一种超精细金属颗粒材料制备装置的制作方法

本发明涉及精细材料制备装置领域，尤其涉及一种超精细金属颗粒材料制备装置。

背景技术：

超精细金属颗粒材料是指颗粒度很小的金属粉末材料，由于其颗粒度小，超精细金属颗粒材料可以很快被熔融为液体，进而可以被塑造各种形状，因此超精细金属颗粒材料在3d打印(增材制造)和涂层领域被广泛运用，是一种重要的耗材，超精细金属颗粒材料的制备方法主要为氩气雾化法和等离子旋转电极法，等离子旋转电极法制备金属粉末原理是通过等离子电子枪发出高能电子束将旋转的金属棒料液化，并通过离心力将金属液体以液滴形式甩出，从而制成颗粒度极小的金属粉末；现有的采用离子旋转电极法的装置存在的问题是等离子电子枪只能将极少量的金属加热至液态，这样大大限制的超精细金属颗粒材料制备效率；同时超精细金属颗粒材料在制备过程中金属棒料需要高速旋转，这使得在使用传统轴承(滚动轴承和滑动轴承)时轴承磨损严重，需要时常更换，降低超精细金属颗粒材料制备效率。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供一种超精细金属颗粒材料制备装置，包括支撑板、驱动电机和集料筒，所述驱动电机支撑于所述支撑板上，所述集料筒为一圆柱形筒体，所述驱动电机的输出轴通过一卡盘与一棒料的一端部连接，所述棒料的另一端穿过所述集料筒的侧壁并延伸至集料筒内，且所述棒料的轴线与所述集料筒的轴线重合，所述棒料的中部设有一气浮轴承，所述气浮轴承固定于支撑板上，所述棒料中部穿过所述气浮轴承，所述集料筒内设有等离子电子枪，所述等离子电子枪一端固定于集料筒内壁，另一端延伸至棒料远离驱动电机的端部中心附近，所述等离子电子枪用于向棒料端部发射高能电子束，使棒料端部局部熔融液化，所述驱动电机用于带动棒料旋转，使棒料上的金属液体以细小液体的形式甩出，从而将棒料制成超精细金属颗粒材料。

进一步地，所述集料筒内还设有一加热线圈，所述加热线圈套于棒料的一端部外侧，所述加热线圈用于对棒料的端部加热，从而提高所述等离子电子枪对棒料端部的液化效率。

进一步地，所述集料筒外还设有一抽真空装置，用于对集料筒进行抽真空，防止棒料上的金属液体氧化。

进一步地，所述棒料穿过集料筒处设有一密封环，所述密封环围绕所述棒料，所述密封环用于密封所述集料筒。

进一步地，所述所述气浮轴承包括轴承内套、轴承外套和气泵，所述棒料穿过所述轴承内套，所述轴承外套套于所述轴承内套外，所述轴承外套和所述轴承内套之间设有一导气环道，所述导气环道通过一导气管与所述气泵连接，所述轴承内套径向设有多个导气孔，所述导气孔于所述导气环道连通。

进一步地，所述轴承内套内表面镶嵌有石墨垫片，所述石墨垫片用于防止轴承内套内壁与棒料摩擦。

进一步地，所述气泵通过连接杆固定连接于支撑板下方。

进一步地，每一导气孔内设有一直径小于导气孔的节流孔，所述节流孔用于增大经过导气孔的空气的流速。

进一步地，所述支撑板上设有一直线滑轨，所述驱动电机底部设有一滑动板，所述驱动电机固定于所述滑动板上，所述滑动板底部设有一与滑动板配合的滑动卡槽，所述滑轨卡于所述滑动卡槽内，从而使滑动板能沿滑轨滑动。

进一步地，所述集料筒底部设有一集料漏斗，所述集料漏斗底部设有一出口阀。

本发明一种超精细金属颗粒材料制备装置的有益效果为：该装置可等离子电子枪将棒料熔融液化，并使熔融的棒料的金属液体通过离心力甩出，从而制成超精细金属颗粒材料，且棒料端部设有加热线圈，加热线圈可对棒料初步加热，从而提升该装置制备金属颗粒材料的效率；该装置棒料中部设有气浮轴承，气浮轴承与棒料之间并不直接接触，气浮轴承在棒料高速旋转时对棒料摩擦力很小，从而克服棒料在高速旋转时导致轴承频繁磨损的问题，同时气浮轴承的轴承内套内壁设有石墨垫片，能防止因气泵气压不稳时轴承内套与棒料摩擦的问题，从而延长气浮轴承的使用寿命。

