一种高真空感应无坩埚及有坩埚惰性气体雾化制粉设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及材料粉体制备技术领域，具体是一种高真空感应无坩祸及有坩祸惰性气体雾化制粉设备。
【背景技术】
[0002]3D打印的核心是它对传统制造模式的颠覆，因此，从某种意义上说，3D打印最关键的不是机械制造，而是材料研发。合金粉末内部的组织结构对3D打印最终产品的影响较大，组织粗大的粉末熔覆性能较差。高性能金属构件直接制造所用材料主要是钛及钛合金粉末材料和镍基或钴基的高温合金类粉末材料。目前钛及钛合金粉末制备方法主要有等离子旋转电极、单棍快淬、雾化法等，其中旋转电极法因其动平衡问题，主要制备20目左右的粗粉；单棍快淬法制备的粉末多为不规则形状、杂质含量高，而气体雾化法制备的粉末具有氧及其他杂质含量低、球形度好、粒度可控、冷却速度快、细粉收得率高等优点，是高品质钛及钛合金粉末的主要制备工艺。
[0003]镍基或钴基的高温合金粉末的制备方法主要有雾化法、旋转电极法、还原法等。雾化法主要有二流雾化、离心雾化等方法。气雾化(含真空雾化)属于二流雾化，具有环境污染小、粉末球形度高、氧含量低以及冷却速率大等优点。目前气体雾化法制备粉末设备普遍存在制备手段及功能单一，无法实现高温合金粉末和钛合金粉末的复合，制造成本高，熔炼温度低无法制备高熔点材料的粉体，收集的粉体大小不细化，尾排容易造成大气污染，安全措施不完善，真空度不高材料易氧化，粉体材料纯度不高的缺点，无法真正实现的高纯环境下合金粉体雾化合成。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种高真空感应无坩祸及有坩祸惰性气体雾化制粉设备。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种高真空感应无坩祸及有坩祸惰性气体雾化制粉设备，包括自动送料系统、EIGA/VIGA熔炼系统、真空获得及测量系统、雾化喷嘴、雾化室、工作台架及粉末旋风收集系统，其中自动送料系统、EIGA/VIGA熔炼系统、雾化室及粉末旋风收集系统由上至下依次密封连接，所述EIGA/VIGA熔炼系统和雾化室安装在工作台架上，所述真空获得及测量系统与EIGA/VIGA熔炼系统和雾化室密封连接，所述雾化喷嘴设置于雾化室的顶部，用于将EIGA/VIGA熔炼系统熔炼的金属液雾化至雾化室内。
[0007]所述自动送料系统包括伺服电机、移动平台、连接杆、丝杠导轨、支撑架及过渡室，其中过渡室安装在EIGA/VIGA熔炼系统的上方、并密封连接，所述支撑架设置于过渡室的上方，所述丝杠导轨竖直设置于支撑架上、并端部与安装在支撑架上的伺服电机连接，所述移动平台与丝杠导轨传动连接，所述连接杆的上端与移动平台固联，下端穿过过渡室与EIGA/VIGA熔炼系统连接。
[0008]所述EIGA/VIGA熔炼系统包括熔炼室、高频电源、陶瓷坩祸感应熔炼拔塞浇注子系统一及感应电极熔炼子系统二，其中熔炼室的上、下两端分别与过渡室和雾化室密封连接，所述熔炼室的一侧设有与真空获得及测量系统连接的开口，另一侧设有熔炼室门，所述熔炼室内设有陶瓷坩祸感应熔炼拔塞浇注子系统一或感应电极熔炼子系统二，所述陶瓷坩祸感应熔炼拔塞浇注子系统一或感应电极熔炼子系统二与连接杆的下端固联、并与设置于熔炼室外部的高频电源电连接。
[0009]所述陶瓷坩祸感应熔炼拔塞浇注子系统一包括塞杆、熔炼坩祸及感应熔炼线圈，其中熔炼坩祸设置于熔炼室的底部、并熔炼坩祸的底部设有与所述雾化喷嘴同轴的底部通孔，所述感应熔炼线圈环绕于熔炼坩祸的外侧、并与高频电源电连接，所述塞杆竖直设置、并下端插设于熔炼坩祸内，上端与连接杆的下端固联。
[0010]所述感应电极熔炼子系统二包括料棒和悬浮熔炼线圈，其中料棒竖直设置于熔炼室内、并与所述雾化喷嘴同轴，所述料棒的上端与连接杆的下端连接，料棒的下端为自由端，所述悬浮熔炼线圈环绕在料棒的自由端外侧、并与高频电源电连接。
