CN112296344A - 一种用于改善粉末球形度的双层气雾化喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于改善粉末球形度的双层气雾化喷嘴。现有工艺采用的雾化喷嘴不能有效保证金属粉末的球形度。本发明其特征在于该双层气雾化喷嘴由上喷嘴和下喷嘴组成，所述的上喷嘴为收缩型喷管结构，所述的下喷嘴为拉瓦尔型结构，所述的下喷嘴为先收缩后扩张结构，并形成收缩曲面、喉部结构和扩张面。本发明利用上、下喷嘴进行二次破碎分散，使被破碎的金属小液滴更均匀，确保在雾化冷却过程中球化更充分，从而保证粉末球形度。另外，双层雾化喷嘴能够产生更大的负压区域，气流流动会更顺畅，避免雾化堵塞，提高雾化效率。同时，喷嘴由螺纹紧固密封连接，高温稳定性好，结构简单，易于装配。
Description
技术领域
本发明涉及粉末制备装置领域，尤其涉及一种用于改善粉末球形度的双层气雾化喷嘴。
背景技术
当前，粉末制备的方法主要有雾化法，还原法，破碎法，机械合金化法等。其中，雾化法是最主要的制粉工艺。相较于其他方法，雾化法制备的粉末具有球形度高，成分均匀稳定，流动性好等优点。因此，雾化法制备的粉末主要应用于高端行业，如增材制造，真空钎焊和软磁材料。其中，球形度是雾化粉末最重要的参数之一，影响表面形貌，松装密度，振实密度，流动性等性能参数，进而影响后续粉末制品的性能。
由于雾化法工艺各不相同，制备的金属粉末球形度也不近相同。气雾化工艺是制备球形粉末最重要的技术之一，其工艺特点是利用从喷嘴中流出的惰性气体介质将熔融的金属液流破碎冷却成细小的金属粉末颗粒。而影响粉末球形度最关键的因素是破碎后的金属小液滴在凝固前是否充分球化。
专利CN105436509A（一种带有电磁场辅助作用的金属雾化双层限制性喷嘴）设计的双层喷嘴结构主要是为了提高雾化效率，防止喷嘴堵塞，而未专门针对改善粉末球形度进行喷嘴优化设计；专利CN110640155A（提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法）则主要从气雾化法气体的温度和感应线圈加热功率来提高粉末球形度，工艺相对复杂。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺点，提出了一种用于改善粉末球形度的双层气雾化喷嘴，结构简单，能有效改善气雾化粉末球形度。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于改善粉末球形度的双层气雾化喷嘴，其特征在于该双层气雾化喷嘴由上喷嘴和下喷嘴组成，所述的上喷嘴为收缩型喷管结构，所述的下喷嘴为拉瓦尔型结构，所述的下喷嘴为先收缩后扩张结构，并形成收缩曲面、喉部结构和扩张面。
作为优选，所述上喷嘴的出气孔夹角为0~10°，内径为4-8mm，喷嘴的出气口采用环缝型。
作为优选，所述的下喷嘴出气孔夹角为36~45°，内径为20-32mm，喷嘴的出气口采用环缝型。
作为优选，所述的上喷嘴和下喷嘴之间采用螺纹紧固密封连接，密封件为高纯氮化硼环等高强陶瓷密封材料。能够有效提高在高温条件下的密封效果。
作为优选，所述上喷嘴其收缩段圆环宽度为0.5-0.8mm。
作为优选，所述下喷嘴的收缩曲面由两条光滑曲线汇聚，形成夹角为40-75°，所述的喉部结构为光滑圆弧面，所述的扩张面为两条直线发散，形成的夹角为3-5°，扩张面末端环缝宽度为0.5-1.0mm。
作为优选，一种采用双层气雾化喷嘴制备粉末的方法，其特征在于将权利要求1-6任一所述的雾化喷嘴装入雾化系统固定位置中，将物料装入钢玉坩埚中，抽真空充入氩气后，开启中频加热、精炼，待熔体达到过热度时将金属熔液倒入上述双层气雾化喷嘴后立即开始雾化，金属液流在雾化喷嘴中经破碎分散冷却后形成均匀稳定的球形粉末。
本发明采用双层气雾化喷嘴结构，上喷嘴为收缩型喷管结构，所述的下喷嘴为拉瓦尔型结构，能对金属液流进行二次分散破碎，确保其在分散破碎过程获得足够的表面能，使被破碎的金属小液滴更均匀，确保在雾化冷却过程中球化更充分，从而保证粉末球形度。
另外，双层雾化喷嘴能够产生更大的负压区域，气流流动会更顺畅，避免雾化堵塞，提高雾化效率。同时，喷嘴由螺纹紧固密封连接，高温稳定性好，结构简单，易于装配。减少人为因素对雾化喷嘴安装精度造成的影响，对雾化喷嘴提供很好的保护，有利于制备高球形度的气雾化粉末。
