一种高纯度微细球形钛粉制备方法及其装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107199345A(43)申请公布日2017.09.26(21)申请号201710363361.6(22)申请日2017.05.22(71)申请人加拿大艾浦莱斯有限公司地址加拿大安大略省渥太华市(72)发明人张庆麟李军严圣军(74)专利代理机构南京天翼专利代理有限责任公司32112代理人王晶(51)Int.Cl.B22F9/14(2006.01)B33Y70/00(2015.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高纯度微细球形钛粉制备方法及其装置(57)摘要本发明公开了一种高纯度微细球形钛粉制备装置和制备方法，用钛丝或钛棒作为制粉原料；用超音速氩气等离子炬和高能电子枪相结合对钛丝或钛棒进行熔融和雾化；通过调节等离子炬与高能电子枪的输入功率、插入深度和竖直夹角实现对钛粉产量、粒径的调节；所产生的雾化钛粉在装有水冷壁的制粉炉成粉区内自然冷却，并通过成粉区底部的粉末收集装置进行收集；用旋风分离器收集氩气中夹带的钛粉；经过过滤净化后的氩气可重复利用。CN107199345ACN107199345A权利要求书1/2页1.一种高纯度微细球形钛粉制备装置，其特征在于，包括制粉炉（11），制粉炉（11）的上部区域为锥形体的制粉准备区（12），下部区域为倒锥形体的大粉末收集区，制粉炉的中部为成粉区（14），其形状为桶状结构，成粉区（14）的下部通过气体管道（17）连通小粉末收集区：所述制粉准备区（12）的顶部为动密封装置（5），动密封装置（5）的上部为连续进料矫直系统（3），动密封装置（5）的下部为导向装置（4），所述导向装置（4）位于制粉准备区（12）内部，超音速氩气等离子炬（6）和高能电子枪（8）安装在制粉准备区（12）的锥面并穿过锥面伸入制粉准备区（12）内；所述大粉末收集区的底部为大粉末收集设备（16），所述小粉末收集区包括旋风分离器（18），所述旋风分离器（18）一端连桶气体管道（17），底部连通小粉末收集设备（20），上部连通过滤装置（21），所述过滤装置（21）上部连接真空装置（22）。2.根据权利要求1所述的高纯度微细球形钛粉制备装置，其特征在于，所述制粉准备区（12）和成粉区（14）之间设有耐温隔板（10），耐温隔板（10）的中间部位开有通孔，其中心为雾化点（13）。3.根据权利要求1所述的高纯度微细球形钛粉制备装置，其特征在于，所述超音速氩气等离子炬和高能电子枪上均设有调节功率、位置和角度的装置（7和9）。4.根据权利要求1所述的高纯度微细球形钛粉制备装置，其特征在于，所述超音速氩气等离子炬（6）和高能电子枪（8）各为2-4把，以钛金属丝为中心，超音速氩气等离子炬（6）和高能电子枪（8）成均匀间隔排列。5.根据权利要求1所述的高纯度微细球形钛粉制备装置，其特征在于，所述成粉区、大粉末收集设备和小粉末收集设备均装有水冷壁。6.根据权利要求1所述的高纯度微细球形钛粉制备装置，其特征在于，该装置还可用于其它高熔点金属粉末的制备。7.一种利用权利要求1-5任意一项所述的装置制备高纯度微细球形钛粉的方法，其特征在于，包括如下几个步骤：1）对整个装置进行抽真空处理，然后用浓度不低于99.9%的高纯度氩气进行反复清洗，运行期间粉炉内压力为1.0-1.1个大气压；2）以钛丝或钛棒作为制粉原料，通过连续进料矫直系统（3）实现钛丝连续进料、矫直任务；3）钛丝通过动密封装置（5）进入制粉准备区（12），然后穿过导向装置（4），进入雾化点（13），同时开启超音速氩气等离子炬（6）对雾化点（13）进行预热；4）开启高能电子枪（8），进行雾化制粉作业，形成微小的液滴，液滴温度超过钛金属熔点150-400°C；5）由步骤4）产生的液滴在成粉区内（14）冷却后，在成粉区（14）内逐渐冷却凝固，在表面张力的作用下形成球形度很高的钛金属粉末，通过成粉区底部的大粉末收集区进行较大粒径粉末的收集，较小粒径的钛粉被氩气带入旋风分离器（18）后气固分离，较小粒径的粉末被收集在小粉末收集区，没有被分离出来的粉末随同氩气一起进入过滤装置（21）经过粉末过滤之后的氩气可以排入大气或回收循环利用。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述钛丝或钛棒的直径为1.0-10.0mm。2CN107199345A权利要求书2/2页9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述单把高能电子枪（8）功率为1到20kW，单把超音速氩气等离子炬（6）功率范围为30到150kW。3CN107199345A说明书1/4页一种高纯度微细球形钛粉制备方法及其装置技术领域[0001]本发明属于高级金属材料领域，具体涉及一种高纯度微细球形钛粉制备方法及其装置。背景技术[0002]随着3D打印技术在航空航