專利名稱：制造微細金屬粉末的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬粉末的制造領(lǐng)域，尤其是制造微細鋁粉和非晶，準晶和微晶粉末。
為了使熔融金屬粉碎而形成細微的粉末顆粒，同時，合金液固時達到很大的凝固速度，人們已發(fā)展了多種快速凝固技術(shù)。與本發(fā)明最相關(guān)技術(shù)是G.RaSen等人于1985年發(fā)展的一種旋轉(zhuǎn)離心式快冷裝置(CMS)，最相關(guān)對比文件可參閱程天一等人編寫的《快速凝固技術(shù)與新型合金》一書中P35頁(宇航出版社1990年出版)及G.RS等人原始文獻G.RoSenetal in Rapidly Solidified Materials.edby P.W.lee.and R.S.Carbonara. ASM. 1985旋轉(zhuǎn)離心式快冷裝置的工作原理為在一個高速旋轉(zhuǎn)平盤上放置一個石英玻璃管，石英管下端沒有噴嘴，而是一個水平設(shè)置的毛細石英管，當輥輪和園盤達到預定旋轉(zhuǎn)速度時，固定在毛細石英管端部上方的切割系統(tǒng)在電磁力作用下切開毛細石英管尖端使熔體在離心力作用下噴射到高速相對旋轉(zhuǎn)的簡形輥輪內(nèi)側(cè)冷凝成薄帶。這是一種超快冷裝置，冷速可高達108K/S，但一次只能生產(chǎn)幾克～幾十克薄帶狀粉末不能連續(xù)生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供可以連續(xù)進行工業(yè)性生產(chǎn)微細金屬粉末的方法和設(shè)備。該方法能耗低，工藝穩(wěn)定。粉末性能適應各種要求，生產(chǎn)成本低。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，冷凝速度快，其輔助設(shè)備簡單，造價低。
本發(fā)明為上述目的的達到采用了氣體霧化-相對旋轉(zhuǎn)離心式快速凝固制粉技術(shù)與裝置，該方法由氣體霧化和相對高速旋轉(zhuǎn)離心式快速凝固有機相結(jié)合。控制霧化壓力為0.4～1.5MPa，旋轉(zhuǎn)圓盤和輥輪的轉(zhuǎn)速為1000～8000轉(zhuǎn)/分，線速度為26～208m/秒，以及金屬熔體流量等工藝參數(shù)，將金屬熔體制成微細金屬粉末，該裝置的特征是在冷卻箱中安裝有互為逆方向旋轉(zhuǎn)的圓盤和輥輪;
下面結(jié)合附圖作進一步的描述

圖1本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)剖視2本發(fā)明的“輥輪”的示意3本發(fā)明的“葉片”的形狀示意4本發(fā)明的“葉片”的形狀示意1描述了氣體霧化-相對旋轉(zhuǎn)離心式快速冷凝裝置的具體結(jié)構(gòu)。由金屬材料嵌成的冷卻箱5開有出料口12，其中安裝了能通高速氣體的導管4，其壁內(nèi)安有通冷卻介質(zhì)的噴淋管8;本發(fā)明設(shè)計的內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤7和連接有多塊葉片9的輥輪6安裝于同一軸心作相對逆向旋轉(zhuǎn)，邊緣徑間相距為5～100mm，轉(zhuǎn)速均為1000～8000轉(zhuǎn)/分，內(nèi)圓盤直徑為400～800mm，厚度8～20mm，輥輪6下端為一金屬圓盤11，上端為金屬圓環(huán)10，由中間的金屬葉片9連成一整體。其直徑405～900mm，厚度10～25mm，高度為30～100mm，輥輪邊緣設(shè)計有個16～32個葉片，并設(shè)計了多種葉片形式，如圖3、圖4所示。輥輪6還可以制作圖2所示的結(jié)構(gòu)，在葉片9的中部加焊一圓筒13。內(nèi)圓盤7和輥輪6(包括葉片)一般由銅材制成，也可由其它如Ni，不銹鋼等材質(zhì)制成。
圖1描述了本發(fā)明的工藝實施過程金屬或合金熔體2盛于坩堝1中，過程開始時，自坩堝底部的小孔流入氣體噴咀3，被高速氣體4首先霧化成液滴到達內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤7時，由于其離心力的作用而再次被機械地破碎，形成更細的液滴，這些液滴在隨后的飛行過程中又與同心相對逆相旋轉(zhuǎn)的輥輪6邊緣的多塊葉片9碰撞而第三次被機械地破碎?？刂平饘偃垠w的過熱程度與內(nèi)外旋轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)形式可保證第二第三次破碎過程的效果。對經(jīng)三次霧化破碎而形成的細小液滴被冷卻介質(zhì)8的高速沖擊強制冷凝而成固態(tài)粉末顆粒，同時，部分液滴在與葉片9相碰撞時，由于強烈的熱交換而速冷凝固成粉。因而，多次破碎與強制冷卻達到顆粒細和冷速大的快冷效果，冷卻速度在106～107k/s，粉末平均粒度為10μm左右，凝固后的粉末顆粒隨冷卻劑一起沿風道流入粉末收集筒內(nèi)，此過程連續(xù)進行。
