金屬粉末製造技術

本發明涉及一種透過霧化法製備金屬粉末的方法和工藝。

背景技術

在19世紀20年代，空氣霧化技術被用於製備有色金屬粉末；1950年代和1960年代，該技術被廣泛用於生產金屬和合金粉末；20世紀70年代末和80年代初，隨著電腦技術和現代控制技術的發展，霧化技術進入了蓬勃發展期。目前，傳統的霧化方案是利用液態氣體，例如液態氮、液氬，經加熱氣化後，以高溫高壓氣體噴射液態金屬，將金屬霧化成顆粒。現在，霧化更多地使用惰性氣體或高壓空氣等，其缺點是惰性氣體需要先轉化為液體再加壓，這會增加成本，而且運輸也存在危險。

本發明旨在提供一種霧化法製備金屬粉末的方法，解決霧化法製備金屬粉末成本高的問題。為解決此技術難題，本發明提供一種霧化法製備金屬粉末的方法，包括以下步驟：將液態霧化器預熱汽化，得到氣態霧化器，其中，該氣態霧化器在10℃～30℃的常壓下為液態；將該氣態霧化器送入霧化器托盤，對金屬液體進行氣態霧化，金屬粉末。被霧化物質為沸點在50℃～200℃範圍內的物質。其中，霧化器可使用乙醇或乙醇與水的混合物。霧化器也可使用水，並且在對液態霧化器進行預加壓、加熱和氣化之前，還需對原水進行蒸餾除氧、滅菌和去離子處理，以獲得純淨的液態水。原水可以是自來水、海水或蒸餾水中的任何水。金屬液體的氣霧化過程包括：在不低於1.1 MPa的壓力和不低於霧化器沸點的溫度下，透過汽化霧化器將金屬液體霧化。

其中，金屬液體經氣霧化得到金屬粉末後，還原金屬粉末的過程還包括以下步驟。其中，金屬液體經氣霧化得到金屬粉末後，從霧化噴淋盤排出的氣霧化氣體回收。本發明提供了一種在10℃至30℃的室溫常壓下霧化液態物質製備金屬粉末的方法，霧化後的氣霧化氣體呈液態。與常溫常壓下呈氣態的惰性氣體和氮氣相比，本發明無需將霧化物料從氣態液化，從而降低了獲得液態霧化物料的成本；在常溫常壓下，霧化器本身呈液態，因此在運輸過程中無需高壓運輸，從而降低了運輸成本和霧化器的安全隱患。綜上所述，本發明所提供的霧化製備金屬粉末的方法可以大幅降低霧化物料的材料成本，進而降低金屬粉末的製備成本。為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術的技術方案，以下簡要描述實施例或現有技術說明中所需的附圖。以下所述的附圖僅為本發明的一些實施例，其他附圖對於該領域的普通技術人員而言無需創造性勞動即可獲得。圖1

圖 1 為霧化法製備金屬粉末的方法流程圖，圖 2 為霧化塔的局部結構圖。

為了使技術領域的人員更能理解本發明的方案，以下結合附圖和具體實施例進行詳細說明。顯然，所描述的實施例只是本發明實施例的一部分，並非全部。基於本發明的實施例，該領域普通技術人員無需進行創意工作而獲得的所有其他實施例均在本發明的保護範圍之內。如圖1所示，圖1給出了本發明實施例中一種透過霧化法製備金屬粉末的方法的流程圖，該方法可包括：步驟S1：在壓力下對液體霧化器進行預汽化，得到氣態霧化器。本實施例中的霧化器是指在常溫常壓下呈液態的物質。具體而言，它可以是在10℃至30℃大氣壓力下呈液態的物質。步驟S2：將氣態霧化器引入霧化噴盤，對金屬液體進行氣態霧化，得到金屬粉末。