[0011]所述雾化喷嘴包括多孔雾化喷嘴和环缝雾化喷嘴，所述多孔雾化喷嘴用于陶瓷坩祸感应熔炼拔塞浇注子系统一，所述环缝雾化喷嘴用于感应电极熔炼子系统二。
[0012]所述真空获得及测量系统包括支撑架、机械泵、管道、罗茨泵、小阀门、扩散泵及大阀门，其中扩散泵、罗茨泵及机械泵由上至下依次连接，所述罗茨泵通过支撑架安装在工作台架上，所述大阀门设置于扩散泵的上方、并与EIGA/VIGA熔炼系统和雾化室密封连接，所述小阀门设置于扩散泵和罗茨泵之间。
[0013]所述粉末旋风收集系统包括小管道、一级锥形收集室、大台架、手套箱、大管道、二级锥形收集室、小台架及收粉罐，其中一级锥形收集室和二级锥形收集室分别设置于大台架和小台架上，所述一级锥形收集室和二级锥形收集室的上部通过大管道连通，所述一级锥形收集室的上部通过小管道与雾化室的底部连通，所述一级锥形收集室的底部与手套箱密封连接，所述二级锥形收集室的底部与收粉罐密封连接。所述小管道通过弯头与雾化室的底部连通。
[0014]还包括安全防爆系统，所述安全防爆系统包括排气管道、机械防爆片、压力安全阀、静电接地点及连接管道，其中排气管道的一端和连接管道的一端通过机械防爆片密封连接，所述连接管道的另一端与EIGA/VIGA熔炼系统和雾化室密封连接，所述压力安全阀与连接管道密封连接，所述静电接地点安装在连接管道上。
[0015]本实用新型的优点与积极效果为:
[0016]1.本实用新型将高真空无坩祸气体雾化法和有坩祸复合的惰性气体雾化制粉方法结合一起，可制备多种高性能的新材料:微晶、非晶粉末、钛合金、铌合金、钒钛合金等易与陶瓷坩祸发生反应的金属合金高纯球形粉末的制备；高温合金、低熔点合金等金属合金高纯球形粉末的制备；应用于3D打印用的高端耗材；生物医学用钛合金粉，航空航天用钛合金粉，高温合金粉，等离子喷涂用各种粉末。
[0017]2.本实用新型的真空获得及测量系统，其由于采用扩散泵+罗茨泵+机械泵组成的三级泵抽系统，为整个工艺过程提供高的真空度及低的压升率，降低氧和其它杂质气体含量，为获得高纯度的合金材料提供了基础。
[0018]3.本实用新型熔炼真空室，立式U型，前开门，方便维护及VIGA与EIGA工作模式转换。
[0019]4.本实用新型中采用多孔雾化喷嘴和环缝雾化喷嘴分别与陶瓷坩祸感应熔炼拔塞浇注子系统一和感应电极熔炼子系统二相配套使用，获得了稳定的雾化条件。
[0020]5.本实用新型的粉末旋风收集系统是排出粉尘浓度低于0.001毫克/立方米的粉体旋风及双级布袋式过滤收粉系统。
[0021]7.本实用新型的防爆系统优点在于多重保护，确保操作者和设备的安全。
[0022]8.本实用新型不仅适用于工业化批量生产球形微粉使用，也能很好满足科研制备多种及少量球形微粉的需求，降低了设备制造成本及粉体生产成本。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的结构示意图；
[0024]图2为图1的左视图；
[0025]图3为本实用新型中自动送料系统的结构示意图；
[0026]图4为本实用新型中陶瓷坩祸感应熔炼拨塞浇注子系统一的结构示意图；
[0027]图5为图4的左视图；
[0028]图6为本实用新型中感应电极熔炼子系统二的结构示意图；
[0029]图7为图6的左视图；
[0030]图8为本实用新型中EIGA感应电极熔化原理图；
[0031]图9为本实用新型中真空获得及测量系统的结构示意图；
[0032]图10为本实用新型中安全防爆系统的结构示意图；
[0033]图11为本实用新型中粉末旋风收集系统的结构示意图；
[0034]其中为自动送料系统，101为伺服电机，102移动平台，103连接杆，104为丝杠导轨，105为支撑架，106过渡室，2为EIGA/VIGA熔炼系统，201为大真空法兰，202为小真空法兰，203为熔炼室，204为熔炼室门，205为料棒，206为悬浮熔炼线圈，207为塞杆，208为熔炼坩祸，209为感应熔炼线圈，210为连接法兰，21