金属粉末生产设备的制作方法
专利名称：金属粉末生产设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从熔融金属生产金属粉末的金属粉末生产设备。
背景技术：
传统地，通过雾化方法将熔融金属粉碎(或称为粉化)成金属粉末的金属粉末生产设备(雾化器)已经用于生产金属粉末。现有技术中已知的金属粉末生产设备的示例包括在JP-A-3-55522中披露的熔融金属雾化和粉碎设备。
熔融金属雾化和粉碎(或称为粉化)设备设置有用于在向下方向上喷射熔体(熔融金属)的熔体喷嘴，和水喷嘴，所述水喷嘴具有从熔体喷嘴喷射的熔体(或称为熔浴)流过的流动通路、和开口到流动通路内的狭缝。水从水喷嘴的狭缝喷射。
上述在先技术的设备被设计成通过使流过流动通路的熔体与从狭缝喷射的水碰撞从而将熔体分散成大量的微细液滴的形式，并使大量的微细液滴冷却和凝固。
然而，上述在先技术的设备中，狭缝的间隙被流过它的水的压力过度地扩大。结果，在水喷嘴内的水压下降。此水压下降引起过度地降低从狭缝喷射的水的流速的问题。因此，因为快速流动的水使熔体粉碎的能力降低，所以不能制造出微细尺寸的金属粉末。这使得难以获得想要的微粒尺寸的金属粉末。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种金属粉末生产设备，所述金属粉末生产设备能够以可靠的方式维持从孔口喷射的流体的流速几乎恒定。
本发明的一个方面是在于一种金属粉末生产设备。所述金属粉末生产设备包括用于供给熔融金属的供给部分，和设置在所述供给部分下面的喷嘴。所述喷嘴包括流动通路、孔口(也可以称为孔)、保存部分和引入通路，所述流动通路由喷嘴的内圆周表面限定，从供给部分供给的熔融金属能够流过所述流动通路，所述喷嘴的内圆周表面具有内径逐渐减小的部分，所述内径逐渐减小的部分的内径在向下的方向上逐渐减小，所述孔口在流动通路的底端开口并适于朝向所述流动通路喷射流体，所述保存部分用于临时保持(或保存)流体，所述引入通路用于将流体从保存部分引入到所述孔口。
通过使流过所述流动通路的熔融金属与从喷嘴的孔口喷射的流体接触，熔融金属被分散并被转变成大量的微细液滴，从而，所述大量的微细液滴被凝固以便生产出金属粉末。
另外，所述喷嘴包括具有内径逐渐减少的部分的第一部件，和设置在所述第一部件下面的第二部件，且在第一部件与第二部件之间留出空间。所述孔口、保存部分和引入通路由第一部件和第二部件限定。用于当被加热时使所述第一部件的内径逐渐减少的部分的周围区域变形、从而限制所述孔口被流过孔口的流体的压力扩大的限制装置被设置在第一部件上或第一部件内。
根据上面的金属粉末生产设备，因为第一部件的内径逐渐减少的部分可以在限制装置的作用下变形，所以所述孔口被防止被流过所述孔口的流体的压力扩大。这使得可以可靠的方式维持从所述孔口喷射的流体的流速几乎不变。
优选地，所述孔口被开口成在喷嘴的内圆周表面的范围内延伸的圆周狭缝的形状。
这保证了所述流体以大体上圆锥形轮廓被喷射，且所述圆锥形轮廓的顶点确切地位于下侧。
优选地，所述孔口具有由第一部件限定的内圆周表面，和由第二部件限定的外圆周表面。
这使得可以容易和可靠地形成所述孔口。而且，所述孔口的尺寸可以根据在第一部件与第二部件之间留出的空间的尺寸适当地设定。
优选地，所述孔口构造成保证所述流体以大体上圆锥形轮廓被喷射，且所述圆锥形轮廓的顶点确切地位于下侧。
这保证了熔融金属在以大体上圆锥形轮廓被喷射的流体内被分散，并以可靠的方式被转变成大量的微细液滴。
优选地，所述引入通路具有楔形的纵向横截面。
这使得可以逐渐增加流体的流速。也可以从所述孔口稳定地喷射具有增加的速度的流体。
