一種利用多級霧化技術(shù)制備超細金屬粉的裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用多級霧化技術(shù)制備超細金屬粉的裝置及其使用方法，屬于超細金屬粉末制備技術(shù)與應用領(lǐng)域。使用音頻線圈將塊狀或棒狀金屬熔融至液態(tài)，在氣壓下將熔融的金屬沿著小孔噴出進行第一次細化，噴出來的金屬液進入特制的霧化噴嘴中，高壓氣體經(jīng)過特制噴嘴會將金屬液進行第二次霧化，噴嘴出來的金屬液體落在高速旋轉(zhuǎn)的圓盤上，此時細小液滴在高速轉(zhuǎn)盤離心力的作用下實現(xiàn)第三次霧化，三次細化后可制得最小粒徑為納米級別的金屬超細粉，整個金屬細化過程都在惰性氣體保護下進行。本發(fā)明的優(yōu)點在于制備工藝簡單、超細金屬粉末粒徑可控、產(chǎn)率高、純度高等優(yōu)點。
【專利說明】一種利用多級霧化技術(shù)制備超細金屬粉的裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬超細粉末制備技術(shù)與應用領(lǐng)域，特別涉及一種利用多級霧化技術(shù)制備超細金屬粉的裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬超細粉的制備和應用的研究發(fā)展非常迅速，金屬超細粉已經(jīng)被應用于材料、電子、信息、航空、航天、醫(yī)藥、軍工、制造業(yè)等領(lǐng)域，可用于新型高容量磁性材料、高效催化劑、磁流體、吸波材料、高效助燃劑的制備。目前出現(xiàn)了各種各樣的金屬超細粉的制備方法，主要分為物理法和化學法兩大類，本發(fā)明屬于物理法中多級霧化方法，現(xiàn)存的物理法制備超細粉最大的一個問題就是產(chǎn)率低，而本發(fā)明恰好克服了這一難題，不僅超細粉的粒徑可控，而且產(chǎn)率非常高，而且容易實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明涉及一種利用多級霧化技術(shù)制備超細金屬粉的裝置及其使用方法。
[0004]本發(fā)明提出的一種利用多級霧化技術(shù)制備超細金屬粉的裝置，包括噴射檢測壓力表1、石英管2、音頻線圈3、噴嘴4、轉(zhuǎn)盤5、真空腔6、電機7、腔體支架8、音頻設備9和音頻設備支架10，電機7放置于腔體支架8內(nèi)，真空腔6位于腔體支架8上方，真空腔6內(nèi)設置轉(zhuǎn)盤5，石英管2固定于真空腔6內(nèi)，其一端通過進氣閥連接噴射檢測壓力表1，石英管2底部設有噴嘴4，噴嘴4的出口位于轉(zhuǎn)盤5上方，音頻線圈3套于石英管2外，音頻線圈3連接音頻設備9，音頻設備9放置于音頻設備支架10上方。
[0005]本發(fā)明中，所述金屬熔融系統(tǒng)可將熔融金屬在可調(diào)氣體壓力下噴射而出，從而控制金屬液體進入噴嘴的流速。`
[0006]本發(fā)明中，所述高速轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)，同時轉(zhuǎn)盤與噴嘴之間的距離可調(diào)節(jié)。
[0007]本發(fā)明提出的利用多級霧化技術(shù)制備超細金屬粉的裝置的使用方法，具體步驟如下:
(1)將直徑為<30mm，高度8(Tl00mm的金屬棒材放入石英管中；
(2)將真空腔內(nèi)的真空抽至10_6Pa，充入惰性氣體進行保護；
(3)此時開啟超音頻設備進行對金屬棒材進行熔融，待金屬棒材熔融后，開啟進氣閥將熔融金屬噴射至噴嘴中；
(4)熔融的金屬經(jīng)噴嘴噴射到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤上，在離心力的作用下將處于液態(tài)或半液態(tài)的金屬甩碎實現(xiàn)細化過程；
(5)采用真空手套箱將真空腔內(nèi)收集制取的金屬粉末，收集到的超細金屬粉末粒徑均勻，最小粒徑可達納米級，通過高速轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速R (3000r/min~8000r/min)、噴嘴壓力P(0.5MPa^3MPa)和噴嘴距離高速轉(zhuǎn)盤的距離D (180mm^280mm)這三個參數(shù)的控制和調(diào)節(jié)就可實現(xiàn)制備不同粒徑和形態(tài)的金屬粉末。[0008]本發(fā)明的優(yōu)點在于制備工藝簡單、超細金屬粉末粒徑可控、產(chǎn)率高、純度高等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖示。
[0010]圖2為Al-20Si合金微觀形貌的掃描電鏡圖(R=3000 r/min, P=0.5 MPa,D=200mm)。
[0011]圖3為Al-20Si合金微觀形貌的掃描電鏡圖(R=4000 r/min, P=L O MPa,D=200mm)。
[0012]圖4為Al_20Si合金顆粒的微觀形貌的掃描電鏡圖。
