本实用新型涉及3D打印增材制造领域以及
粉末冶金技术领域，尤其涉及一种制备金属粉末的旋转离心装置。
背景技术：
随着加工技术的发展及革新，粉末材料在汽车、冶金、航天、航空、交通运输、生物医学等领域的应用越来越广泛，尤其是随着3D打印技术的迅猛发展，制造领域对于金属粉末的需求更为迫切。高性能的金属粉末具有流动性好、粒度范围窄、成分均匀等特点，但其需要采用先进的制备技术才能获得。
目前，国内外生产金属球形粉末的主要方式是雾化法，国内雾化制粉技术水平与国外差距较大，制备的金属粉末粒度范围大，必须经过多次筛分及检验才能得到所需的粒径，生产效率极低，且存在粒度分布不均匀、粉末球形度不佳、颗粒表面存在卫星球以及存在一定数量的空心粉末等缺陷，致使大量高性能金属粉末依赖进口，严重制约国内金属3D打印增材制造行业的发展。
在众多金属粉末制备工艺中，旋转离心法制粉以其独特的粒径尺寸，形貌可控性和较高生产效率，已成为制备金属或合金粉末的一种重要方法。但现有旋转离心制粉技术中金属液由熔炼室流至旋转离心盘时，虽然具有一定的过热度，但从熔炼室流出的金属液与旋转离心盘存在较大的温差，从而会导致金属液的热量损失，进而影响雾化效果，降低产品质量及生产效益。
技术实现要素：
本实用新型的其中一个目的是提出一种制备金属粉末的旋转离心装置，解决了现有技术存在由于从熔炼室流出的金属液与旋转离心盘存在较大的温差，从而会导致金属液的热量损失，进而影响雾化效果，降低产品质量及生产效益的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
一种制备金属粉末的旋转离心装置，包括：熔炼坩埚、中间包坩埚以及电机，所述熔炼坩埚置于所述中间包坩埚的顶部，所述中间包坩埚与所述电机连接，所述熔炼坩埚、中间包坩埚外部分别设置有第一加热装置和第二加热装置。
进一步的，所述第一加热装置、第二加热装置以环绕的方式分别设置在所述熔炼坩埚、所述中间包坩埚的外部。
进一步的，所述熔炼坩埚底部设有导流嘴，所述中间包坩埚内部设有液体流道、圆周面上设有液体流出孔、底部设有熔池，所述导流嘴与所述熔池连通，所述熔池顶部与所述液体流道连通。
进一步的，所述第一加热装置具体为感应线圈加热和/或电阻加热，
进一步的，所述第二加热装置具体为感应线圈加热和/或电阻加热。
进一步的，所述中间包坩埚为
石墨坩埚。
进一步的，所述熔池顶部与所述液体流道的连通处采用圆弧过渡。
进一步的，所述电机与所述中间包坩埚具体通过轴连接。
进一步的，所述电机的转速为1000rpm-40000rpm。
进一步的，所述中间包坩埚圆周上的液体流出孔为圆柱形。
基于上述技术方案，本实用新型通过在熔炼坩埚和中间包坩埚外侧均设置加热加热装置，从而减小从熔炼坩埚流入到中间包坩埚内的金属熔液的温差，进而减少金属液的热量损失，提高响雾化效果、产品质量以及及生产效益。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所提供的制备金属粉末的旋转离心装置的示意图；
图2为本实用新型实施例中中间包坩埚内金属流道和流出孔的局部放大示意图。
附图标记：
1-熔炼坩埚； 2-导流嘴； 3-中间包坩埚； 4-液体流道； 5-液体流出孔； 6-熔池； 7-电机； 8-第一加热装置； 9-第二加热装置。
具体实施方式
下面可以参照附图图1～图2以及文字内容理解本实用新型的内容以及本实用新型与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本实用新型的一些可选实施例的方式，对本实用新型的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本实用新型提供的任意技术手段进行替换或将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。
本实用新型实施例提供了一种制备金属粉末的旋转离心装置。
下面结合图1～图2对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
本实用新型实施例提供的一种制备金属粉末的旋转离心装置，包括：熔炼坩埚1、中间包坩埚3以及电机7，所述熔炼坩埚1置于所述中间包坩埚3的顶部，所述中间包坩埚3与所述电机7连接，所述熔炼坩埚1、中间包坩埚3外部分别设置有第一加热装置8和第二加热装置9。
本实用新型的工作过程如下：如图1所示，本实用新型提出的制备金属粉末的旋转离心装置，包括熔炼坩埚1、中间包坩埚3以及电机6，熔炼坩埚1处于中间包坩埚3的顶部，中间包坩埚3与电机6相连接，熔炼坩埚1与中间包坩埚3的外部分别设有加热装置，其中熔炼坩埚1外部设置的第一加热装置8可以为感应线圈或者是电阻加热，同时也可以是这两种加热方式的结合，其作用是熔化熔炼坩埚1内的金属，使得加热熔化成液态金属；中间包坩埚3外部设置的第二加热装置9同样可以是感应线圈或者是电阻加热，同时也可以是这两种加热方式的结合，其作用是对从熔炼坩埚1流入的液态金属进行加热和保温，其目的是减小从熔炼坩埚1流入中间包坩埚3的液态金属的热损失。
在本实用新型的一个实施例中，置于熔炼坩埚1和中间包坩埚3外部的加热装置均是以环绕的方式布置的，通过这种环绕设置的方式，可以使得加热更加充分和均匀，从而更进一步的提高加热的效率，同时也能减小热量的损失。
本实用新型提出的制备金属粉末的旋转离心装置在抽真空后反充惰性气体的环境下工作，优选的，其抽真空后至气压为6.63×10-3Pa，再充入0.06MPa的高纯度惰性保护气体，其中充入的惰性气体优选为氩气。