优选地，所述内径逐渐减小的部分是收敛的形状。
这保证了存在于喷嘴上面的空气，与从孔口喷射的流体流一起流进(或被吸进)内径逐渐减小的部分。由此被引入的空气在靠近内径逐渐减小的部分的最小内径部分处显示出最大的流动速度。在流速已经变得最大的空气的作用下，熔融金属被散开并以可靠的方式转变为大量的微细液滴。
优选地，所述限制装置包括热吸收主体，所述热吸收主体在所述内径逐渐减少的部分的整个圆周的范围内形成在所述内径逐渐减少的部分上，所述热吸收主体由热膨胀系数大于所述第一部件的热膨胀系数的材料制成，且所述热吸收主体通过吸收来自流过所述流动通路的熔融金属的辐射热而膨胀，以向外推所述内径逐渐减少的部分。
这使得可以更加可靠的方式维持从所述孔口喷射的流体的流速几乎恒定。
优选地，所述热吸收主体具有5-20mm的厚度。
如果厚度落入前面的数值范围内，那么热吸收主体的膨胀程度变得合适，由此使得可以可靠的方式维持所述孔口的尺寸恒定。结果，从所述孔口喷射的流体的流速可以更可靠地保持恒定。
优选地，所述热吸收主体的热膨胀系数与所述第一部件和/或所述第二部件的热膨胀系数之间的差别等于或大于4×10-6℃-1。
如果热吸收主体的热膨胀系数的差别落入前面的数值范围内，那么热吸收主体的膨胀程度变得合适，由此使得可以可靠的方式维持孔口的尺寸恒定。结果，从孔口喷射的流体的流速可以更加可靠地保持恒定。
优选地，所述热吸收主体主要由不锈钢组成。
这保证了所述热吸收主体以可靠的方式被热辐射热膨胀，藉此，所述内径逐渐减少的部分的内圆周表面可以可靠的方式被向外推。
优选地，所述限制装置包括加热主体，所述加热主体用于当被通电时产生热以使所述内径逐渐减少的部分的一部分膨胀和变形。
这使得可以更加可靠的方式维持从所述孔口喷射的流体的流速几乎恒定。
优选地，所述加热主体埋入所述第一部件内。
这使得可以更加可靠的方式维持从所述孔口喷射的流体的流速几乎恒定。
优选地，所述加热主体位于所述引入通路上面。
这提供了加热主体工作良好的优点，因为越靠近所述孔口的、加热主体所处位置的开口端，对所述孔口的应变施加的影响就变得越大。
通过结合附图对下面给出的优选实施例的描述，本发明的上面和其它目的、特征和优点将变得明显。附图如下图1是显示根据本发明第一实施例的金属粉末生产设备的纵向截面视图；图2是被图1中的单点划线围绕的区域(A)的放大局部视图；和图3是显示根据本发明第二实施例的金属粉末生产设备的纵向截面视图。
具体实施例方式
下文将通过在附图中示出的优选实施例描述根据本发明的金属粉末生产设备。
第一实施例图1是显示根据本发明第一实施例的金属粉末生产设备的纵向截面视图，图2是被图1中的单点划线围绕的区域(A)的放大局部视图。
在下面的描述中，仅为了便于理解，图1和2中的上侧被称为“顶”或“上”且下侧被称为“底”或“下”。在图3中，供给部分从图示中省略。
图1中所示的金属粉末生产设备(雾化器)1A是通过雾化方法将熔融金属Q粉碎(或粉化)以获得大量的金属粉末颗粒(或微粒)R的设备。金属粉末生产设备1A包括用于供给熔融金属Q的供给部分2，设置在供给部分2下面的喷嘴3，连接到喷嘴3并用作限制装置的热吸收主体6，以及连接到喷嘴3的底端面51(即，第二部件5)的盖子7。
在本实施例中作为示例的是金属粉末生产设备1A生产由不锈钢(例如，304L、316L、17-4PH、440C等)或以Fe-Si为基础的磁性材料制成的金属粉末颗粒R。
现在将描述各个部分的结构。
如图1中所示，供给部分2具有底部封闭的管状形状部分。在供给部分2的内部空间(空腔部分)22内，临时存储了通过以预定的摩尔比(例如12的摩尔比)混和单质Co和单质Sn并熔化它们而获得的熔融金属Q(熔融材料)。
