專利名稱：速凝、電磁振動霧化制金屬與合金粉末的方法與設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬粉末的制造方法與設備，特別是一種速凝、電磁振動霧化制金屬與合金粉末的方法與設備。
背景技術：
目前利用速凝、快淬制備金屬合金粉的方法有銅輥+研磨法、高壓氣體霧化法和大功率電磁振蕩霧化法。
(1)銅輥+研磨法美國MQ金屬磁粉(U.SPatent Number4902361)是采用真空中將熔融合金射流噴到旋轉銅輥上，快淬(速凝)成薄片，通過氫化處理，研磨成粉。其缺陷是需要配置研磨裝置與工藝等附加制粉條件，且粉粒的表面因研磨而被破壞。
(2)高壓氣體霧化法《金屬-Fe-B系磁性粉末的制造方法》(日本專利，專利號平1-205402)是利用高壓氣體噴吹熔融合金，使其霧化成粉末的方法。其缺點是需配置高壓氣體及其循環(huán)裝置與工藝，且工藝復雜，實現(xiàn)難度大，至今仍停留在實驗室階段。
(3)大功率電磁振蕩霧化法(中國專利，專利申請?zhí)?0122011.X，為本發(fā)明人所發(fā)明)，是利用霧化腔的整體鐵芯線圈和鐵扼，在鐵扼和旋轉盤間的縫隙處產(chǎn)生電磁振蕩，進行電磁振蕩霧化制粉。該工藝需要的設置復雜，電磁功率大，技術要求高，目前仍停留在理論階段，難以實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種利用電磁激振力使金屬或合金液霧化成細熔滴，自由落下固化成粉末，從而獲得非晶態(tài)、納米晶或微米尺寸晶粒度的毫米或微米級粉?；蚣{米級粉粒粒度的金屬與合金粉末的方法與設備。
本發(fā)明的目的是通過下述方法實現(xiàn)的本發(fā)明的制粉方法是在熔料坩堝中裝入金屬或合金，在真空或保護氣氛中將金屬或合金熔融成液體，并射流至坩堝下部的旋轉盤上，利用旋轉盤的轉動將金屬液甩到周邊安有激振器的電磁振動板上，通過電磁激振力使金屬液霧化成熔滴，自由落下，固化成粉末。
實現(xiàn)上述方法的設備包括合金冶煉熔融與射流裝置和電磁振動霧化粉末裝置兩部分，其特征是合金冶煉熔融與射流裝置包括一個真空可充氣室，真空室中央設有熔料坩堝，熔料坩堝頂部設有坩堝入氣管，熔料坩堝底部設有噴嘴；電磁振動霧化粉末裝置包括真空可充氣室、電機箱、粉末收集器，在真空可充氣室內(nèi)，上部設有傘筒形疊片振動薄板，傘筒形振動薄板外圍設有至少一部的電磁激振器，電磁激振器與振動薄板固定為一體，在真空室和傘筒形振動薄板的中央垂直設有其上部固定安裝有旋轉盤的可通有冷卻循環(huán)水的轉盤軸，轉盤軸通過動密封與空氣中的電機箱相接，真空可充氣室下部呈錐形，設有真空閥，與可預抽真空和充氣的帶有真空閥的粉末收集器聯(lián)接，合金冶煉熔融與射流裝置置于電磁振動霧化粉末裝置的上部，并通過熔料坩堝底部的噴嘴聯(lián)通，其噴嘴的噴孔與電磁振動霧化粉末裝置的旋轉盤相對。
上述熔料坩堝底部的噴嘴可以是一個，也可以是多個，其噴孔的形狀可為矩形或圓形。
在電磁振動霧化粉末裝置中，傘筒形疊片振動薄板是由1至8片振動薄板疊在一起圍成傘狀筒形，并用彈簧吊掛在真空室的上部，其傘面與水平面構成的傾斜角為0至95°。電磁激振器可以是軟磁、永磁、磁致伸縮或超聲波激振器，其頻率范圍在5至20KHz間連續(xù)可調(diào)、電磁振動力范圍在10N至10KN之間。這樣的電磁激振器，在傘筒形振動薄板外圍可設有1至8部，并用螺栓與振動薄板聯(lián)為一體。