在本实用新型的一个实施例中，熔炼坩埚1底部设有导流嘴2，所述中间包坩埚3内部设有液体流道4、圆周面上设有液体流出孔5、底部设有熔池6，所述导流嘴2与所述熔池6连通，所述熔池6顶部与所述液体流道4连通，从熔炼坩埚1内加热熔化的液态金属通过熔炼坩埚1底部的导流嘴2流入中间包坩埚3底部的熔池6中，因中间包坩埚3具有加热保温装置，且中间包坩埚3与电机7相连接，由电机7提供动力带动中间包坩埚3高速旋转，速率增加的液态金属通过熔池6顶部与液体流道4的连通出进入液体流道4中，并顺着液体流道4流入中间包坩埚3圆周面上，通过圆周面的液体流出孔5甩成金属液滴，被甩出的金属液滴在表面张力的作用下形成球形，冷却凝固成具有高球形度的金属粉末。
在本实用新型的一个实施例中，液体流出孔5的形状为圆柱形，获得一定速率的液态金属通过中间包坩埚3圆周面上的圆柱形液体流出孔甩出，在表面张力的作用下形成球形，冷却凝固成具有高球形度的金属粉末。
在本实用新型的一个实施例中，中间包坩埚3为石墨坩埚，石墨坩埚具有良好的热导性和耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定抗应变性能，所以直接选用石墨坩埚作为中间包坩埚3可以提高金属熔炼的效果。
在本实用新型的一个实施例中，中间包坩埚3与电机7通过轴进行连接，电机7通过轴将动力传输给中间包坩埚3，使得中间包坩埚3高速旋转，产生足以让金属液滴甩出中间中间包坩埚3圆周面上液体流出孔5的离心力；具体的，电机的转速可在1000rpm-40000rpm范围内进行调节，以适应不同流动性能的液态金属，例如，当某液态金属的流动性较好时，金属液滴甩出所需的离心力相对较小，故此时可以将电机的转速设置为一个相对较小的值，比如5000rpm，而当某液态金属的流动性较差时，金属液滴甩出所需的离心力相对较大，故此时可以将电机7的转速设置为一个相对较小的值，比如30000rpm，由此，根据液态金属不同的流动性能，对电机的转速进行调节，可以实现节能的功效。
本实用新型通过在熔炼坩埚1和中间包坩埚2外侧分别设置第一加热加热8和第二加热装置9，从而减小从熔炼坩埚1流入到中间包坩埚3内的金属熔液的温差，进而减少金属液的热量损失，提高响雾化效果、产品质量以及及生产效益。
上述本实用新型所公开的任意技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。
如果本文中使用了″第一″、″第二″等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：″第一″、″第二″的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
另外，上述本实用新型公开的任意技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任意部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
技术特征：
1.一种制备金属粉末的旋转离心装置，包括：熔炼坩埚、中间包坩埚以及电机，所述熔炼坩埚置于所述中间包坩埚的顶部，所述中间包坩埚与所述电机连接，其特征在于，所述熔炼坩埚、中间包坩埚外部分别设置有第一加热装置和第二加热装置。
2.如权利要求1所述的旋转离心装置，其特征在于，所述第一加热装置、第二加热装置以环绕的方式分别设置在所述熔炼坩埚、所述中间包坩埚的外部。
3.如权利要求1所述的旋转离心装置，其特征在于，所述熔炼坩埚底部设有导流嘴，所述中间包坩埚内部设有液体流道、圆周面上设有液体流出孔、底部设有熔池，所述导流嘴与所述熔池连通，所述熔池顶部与所述液体流道连通。
4.如权利要求1所述的旋转离心装置，其特征在于，所述第一加热装置具体为感应线圈加热和/或电阻加热。
5.如权利要求1所述的旋转离心装置，其特征在于，所述第二加热装置具体为感应线圈加热和/或电阻加热。
6.如权利要求1所述的旋转离心装置，其特征在于，所述中间包坩埚为石墨坩埚。
7.如权利要求3所述的旋转离心装置，其特征在于，所述熔池顶部与所述液体流道的连通处采用圆弧过渡。
8.如权利要求1所述的旋转离心装置，其特征在于，所述电机与所述中间包坩埚具体通过轴连接。
9.如权利要求1所述的旋转离心装置，其特征在于，所述电机的转速为1000rpm-40000rpm。
10.如权利要求1所述的旋转离心装置，其特征在于，所述中间包坩埚圆周上的液体流出孔为圆柱形。
技术总结
本实用新型公开了一种制备金属粉末的旋转离心装置，包括熔炼坩埚、中间包坩埚以及电机，所述熔炼坩埚置于所述中间包坩埚的顶部，所述中间包坩埚与所述电机连接，所述熔炼坩埚、中间包坩埚外部分别设置有第一加热装置和第二加热装置。本实用新型通过在熔炼坩埚和中间包坩埚外侧均设置加热加热装置，解决了现有技术存在由于从熔炼室流出的金属液与旋转离心盘存在较大的温差，从而会导致金属液的热量损失，进而影响雾化效果，降低产品质量及生产效益的技术问题。
技术研发人员：王海波;孔令鸿;高玉来
受保护的技术使用者：深圳微纳增材技术有限公司
文档号码：201621336579
技术研发日：2016.12.07
技术公布日：2017.08.15
声明：
“制备金属粉末的旋转离心装置的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：深圳微纳增材技术有限公司
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2025年01月03日 ~ 05日 