而且，喷射口23形成在供给部分2的底部21的中心。内部空间22内的熔融金属Q从喷射口23向下喷射。
喷嘴3布置在供给部分2下面。喷嘴3设置有第一流动通路31，且从供给部分2供给(喷射)的熔融金属Q流过所述第一流动通路31，和第二流动通路32，从用于供给水(液体)S的水源(没有示出)供给的水S通过所述第二流动通路32。
第一流动通路31具有圆形横截面并在喷嘴3的中心在垂直方向上延伸。第一流动通路31由喷嘴3的内圆周表面限定。喷嘴3的内圆周表面具有收敛形状的内径逐渐减小的部分33，所述内径逐渐减小的部分33的内径从喷嘴3的顶端面41朝向喷嘴3的底部逐渐减少。
由此，存在于喷嘴3的上面的空气(气体)G，与从孔口34(后面描述)喷射的水(流体)S流一起流进(或被吸进)内径逐渐减小的部分33。由此被引入的空气G在靠近内径逐渐减小的部分33的最小内径部分331处(在孔口34被开口的部分附近)显示出最大的流动速度。在流速已经变得最大的空气G的作用下，熔融金属Q被散开并以可靠的方式转变为大量的微细液滴Q1。
如图2中所示，第二流动通路32由以下组成孔口34，所述孔口34朝向第一流动通路31的底端部(最小内径部分331附近)开口；保存部分35，所述保存部分35用于临时保持(或保存)水S；和引入通路(互连通路)36，水S通过所述引入通路36从保存部分35引入到孔口34。
保存部分35连接到水源以接收来自水源的水S。保存部分35通过引入通路36与孔口34连通。而且，保存部分35具有矩形(或正方形)形状的横截面。
引入通路36是其纵向横截面为楔形形状的区域。这使得可以逐渐增加水S从保存部分35流到引入通路36内的流速，并因此可以稳定地将具有增加的流速的水S从孔口34喷射。
孔口34是在其处顺序通过了保存部分35和引入通路36的水S然后被喷射或喷出到第一流动通路31内的区域。
孔口34开口成圆周狭缝的形状，所述圆周狭缝在喷嘴3的内圆周表面上延伸。而且，孔口34在相对于第一流动通路31的中心轴线O倾斜的方向上开口。
通过如此方式形成的孔口34，水S作为大致圆锥形轮廓的液体射束S1被喷射，且所述圆锥形轮廓的顶点S2确切地位于下侧(见图1)。这保证了在液体射束S1的里面和内部，熔融金属Q被分散并以可靠的方式转变为大量的微细液滴Q1。
如上所述，通过其流速在内径逐渐减小的部分33的最小内径部分331附近变成最大的空气G，熔融金属Q以可靠的方式被进一步分散和转变成大量的微细液滴Q1。这产生了增强效应，通过所述增强效应，熔融金属Q被可靠地分散并以更加可靠的方式被转变成大量的微细液滴Q1。
转变成大量的液滴Q1的熔融金属Q通过与液体射束S1接触被冷却和凝固，藉此大量的金属粉末颗粒R被生产出来。由此生产的大量的金属粉末颗粒R被容纳在布置在金属粉末生产设备1A下面的容器(没有示出)内。
第一流动通路31和第二流动通路32形成在其内的喷嘴3包括圆盘状形状(环状形状)的第一部件4，和与第一部件4同心布置(见图1和2)的圆盘状形状(环状形状)的第二部件5。第二部件5布置在第一部件4下面且在它们之间留出空间37。
孔口34、引入通路36和保存部分35由以这种方式布置的第一部件4和第二部件5分别限定。即，第二流动通路32通过形成在第一部件4与第二部件5之间的空间37设置。
如图2中所示，孔口34具有由第一部件4的底部42限定的内圆周表面341，和由第二部件5的顶部52限定的外圆周表面342。
同样，引入通路36具有由第一部件4的底部42限定的上表面361，和由第二部件5的顶部52限定的下表面362。
而且，保存部分35具有位于引入通路36上面的上表面351和内圆周表面352，上表面351和内圆周表面352两者都由第一部件4的底部42限定；和位于引入通路36下面的下表面353和内圆周表面354，下表面353和内圆周表面354两者都由第二部件5的顶部52限定。