本發(fā)明在制粉過程中，其它參數(shù)為噴射氣體壓力0.4～1.5MPa噴射角度15～90噴咀與內(nèi)盤距離30～200mm冷卻界質(zhì)通常為水、油、液氮等。
本發(fā)明采用氣體霧化與相對旋轉(zhuǎn)離心式機械破碎熔融金屬相結(jié)合，充分破碎金屬熔體，并強制冷卻所形成的液滴，實現(xiàn)熔體急冷淬水，是一種能連續(xù)運轉(zhuǎn)冷卻速度大和粉末產(chǎn)品粒度細的快速凝固制粉技術(shù)方法，這種方法能夠大規(guī)模生產(chǎn)10μm左右微細粉末，產(chǎn)量為1～5Kg/min，粉末冷速達到106～107K/S，甚至更高。
實施例(1)固體火箭推進劑用微細A1粉的制造在氣體噴射壓力為0.8～1.2MPa，相對離心式裝置的內(nèi)盤轉(zhuǎn)速的輥輪轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分(線速度為130m/秒左右)冷卻劑用水，制得微細鋁粉的平均粒度為8～11μm，產(chǎn)量為2.5Kg/分，連續(xù)生產(chǎn)為每日可生產(chǎn)微細鋁粉約為100Kg，粉末質(zhì)量達到活性鋁為97.5～98%，含氧量≤0.2%，雜質(zhì)含量低于國家標準。
(2)金屬鉍粉的生產(chǎn)氣體噴射壓力為0.4～1.5MPa時，相對離心式裝置的內(nèi)盤和輥輪轉(zhuǎn)速為1000～8000轉(zhuǎn)/分(線速度為26～208m/秒)時，冷卻劑用H20，制得金屬鉍粉的平均粒度為5～7μm，粉末生產(chǎn)量為3～4Kg/分，粉末含氧量≤0.15%。
(3)Ar-Ni-Y非晶粉末的制造氣體噴射壓力為0.8～1.5MPa，相對離心式裝置的內(nèi)盤和輥輪轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分，內(nèi)盤與輥輪距離為5～50mm，冷卻劑采用水和液氮，能夠制得粒度為10～12μm左右，Ar-Ni-Y非晶粉末，裝置冷卻速度為106～107K/秒，粉末生產(chǎn)量為2～3Kg/分。
(4)Al-Cu-Fe-Cr-Mn準晶粉末的制造氣體噴射壓力為0.8～1.5MPa，相對離心式裝置的內(nèi)盤和輥輪轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分(線速度為130m/秒)時，內(nèi)盤與輥輪距離為5～50mm，冷卻劑用水和液氮，能夠制得粒度為10～12mm左右的Al-Cu-Fe-Cr-Mn準晶粉末裝置冷速達106～107K/秒，粉末生產(chǎn)量為2～3Kg/分。
(5)Al-4.5wt%Cu合金粉末制和裝置冷卻速速判定氣體噴射壓力為0.8～1.5MPa，相對離心式裝置的內(nèi)盤和輥輪轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分(線速度為130m/秒)時，內(nèi)盤與輥輪距離為5～50mm，冷卻劑用水和液氮，能夠得到為8～10μmAl的合金粉末，生產(chǎn)量為2Kg/分，從Al-Cu合金的二次枝晶間距制定裝置的冷卻速度為106～107K/秒。
權(quán)利要求
1.一種制造微細金屬粉末的方法，旋轉(zhuǎn)離心式快速冷凝，本發(fā)明的特征是通過專門設(shè)計的圓盤7與輥輪6互為逆方向旋轉(zhuǎn)的裝置，將氣體霧化一相對旋轉(zhuǎn)離心式快速冷凝有機地結(jié)合為一體，控制霧化壓力為0.4～1.5MPa，圓盤7和輥輪6互為逆向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為1000～8000轉(zhuǎn)/分，線速度為26～208m/秒，金屬熔體流量等參數(shù)，將金屬熔體制成微細金屬粉末、非晶、準晶和微晶粉末。
2.制造微細金屬粉末的裝置，它有一個冷卻箱5，在該箱上裝有噴嘴3，冷卻介質(zhì)噴淋管8，其特征在于冷卻箱中安裝有同一軸心互為逆方向旋轉(zhuǎn)的圓盤7和輥輪6。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述輥輪的葉片可制成多種形狀。
全文摘要
一種制造微細金屬粉末的方法及裝置，其特征在于通過專門設(shè)計的裝置，將氣體霧化與相對高速旋轉(zhuǎn)離心式快速凝固有機結(jié)合為一體?？刂旗F化壓力為0.4～1.5MPa，旋轉(zhuǎn)圓盤和輥輪的轉(zhuǎn)速為1000～8000轉(zhuǎn)/分，線速度為26～208米/秒，以及金屬熔體流量的工藝參數(shù)，將金屬熔體制成微細粉末、非晶、準晶和微晶粉末。該裝置的特征是在冷卻箱中安裝有同一軸心互為逆向旋轉(zhuǎn)的圓盤輥輪。
文檔編號B22F9/06GK1072622SQ9110686
公開日1993年6月2日 申請日期1991年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月30日
發(fā)明者陳振華, 周多三, 蔣向陽, 王云, 黃培云, 李洪湘, 魏詩遠 申請人:中南工業(yè)大學