本發(fā)明的優(yōu)點是設備結構簡單，方法容易實現(xiàn)，獲得的金屬或合金粉末粒度范圍寬，可生產(chǎn)粉末粒度為3mm-20nm的非昌態(tài)、納米晶或微米尺寸晶粒度的毫米或微米級粉?；蚣{米級粉粒度的金屬與合金粉末，且粉粒的表面光潔，由于不存在研磨過程，因此粉粒表面不會遭到破壞。
四

圖1為本發(fā)明的設備的結構示意圖；圖2為圖1中熔料坩堝的放大圖。
五具體實施例方式
本發(fā)明的設備分合金冶煉熔融與射流裝置、電磁振動霧化粉末裝置兩部分，見圖1、圖2。
合金冶煉熔融與射流裝置的組成是真空可充氣室1中設有熔料坩堝2，熔料坩堝頂部設有坩堝入氣管3，熔料坩堝2底部設有多孔噴嘴4，熔料坩堝2置于真空室1的中央，并固定安裝在電磁振動霧化粉末裝置的旋轉盤上方。
電磁振動霧化粉末裝置的組成是真空可充氣室5內(nèi)，上部有傘筒形疊片振動薄板6，用彈簧吊掛和圍成與熔料坩堝的底部水平面成0至95°傾斜角的傘狀筒形，傘筒形振動薄板6外圍設有1部至8部頻率范圍在5至20KHz連續(xù)可調(diào)、電磁振動力范圍在10N至10KN的電磁激振器7，與振動薄板6組成一體；真空室5和傘桶形振動薄板6中央、垂直設有轉速連續(xù)可調(diào)的旋轉盤8，旋轉盤固定安裝在可通有冷卻循環(huán)水的轉盤軸9上；轉盤9通過密封與空氣中的電機箱10相聯(lián)接；真空可充氣室5下部成錐形，設有真空閥11，與可預抽真空和充氣、帶有真空閥12的粉末收集器13聯(lián)接。
本發(fā)明的合金粉末制備工藝首先真空室1和真空室5同時抽真空，開啟電磁激振器7和旋轉盤8，在熔料坩堝2中裝入合金或熔融合金液，熔融合金，利用坩堝入氣管3向真空室1充入保護氣，并使真空室1與真空室5形成氣壓差，使熔料坩堝2中合金液通過噴嘴4射流至由電機箱10的電機帶動旋轉的旋轉盤8上，被旋轉盤甩到預先設定頻率、激振力的激振器7連動的振動薄板6上，霧化成熔滴，自由落下，固化成粉末。通過真空閥11和真空閥12，由粉末收集器13收集粉末。
實施例1鎂錠裝入坩堝2，真空室1和真空室5同時抽真空，真空度約10-2帕時，充0.1MPa氬氣，感應加熱熔融合金；開啟電磁激振器7，將激振器頻率和激振力分別調(diào)到5Hz、200N，開動旋轉盤8，將真空室1充0.2MPa氣壓，使熔料射流到轉速為600轉/分的旋轉盤8，甩到振動薄板6上霧化成熔滴，自由落下，固化成粉末。用標準篩分析，得粉末平均粒徑2mm(占總量的90％強)。
實施例2NdFeB合金錠裝入坩堝2，真空室1和真空室5同時抽真空，真空度約10-2帕時，充0.1MPa氬氣，感應加熱熔融合金；開啟電磁激振器7，將激振器頻率和激振力分別調(diào)到1KHz、1000N，開動旋轉盤8，將真空室1充0.2MPa氣壓，使熔料射流到轉速為2500轉/分的旋轉盤8，甩到振動薄板6上霧化成熔滴，自由落下，固化成粉末。用標準篩分析，得粉末平均粒徑100μm，(占總量的95％)。
實施例3SmFe合金錠裝入坩堝2，真空室1和真空室5同時抽真空，真空度約10-2帕時，充0.1MPa氬氣，感應加熱熔融合金；開啟電磁激振器7，將激振器頻率和激振力分別調(diào)到1KHz、1000N，開動旋轉盤8，將真空室1充0.2MPa氣壓，使熔料射流到轉帶為2500轉/分的旋轉盤8，甩到振動薄板6上霧化成熔滴，自由落下，固化成粉末。用標準篩分析，得粉末平均粒徑100μm，(占總量的95％)。
實施例4NdFeB合金錠裝入坩堝2，真空室1和真空室5同時抽真空，真空度約10-2帕時，充0.1MPa氬氣，感應加熱熔融合金；開啟電磁激振器7，將激振器頻率和激振力分別調(diào)到10KHz、3000N，開動旋轉盤8，將真空室1充0.2MPa氣壓，使熔料射流到轉速為2500轉/分的旋轉盤8，甩到振動薄板6上霧化成熔滴，自由落下，固化成粉末。隨機取樣，用粉粒分布儀測定，得粉末平均粒徑≤1μm，(占總量的95％)。