通过以这种方式限定孔口34、引入通路36和保存部分35，可以在喷嘴3内容易地和可靠地形成孔口34、引入通路36和保存部分35。而且，孔口34、引入通路36和保存部分35的尺寸可以根据空间37的尺寸适当地设定。
第一部件4和第二部件5的构成材料的示例包括，但是不特别限于，各种金属材料。特别地，优选地使用不锈钢，更优选地使用Cr为基础的不锈钢或沉淀硬化不锈钢。
如图1中所示，由管状主体形成的盖子7被固定地紧固到第二部件5的底端面51上。盖子7与第一流动通路31同心地布置。使用盖子7可以防止金属粉末颗粒R在它们落下时飞散，藉此金属粉末颗粒R可以可靠地容纳在容器内。
如图2中(也在图1中)所示，热吸收主体6形成在(结合到)第一部件4的内径逐渐减小的部分33上。热吸收主体6起用于限制孔口34扩大的限制装置的作用，所述孔口34的扩大将由流过孔口34的水S的压力引起。
热吸收主体6以如此方式形成在内径逐渐减少的部分33上，从而在内径逐渐减少的部分33的整个圆周的范围内具有一致的厚度“t”。而且，热吸收主体6由热膨胀系数大于第一部件4的热膨胀系数的材料制成。
这种热吸收主体6吸收来自流过第一流动通路31的熔融金属Q的辐射热H，并且当热吸收主体6内部温度升高时膨胀。由此，内径逐渐减少的部分33被向外挤压，即在图2中由箭头“A”表示的方向上被向外挤压，从而在箭头“A”表示的方向上整体移位(变形)内径逐渐减少的部分33。
利用上述构造的金属粉末生产设备1A，当水S从孔口34喷射时，内圆周表面341和外圆周表面342在这样的方向上被流过孔口34的水S的压力推动从而彼此移开。结果，促使孔口34变大。
然而，内圆周表面341和外圆周表面342被限制彼此移开，因为内径逐渐减少的部分33在被来自熔融金属Q的辐射热H膨胀的热吸收主体6的作用下在箭头“A”的方向上整体移位。这防止孔口34被扩大。由此，一旦热吸收主体6进入通常的膨胀状态(稳定的膨胀状态)，其变得可以维持孔口34的尺寸恒定，藉此从孔口34喷射的水S的流速可以可靠的方式保持恒定。
热吸收主体6的厚度“t”可以优选地例如是5-20mm，更优选地5-10mm，尽管不是特别限于此。
如果厚度“t”落入前述数值范围内，那么热吸收主体6的膨胀程度变得合适，由此使得可以可靠的方式维持孔口34的尺寸恒定。结果，从孔口34喷射的水S的流速可以可靠的方式保持恒定。
热吸收主体6的热膨胀系数与第一部件4和/或第二部件5的热膨胀系数之间的差别可以优选地例如等于或大于4×10-6℃-1，且更优选地等于或大于2×10-6℃-1，尽管不是特别限于此。
如果热膨胀系数的差别落入前述的数值范围内，那么可以保证从孔口34喷射的水S的流速以更加可靠的方式保持恒定，就像厚度“t”落入前述数值范围内一样。
优选地，热吸收主体6主要由例如奥氏体不锈钢组成，尽管不是特别限于此。
这使得热吸收主体6被辐射热H可靠地膨胀，藉此内径逐渐减少的部分33可以在箭头“A”方向上被可靠地压缩。
而且，例如通过将热吸收主体6的熔融组成材料以热喷洒方法喷洒在内圆周部分332(内径逐渐减少的部分33)上和凝固被由此喷洒的组成材料，热吸收主体6可以形成在内径逐渐减少的部分33上，尽管不是特别限于此。
第二实施例图3是显示根据本发明第二实施例的金属粉末生产设备的纵向截面视图。
在下面的描述中，仅为了便于理解，图3中的上侧被称为“顶”或“上”且下侧被称为“底”或“下”。
下文将参照这些图描述根据本发明第二实施例的金属粉末生产设备。下面的描述将集中在与前面实施例不同的点上，且相同的点将从描述中省略。