需要注意的是，由於採用氣體霧化液態金屬，因此霧化器在引入噴塗盤時應保持其氣態；此外，霧化器霧化液態金屬時，是在高壓下噴塗液態金屬，這與傳統的金屬粉末霧化製備方法類似。如圖2所示，圖2為本發明實施例的霧化噴塗盤局部結構示意圖。在金屬霧化過程中，液態金屬2從霧化噴塗板1上方向下流動；同時，霧化氣體通過噴射通道3從向下流動的液態金屬2兩側噴射，衝擊液態金屬2，從而產生金屬粉末。目前常用的霧化氣體多為氮氣或其他惰性氣體。但這些氣體在工業運輸過程中通常需要先壓縮成液體冷卻，然後在低溫高壓條件下運輸。首先，液化常溫常壓下呈氣態的液態氮或液態惰性氣體成本相對較高，且在運輸過程中保持液態氮液態也需要耗費大量成本，這導致霧化器成本增加，進而推高金屬粉末的成本。本發明直接使用常溫常壓下呈液態的物質作為霧化器，這種物質比常溫常壓下呈氣態的物質更容易獲得，且無需液化，從而降低了霧化器的購置成本，並且運輸過程中也無需使用高壓低溫運輸設備。因此，本發明所使用的霧化器能夠大幅降低霧化器的購買成本，進而降低霧化法製備金屬粉末的成本。

在本發明的一個具體實施例中，霧化劑可以是水、乙醇或水與乙醇的混合物等。考慮到製備過程中金屬粉末的霧化最終需要汽化，為了降低將液態氣溶膠汽化為氣態氣溶膠的成本，可以使用沸點相對較低的物質作為霧化劑。當然，其沸點不宜過低，否則更容易揮發。因此，在本發明的另一個具體實施例中，霧化物質還可以包含沸點在50℃至200℃範圍內的物質。當然，本發明並未排除使用沸點較高的霧化劑，且在本實施例中使用沸點為50℃至200℃的霧化劑是較優選的，本發明可以降低霧化液體的汽化成本。在本發明的另一個具體實施例中，霧化劑可以是水。需要指出的是，與其他物質相比，水的價格相對較低。霧化器的成本可以大幅降低。此外，本實施例中用作霧化器的水可以是易於取得的水，例如海水、自來水或蒸餾水。或者，為了避免水中含有雜質，水還可以包含：

原水經蒸餾、滅菌及去離子處理後得到純淨液態水。此液態水經氣化後用作霧化器，透過使用者霧化製備金屬粉末，可有效防止水中的雜質顆粒、氧氣等氧化金屬。此外，為避免製備過程中所得金屬粉末不可避免的部分氧化，在獲得金屬粉末後，可進一步對其進行還原反應處理。具體而言，金屬粉末還可與還原性氣體混合，在特定反應條件下進行還原反應，最終得到純度更高的金屬粉末。基於上述任意實施例，本發明的另一個具體實施例還可包括：在不低於1.1MPa的壓力和不低於霧化器沸點的溫度下，使用氣化霧化器霧化液態金屬。具體而言，當氣化霧化器霧化液態金屬時，應確保霧化器本身不會發生液化。因此，需要在高溫高壓環境下進行金屬霧化。具體而言，霧化可在高於 1.1 MPa 的壓力和高於霧化器沸點的溫度下進行。需要注意的是，當霧化器為水時，可施加不低於 1.1 MPa 的壓力；而對於乙醇等物質，也可施加 0.6 MPa 或 0.7 MPa 的壓力。

在本發明的另一個具體實施例中，還可以包括：對金屬液體進行高壓氣體霧化，得到金屬粉末後，回收從噴霧盤排出的氣態氣溶膠。由於霧化器在常溫常壓下為液體，當氣體霧化器從高溫高壓霧化器排出時，溫度和壓力下降，霧化器可以液化成液體。與氣態物質相比，液體更容易回收，從而進一步節省成本。本說明書中的實施例將逐步描述。每個實施例都突顯與其他實施例的差異。各實施例相同或相似的部分相互參照。對於已公開的實施例，由於其與已公開的方法相對應（如方法部分所述），因此描述較為簡潔。本文詳細介紹了本發明提供的霧化製備金屬粉末的方法。本文透過具體實施例描述本發明的原理和實現，這些實施例僅用於幫助理解該方法及其核心思想。應當指出，對於技術領域的普通技術人員而言，在不脫離本發明原理的前提下，可以對本發明進行改進和修改，這些改進和修改也屬於本發明權利要求的保護範圍。