權利要求
1.一種速凝、電磁振動霧化制金屬與合金粉末的方法，其特征是在熔料坩堝中裝入金屬或合金，在真空或保護氣氛中將金屬或合金熔融成液體，并射流至坩堝下部的旋轉盤上，利用旋轉盤的轉動將金屬液甩到周邊安有激振器的電磁振動板上，通過電磁激振力使金屬液霧化成熔滴，自由落下，固化成粉末。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其實現(xiàn)上述方法的設備包括合金冶煉熔融與射流裝置和電磁振動霧化粉末裝置兩部分，其特征是合金冶煉熔融與射流裝置包括一個真空可充氣室，真空室中央設有熔料坩堝，熔料坩堝頂部設有坩堝入氣管，熔料坩堝底部設有噴嘴；電磁振動霧化粉末裝置包括真空可充氣室、電機箱、粉末收集器，在真空可充氣室內(nèi)，上部設有傘筒形疊片振動薄板，傘筒形振動薄板外圍設有至少一部的電磁激振器，電磁激振器與振動薄板固定為一體，在真空室和傘筒形振動薄板的中央垂直設有其上部固定安裝有旋轉盤的可通有冷卻循環(huán)水的轉盤軸，轉盤軸通過動密封與空氣中的電機箱相接，真空可充氣室下部呈錐形，設有真空閥，與可預抽真空和充氣的帶有真空閥的粉末收集器聯(lián)接，合金冶煉熔融與射流裝置置于電磁振動霧化粉末裝置的上部，并通過熔料坩堝底部的噴嘴聯(lián)通，其噴嘴的噴孔與電磁振動霧化粉末裝置的旋轉盤相對。
3.根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征是熔料坩堝底部的噴嘴可以是一個，也可以是多個，其噴孔的形狀可為矩形或圓形。
4.根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征是在電磁振動霧化粉末裝置中，傘筒形疊片振動薄板是由1至8片振動薄板疊在一起圍成傘狀筒形，并用彈簧吊掛在真空室的上部，其傘面與水平面構成的傾斜角為0至95°。
5.根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征是電磁激振器可以是軟磁、永磁、磁致伸縮或超聲波激振器，其頻率范圍在5至20KHz間連續(xù)可調(diào)、電磁振動力范圍在10N至10KN之間。
6.根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征是在振動薄板外圍可設有1至8部電磁激振器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種速凝、電磁振動霧化制金屬與合金粉末的方法與設備，其方法是在一定條件下，熔融態(tài)金屬或合金通過噴嘴，射流到旋轉盤上，被甩到旋轉盤外圍的帶有激振器的電磁振動薄板上，通過振動形成圓形金屬液滴，落下速凝成金屬合金粉末。其設備包括合金冶煉熔融與射流裝置和電磁振動霧化粉末裝置兩部分，兩部分均為密閉裝置，內(nèi)設帶有入氣管和噴嘴的熔料坩堝，坩堝下方設可帶循環(huán)水的轉軸的旋轉盤，旋轉盤外圍設有傘筒形振動板，振動板帶有一個或多個激振器，裝置下部設有粉體收集器。其優(yōu)點是設備結構簡單，方法易實現(xiàn)，獲得的金屬與合金粉末粒度范圍寬，顆粒表面光潔，粒度均勻，成本低。
文檔編號B22F9/08GK1472028SQ0212831
公開日2004年2月4日 申請日期2002年7月30日 優(yōu)先權日2002年7月30日
發(fā)明者梁乃茹, 梁志勇 申請人:梁乃茹