[0013]圖5為Al_20Si合金顆粒的微觀形貌的掃描電鏡圖。
[0014]圖中標號:1為噴射檢測壓力表，2為石英管，3為音頻線圈，4為噴嘴，5為轉(zhuǎn)盤，6為真空腔，7為電機，8為腔體支架，9為音頻設備，10為音頻設備支架。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。
[0016]實施例1:
如圖1所示裝置包括噴射檢測壓力表1、石英管2、音頻線圈3、噴嘴4、轉(zhuǎn)盤5、真空腔
6、電機7、腔體支架8、音頻設備9和音頻設備支架10，電機7放置于腔體支架8內(nèi)，真空腔6位于腔體支架8上方，真空腔6內(nèi)設置轉(zhuǎn)盤5，石英管2固定于真空腔6內(nèi)，其一端通過進氣閥連接噴射檢測壓力表1，石英管2底部設有噴嘴4，噴嘴4的出口位于轉(zhuǎn)盤5上方，音頻線圈3套于石英管2外，音頻線圈3連接音頻設備9，音頻設備9放置于音頻設備支架10上方。
[0017]選取Al_20Si合金為實驗材料，將其在石英管中用音頻線圈融化，在惰性氣體氬氣的壓力下噴射到噴嘴中，噴射壓力為0.1MPa進行第一次細化，進入噴嘴后噴嘴壓力為
0.5MPa，進行第二次細化，噴嘴出來的小液滴落到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為3000r/min,收集后的粉末進行SEM觀察，得到圖2數(shù)據(jù)，從SEM圖像中我們可以看出，在低壓力、低轉(zhuǎn)速的情況下，粉末形狀主要以非球形為主，平均粒徑在500 μ m左右。
[0018]實施例2:
選取Al-20Si合金為實驗材料，將其在石英管中用超音頻線圈融化，在惰性氣體氬氣的壓力下噴射到噴嘴中，噴射壓力為0.1MPa進行第一次細化，進入噴嘴后噴嘴壓力為IMPa,進行第二次細化，噴嘴出來的小液滴落到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為4000r/min。收集后的粉末進行SEM觀察，得到圖3數(shù)據(jù)，從SEM圖像中我們可以看出，在低壓力、低轉(zhuǎn)速的情況下，粉末形狀主要以非球形為主，平均粒徑在100 μ m左右。圖4和圖5是較小金屬顆粒的粒徑及形貌。
【權(quán)利要求】
1.一種利用多級霧化技術(shù)制備超細金屬粉的裝置，包括噴射檢測壓力表(I)、石英管(2)、音頻線圈(3)、噴嘴(4)、轉(zhuǎn)盤(5)、真空腔(6)、電機(7)、腔體支架(8)、音頻設備(9)和音頻設備支架(10)，其特征在于電機(7)放置于腔體支架(8)內(nèi)，真空腔(6)位于腔體支架(8)上方，真空腔(6)內(nèi)設置轉(zhuǎn)盤(5)，石英管(2)固定于真空腔(6)內(nèi)，其一端通過進氣閥連接噴射檢測壓力表(1)，石英管(2)底部設有噴嘴(4)，噴嘴(4)的出口位于轉(zhuǎn)盤(5)上方，音頻線圈(3)套于石英管(2)外，音頻線圈(3)連接音頻設備(9)，音頻設備(9)放置于音頻設備支架(10)上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于所述金屬熔融系統(tǒng)可將熔融金屬在可調(diào)氣體壓力下噴射而出，從而控制金屬液體進入噴嘴的流速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速R為3000r/mirT8000r/min之間可調(diào)節(jié)，同時轉(zhuǎn)盤與噴嘴之間的距離可調(diào)節(jié)。
4.一種如權(quán)利要求1所述的金屬超細粉的制備裝置的使用方法，其特征在于具體步驟如下:(1)將直徑為<30mm，高度8(Tl00mm的金屬棒材放入金屬熔融裝置的石英管中； (2)將真空腔室的真空抽至10_6Pa左右，充入惰性氣體進行保護； (3)此時開啟超音頻感應設備進行熔融金屬，待金屬熔融后，開啟進氣閥將熔融金屬噴射至噴嘴中； (4)熔融的金屬經(jīng)過噴嘴后噴射到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤上，在離心力的作用下將處于液態(tài)或半液態(tài)的金屬甩碎實現(xiàn)細化過程；(5)采用真空手套箱將真空腔內(nèi)收集制取的金屬粉末，收集到的超細金屬粉末粒徑均勻，最小粒徑可達納米級，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速R為3000r/min?8000r/min、噴嘴壓力P為.0.5MPa?3MPa和噴嘴距離高速轉(zhuǎn)盤的距離D為180mnT280mm，這三個參數(shù)的控制和調(diào)節(jié)就可實現(xiàn)制備不同粒徑和形態(tài)的金屬粉末。
【文檔編號】B22F9/10GK103752838SQ201410030935
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】嚴彪, 白云亮, 王嘉婧, 嚴鵬飛, 水露雨, 詹載雷 申請人:同濟大學