附图说明

图1是本发明一种超精细金属颗粒材料制备装置的结构示意图。

图2是图1中棒料3和气浮轴承4的结构示意图。

图3是图1中棒料3和轴承内套41的截面图。

图中：1-支撑板，11-直线滑轨，2-驱动电机，21-滑动板，22-卡盘，3-棒料，4-气浮轴承，41-轴承内套，411-导气内槽，42-轴承外套，421-导气外槽，43-导气管，44-气泵，45-导气孔，451-节流孔，46-导气环道，47-石墨垫片，5-加热线圈，6-等离子电子枪，7-集料筒，71-抽真空装置，72-密封环，73-集料漏斗，74-出口阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，一种超精细金属颗粒材料制备装置，包括支撑板1驱动电机2和集料筒7；所述支撑板1通过四个支撑腿支撑于地面，所述所述支撑板1设有直线滑轨11，所述驱动电机2底部设有一滑动板21，所述21底部设有与所述直线滑轨11配合的滑动卡槽，所述直线滑轨11卡入所述滑动卡槽内，从而使滑动板21可滑动的支撑于所述支撑板1上，所述驱动电机2固定于所述滑动板21上，所述驱动电机2的输出轴通过卡盘连接一棒料3的一端，所述棒料3通常为铁、钛、钨等金属或合金材料，所述棒料3的另一端延伸入集料筒7内，所述棒料3的中部设有一气浮轴承4，所述气浮轴承4固定于支撑板1上，所述棒料3穿过所述气浮轴承4，所述驱动电机2用于带动棒料3高速旋转，所述气浮轴承4用于支撑棒料3，防止其远离驱动电机2的一端在旋转时剧烈抖动。

所述集料筒7为一圆柱形筒体，所述棒料3的轴线与所述集料筒7的轴线重合，所述集料筒7底部设有一集料漏斗73，所述集料漏斗73底部设有一出口阀74，所述集料筒7内设有一加热线圈5和一等离子电子枪6，所述加热线圈5为中间部绕成圆筒状套于所述棒料3延伸入集料筒7的一端外，所述加热线圈5两端穿过集料筒7壁并延伸至集料筒7外，所述加热线圈6两端用于连接高频电源，所述加热线圈5利用高频加热的原理对所述棒料3的端部进行加热，所述等离子电子枪6一点连接于所述集料筒7的内壁，另一端延伸至棒料3的端部中心附近，所述等离子电子枪6用于对棒料3的端部发射高能电子束，使棒料3的端部局部温度迅速进一增高，从而使棒料3的端部局部熔融液化；所述集料筒7上连接一抽真空装置71，所述棒料3穿过集料筒7处设有一密封环72，所述密封环72围绕所述棒料3，所述密封环72用于密封所述集料筒7，该抽真空装置71用于抽出集料筒7内的空气，使集料筒7内保持真空状态，防止金属液滴被空气中氧气氧化。

请参考图2和图3，所述气浮轴承4包括轴承内套41、轴承外套42和气泵44，所述棒料3穿过所述轴承内套41，所述轴承外套42套于所述轴承内套41外，所述轴承内套41外表面上设有一围绕轴承内套41的导气内槽411，所述轴承外套42表面内表面设有一导气外槽421，所述导气内槽411和导气外槽421共同构成一圆环状的导气环道46，所述导气环道46通过一导气管43与所述气泵44连接，所述气泵44通过连接杆固定连接于支撑板1下方，所述轴承内套41径向设有四个导气孔45，四个导气孔45周向均匀的分布于棒料3周围，所述导气孔45均与所述导气环道46连通，优选地，所述每一所述导气孔45中部设有一直径小于导气孔45的节流孔451；所述气泵44用于将高压气体通过导气管43输入至导气环道46内，导气环道46内的高压气体通过四个导气孔45冲击所述棒料3，使其悬浮支撑于轴承内套41内，所述节流孔451用于在空气流经导气孔45时使空气流速增大。

进一步地，所述轴承内套41内壁还镶嵌有两环状石墨垫片47，两所述石墨垫片47，分布于所述导气孔45两侧，所述石墨垫片47防止棒料3与所述轴承内套41内壁摩擦。

本发明一种超精细金属颗粒材料制备装置的工作原理及过程为：移动滑动板，使棒料3端部伸入集料筒7；开启加热线圈5和等离子电子枪6，加热线圈5和对棒料3端部进行加热，等离子电子枪6向棒料3端部发射高能电子束，使棒料3端部局部温度迅速进一步升高并熔融为液态，同时开启驱动电机2带动棒料3高速旋转，使棒料3端部液化的金属在离心力作用下克服金属液体的表面张力，从而使液化的金属以极微小的金属液滴状态从棒料3端部甩出直至撞击于集料筒7内壁，并落至集料筒7底部的集料漏斗中，金属液滴在运动至集料筒7内壁过程中迅速冷却凝固为球形的超精细金属颗粒，从而将棒料3制成超精细金属颗粒材料；当棒料3端部消耗完后，向右移动滑动板，带动棒料3右移，使棒料3右端继续被制成超精细金属颗粒材料。

本发明一种超精细金属颗粒材料制备装置的有益效果为：该装置可通过等离子电子枪6将棒料3熔融液化，并使熔融的棒料的金属液体通过离心力甩出，从而制成超精细金属颗粒材料，且棒料3端部设有加热线圈5，加热线圈5可对棒料3初步加热，从而提升该装置制备金属颗粒材料的效率；该装置棒料3中部设有气浮轴承4，气浮轴承4与棒料3之间并不直接接触，气浮轴承4在棒料3高速旋转时对棒料3摩擦力很小，从而克服棒料3在高速旋转时导致轴承频繁磨损的问题，同时气浮轴承4的轴承内套41内壁设有石墨垫片，能防止因气泵气压不稳时轴承内套41与棒料3摩擦的问题，从而延长气浮轴承4的使用寿命。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。