-03-18 CN CN202110291216.8A patent/CN113059170A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070158450A1 (en) * | 2003-09-09 | 2007-07-12 | John Scattergood | Systems and methods for producing fine particles |
| CN101332513A (zh) * | 2008-03-31 | 2008-12-31 | 东莞优诺电子焊接材料有限公司 | 一种超声振动雾化法制备焊锡膏用球形锡基合金粉末的工艺 |
| CN203900493U (zh) * | 2014-06-09 | 2014-10-29 | 宋年发 | 离心式超声波金属粉末雾化机 |
| CN204770679U (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-18 | 深圳市福英达工业技术有限公司 | 制造球形微细金属粉末的旋转超声雾化装置 |
| CN109317687A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-12 | 湖南天际智慧材料科技有限公司 | 一种超声波振动雾化室及由其组成的雾化制粉设备 |
| CN109622982A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-04-16 | 北京康普锡威科技有限公司 | 金属粉末的制备装置和制备方法 |
| CN110421178A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-11-08 | 云南锡业锡材有限公司 | 一种制备高品质球形焊粉的设备及方法 |
| CN110666183A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-10 | 衡东县金源铝银粉有限公司 | 一种制备烟花铝粉的雾化室 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116984619A (zh) * | 2023-09-28 | 2023-11-03 | 季华实验室 | 一种离心雾化器及使用方法 |
| CN116984619B (zh) * | 2023-09-28 | 2023-12-15 | 季华实验室 | 一种离心雾化器及使用方法 |
| CN118296854A (zh) * | 2024-05-29 | 2024-07-05 | 季华实验室 | 离心转盘设计及电机选型的定量化设计方法及相关设备 |
| CN118296854B (zh) * | 2024-05-29 | 2024-09-10 | 季华实验室 | 离心转盘设计及电机选型的定量化设计方法及相关设备 |
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