附图说明
图1为雾化喷嘴结构示意图；
图2为利用该雾化喷嘴制备的高磁通软磁合金粉末。
图3为利用该雾化喷嘴制备的共晶高熵合金粉末。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示的一种用于改善粉末球形度的双层气雾化喷嘴，主要包括上喷嘴和下喷嘴，并通过螺纹紧固密封。为了提高金属液流的破碎效果，同时确保液滴分散成大小均匀的液滴，该双层气雾化喷嘴设计成由上喷嘴1和下喷嘴2组成。上喷嘴采用收缩型喷管结构设计，其收缩段圆环宽度为0.6mm。喷嘴出气孔口夹角α为3°，内径为6mm，喷嘴的出气口采用环缝型。下喷嘴采用拉瓦尔型结构设计，为先收缩后扩张结构，并形成收缩曲面3、喉部结构4和扩张面5。所述收缩曲面由两条光滑曲线汇聚，形成夹角为55°，所述的喉部结构为光滑圆弧面，所述的扩张面为两条直线发散，形成的夹角为3°，扩张面末端环缝宽度为0.9mm。下喷嘴出气孔口夹角β为38°，内径为25mm，喷嘴的出气口采用环缝型。
工作时以制备共晶高熵合金粉末和高磁通量软磁合金粉末为例，将所述雾化喷嘴装入雾化系统固定位置中，将物料装入刚玉坩埚中，然后抽真空充入氩气后开启中频加热、精炼，待熔体达到过热度时降金属熔液倒入上述双层气雾化喷嘴后立即开始雾化，金属液流在雾化喷嘴中经破碎分散冷却后形成均匀稳定的球形粉末，如图2和图3所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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示的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于改善粉末球形度的双层气雾化喷嘴，其特征在于该双层气雾化喷嘴由上喷嘴和下喷嘴组成，所述的上喷嘴为收缩型喷管结构，所述的下喷嘴为拉瓦尔型结构，所述的下喷嘴为先收缩后扩张结构，并形成收缩曲面、喉部结构和扩张面。
2.根据权利要求1所述的双层气雾化喷嘴，其特征在于所述上喷嘴的出气孔夹角为0~10°，内径为4-8mm，喷嘴的出气口采用环缝型。
3.根据权利要求1所述的双层气雾化喷嘴，其特征在于所述的下喷嘴出气孔夹角为36~45°，内径为20-32mm，喷嘴的出气口采用环缝型。
4.根据权利要求2或所述的双层气雾化喷嘴，其特征在于所述的上喷嘴和下喷嘴之间采用螺纹紧固密封连接，密封件为高强陶瓷密封材料。
5.根据权利要求2所述的双层气雾化喷嘴，其特征在于所述上喷嘴其收缩段圆环宽度为0.5-0.8mm。
6.根据权利要求3所述的双层气雾化喷嘴，其特征在于所述下喷嘴的收缩曲面由两条光滑曲线汇聚，形成夹角为40-75°，所述的喉部结构为光滑圆弧面，所述的扩张面为两条直线发散，形成的夹角为3-5°，扩张面末端环缝宽度为0.5-1.0mm。
7.一种采用双层气雾化喷嘴制备粉末的方法，其特征在于将权利要求1-6任一所述的雾化喷嘴装入雾化系统固定位置中，将物料装入钢玉坩埚中，抽真空充入氩气后，开启中频加热、精炼，待熔体达到过热度时将金属熔液倒入上述双层气雾化喷嘴后立即开始雾化，金属液流在雾化喷嘴中经破碎分散冷却后形成均匀稳定的球形粉末。
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Address after: 310000 No. 372, Jinpeng street, Sandun Industrial Park, Xihu District, Hangzhou City, Zhejiang Province Applicant after: Zhejiang Yatong New Materials Co.,Ltd. Address before: 310000 No. 372, Jinpeng street, Sandun Industrial Park, Xihu District, Hangzhou City, Zhejiang Province Applicant before: ZHEJIANG ASIA GENERAL SOLDERING & BRAZING MATERIAL Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information |