金属粉末制造技术

本发明涉及一种通过雾化法制备金属粉末的方法和工艺。

背景技术

19世纪20年代，空气雾化技术被用于制备有色金属粉末；20世纪50年代和60年代，该技术被广泛用于生产金属和合金粉末；20世纪70年代末和80年代初，随着计算机技术和现代控制技术的发展，雾化技术进入了蓬勃发展期。目前，传统的雾化方案是利用液态气体，例如液氮、液氩，经加热气化后，用高温高压气体喷射液态金属，将金属雾化成颗粒。现在，雾化更多地使用惰性气体或高压空气等，其缺点是惰性气体需要先转化为液体再加压，这会增加成本，而且运输也存在危险。

本发明旨在提供一种雾化法制备金属粉末的方法，解决雾化法制备金属粉末成本高的问题。为解决该技术难题，本发明提供一种雾化法制备金属粉末的方法，包括以下步骤：将液态雾化器预热汽化，得到气态雾化器，其中，该气态雾化器在10℃～30℃的常压下为液态；将该气态雾化器送入雾化器托盘，对金属液体进行气态雾化，得到金属粉末。被雾化物质为沸点在50℃～200℃范围内的物质。其中，雾化器可使用乙醇或乙醇与水的混合物。雾化器也可使用水，并且在对液态雾化器进行预加压、加热和气化之前，还需对原水进行蒸馏除氧、灭菌和去离子处理，以获得纯净的液态水。原水可以是自来水、海水或蒸馏水中的任何水。金属液体的气雾化过程包括：在不低于1.1 MPa的压力和不低于雾化器沸点的温度下，通过汽化雾化器将金属液体雾化。

其中，金属液体经气雾化得到金属粉末后，还原金属粉末的过程还包括以下步骤。其中，金属液体经气雾化得到金属粉末后，从雾化喷淋盘排出的气雾化气体被回收。本发明提供了一种在10℃至30℃的常温常压下雾化液态物质制备金属粉末的方法，雾化后的气雾化气体呈液态。与常温常压下呈气态的惰性气体和氮气相比，本发明无需将雾化物料从气态液化，从而降低了获得液态雾化物料的成本；在常温常压下，雾化器本身呈液态，因此在运输过程中无需高压运输，从而降低了运输成本和雾化器的安全隐患。综上所述，本发明提供的雾化制备金属粉末的方法可以大大降低雾化物料的材料成本，从而降低金属粉末的制备成本。为了更清晰地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面简要描述实施例或现有技术说明中所需的附图。下面描述的附图仅为本发明的一些实施例，其他附图对于该领域的普通技术人员而言无需创造性劳动即可获得。图1

图 1 为雾化法制备金属粉末的方法流程图，图 2 为雾化塔的局部结构图。

为了使技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图和具体实施例进行详细说明。显然，所描述的实施例只是本发明实施例的一部分，并非全部。基于本发明的实施例，该领域普通技术人员无需进行创造性工作而获得的所有其他实施例均在本发明的保护范围之内。如图1所示，图1给出了本发明实施例中一种通过雾化法制备金属粉末的方法的流程图，该方法可包括：步骤S1：在压力下对液体雾化器进行预汽化，得到气态雾化器。本实施例中的雾化器是指在常温常压下呈液态的物质。具体而言，它可以是在10℃至30℃大气压下呈液态的物质。步骤S2：将气态雾化器引入雾化喷盘，对金属液体进行气态雾化，得到金属粉末。

需要注意的是，由于采用气体雾化液态金属，因此雾化器在引入喷涂盘时应保持其气态；此外，雾化器雾化液态金属时，是在高压下喷涂液态金属，这与传统的金属粉末雾化制备方法类似。如图2所示，图2为本发明实施例的雾化喷涂盘局部结构示意图。在金属雾化过程中，液态金属2从雾化喷涂板1上方向下流动；同时，雾化气体通过喷射通道3从向下流动的液态金属2两侧喷射，冲击液态金属2，从而产生金属粉末。目前常用的雾化气体大多为氮气或其他惰性气体。但这些气体在工业运输过程中通常需要先压缩成液体冷却，然后在低温高压条件下运输。首先，液化常温常压下呈气态的液氮或液态惰性气体成本相对较高，且在运输过程中保持液氮液态也需要耗费大量成本，这导致雾化器成本增加，进而推高金属粉末的成本。本发明直接使用常温常压下呈液态的物质作为雾化器，这种物质比常温常压下呈气态的物质更容易获得，且无需液化，从而降低了雾化器的购置成本，并且运输过程中也无需使用高压低温运输设备。因此，本发明所用的雾化器能够大幅降低雾化器的购置成本，从而降低雾化法制备金属粉末的成本。

在本发明的一个具体实施例中，雾化剂可以是水、乙醇或水与乙醇的混合物等。考虑到制备过程中金属粉末的雾化最终需要汽化，为了降低将液态气溶胶汽化为气态气溶胶的成本，可以使用沸点相对较低的物质作为雾化剂。当然，其沸点不宜过低，否则更容易挥发。因此，在本发明的另一个具体实施例中，雾化物质还可以包含沸点在50℃至200℃范围内的物质。当然，本发明并不排除使用沸点更高的雾化剂，并且在该实施例中使用沸点为50℃至200℃的雾化剂是更优选的，本发明可以降低雾化液体的汽化成本。在本发明的另一个具体实施例中，雾化剂可以是水。需要指出的是，与其他物质相比，水的价格相对较低。雾化器的成本可以大幅降低。此外，本实施例中用作雾化器的水可以是易于获取的水，例如海水、自来水或蒸馏水。或者，为了避免水中含有杂质，水还可以包含：

原水经蒸馏、灭菌和去离子处理后得到纯净液态水。该液态水经气化后用作雾化器，通过用户雾化制备金属粉末，可有效防止水中的杂质颗粒、氧气等氧化金属。此外，为避免制备过程中所得金属粉末不可避免的部分氧化，在获得金属粉末后，可进一步对其进行还原反应处理。具体而言，金属粉末还可与还原性气体混合，在特定反应条件下进行还原反应，最终得到纯度更高的金属粉末。基于上述任意实施例，本发明的另一具体实施例还可包括：在不低于1.1MPa的压力和不低于雾化器沸点的温度下，使用气化雾化器雾化液态金属。具体而言，当气化雾化器雾化液态金属时，应确保雾化器本身不发生液化。因此，需要在高温高压环境下进行金属雾化。具体而言，雾化可在高于 1.1 MPa 的压力和高于雾化器沸点的温度下进行。需要注意的是，当雾化器为水时，可施加不低于 1.1 MPa 的压力；而对于乙醇等物质，也可施加 0.6 MPa 或 0.7 MPa 的压力。

在本发明的另一具体实施例中，还可以包括：对金属液体进行高压气体雾化，得到金属粉末后，回收从喷雾盘排出的气态气溶胶。由于雾化器在常温常压下为液体，当气体雾化器从高温高压雾化器排出时，温度和压力下降，雾化器可以液化成液体。与气态物质相比，液体更容易回收，从而进一步节省成本。本说明书中的实施例将逐步描述。每个实施例都突出与其他实施例的区别。各实施例相同或相似的部分相互参照。对于已公开的实施例，由于其与已公开的方法相对应（如方法部分所述），因此描述较为简明。本文详细介绍了本发明提供的雾化制备金属粉末的方法。本文通过具体实施例描述本发明的原理和实现，这些实施例仅用于帮助理解该方法及其核心思想。应当指出，对于技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，可以对本发明进行改进和修改，这些改进和修改也属于本发明权利要求的保护范围。