除了在限制装置的构造上的差别，本实施例与第一实施例相同。
用作限制孔口34的扩大的限制装置的加热主体(加热器)8被埋入图3中所示的金属粉末生产设备1B的喷嘴3的第一部件4内(靠近内径逐渐减少的部分33)。加热主体8电连接到用于供给电力的电力供给部分(没有示出)并在通电时适于产生热量。
利用这种构造的金属粉末生产设备1B，第一部件4的在加热主体8周围的周围区域333(加热主体8的附近)在由加热主体8产生热时被加热。
由此被加热的周围区域333在图3中箭头表示的方向上膨胀和变形。这限制了内圆周表面341和外圆周表面342彼此移开。即，孔口34的扩大得到限制。由此，一旦周围区域333进入通常的膨胀状态(稳定的膨胀状态)，其变得可以维持孔口34的尺寸恒定，藉此，从孔口34喷射的水S的流速可以可靠的方式保持恒定。
如可以从图3中看出的，优选的是，加热主体8定位在引入通路36上面。
这提供了加热主体8工作良好的优点，因为越靠近孔口34的、加热主体8所处位置的尖端(开口端)，对孔口34的应变施加的影响就变得越大。
也优选的是，加热主体8与水S从孔口34的喷射同步地操作。
虽然本发明的金属粉末生产设备已经参照图示的实施例在上面得到描述，但是本发明不限于此。组成金属粉末生产设备的各个部分可以被其它能够执行同样功能的部分替换。而且，必要时可以添加任意的组成部分。
另外，尽管在前面实施例中从喷嘴喷射的液体(流体)是水，但是本发明不限于此。所述液体例如可以是脂质或溶剂。
权利要求
1.一种金属粉末生产设备，包括供给部分，所述供给部分用于供给熔融金属；喷嘴，所述喷嘴设置在所述供给部分下面，所述喷嘴包括流动通路、孔口、保存部分和引入通路，所述流动通路由喷嘴的内圆周表面限定，从供给部分供给的熔融金属能够流过所述流动通路，所述喷嘴的内圆周表面具有内径逐渐减小的部分，所述内径逐渐减小的部分的内径在向下的方向上逐渐减小，所述孔口在流动通路的底端开口并适于朝向所述流动通路喷射流体，所述保存部分用于临时保持流体，所述引入通路用于将流体从保存部分引入到所述孔口，所述喷嘴包括具有内径逐渐减少的部分的第一部件，和设置在所述第一部件下面的第二部件，且在第一部件与第二部件之间留出空间，其中所述孔口、保存部分和引入通路由第一部件和第二部件限定；和限制装置，所述限制装置用于当被加热时使所述第一部件的内径逐渐减少的部分的周围区域变形、从而限制所述孔口被流过孔口的流体的压力扩大，所述限制装置设置在第一部件上或第一部件内，由此通过使流过流动通路的熔融金属与从喷嘴的孔口喷射的流体接触，熔融金属被分散并转变成大量的微细液滴，从而所述大量的微细液滴被凝固以便生产出金属粉末。
2.根据权利要求1所述的金属粉末生产设备，其中所述孔口被开口成在喷嘴的内圆周表面的范围内延伸的圆周狭缝的形状。
3.根据权利要求1所述的金属粉末生产设备，其中所述孔口构造成保证所述流体以大体上圆锥形轮廓被喷射，且所述圆锥形轮廓的顶点位于下侧。
4.根据权利要求3所述的金属粉末生产设备，其中所述孔口具有由所述第一部件限定的内圆周表面，和由所述第二部件限定的外圆周表面。
5.根据权利要求1所述的金属粉末生产设备，其中所述引入通路具有楔形的纵向横截面。
6.根据权利要求1所述的金属粉末生产设备，其中所述内径逐渐减小的部分为收敛的形状。
7.根据权利要求1所述的金属粉末生产设备，其中所述限制装置包括热吸收主体，所述热吸收主体在所述内径逐渐减少的部分的整个圆周的范围内形成在所述内径逐渐减少的部分上，所述热吸收主体由热膨胀系数大于所述第一部件的热膨胀系数的材料制成，且其中所述热吸收主体通过吸收来自流过所述流动通路的熔融金属的辐射热膨胀，以向外推所述内径逐渐减少的部分。
8.根据权利要求7所述的金属粉末生产设备，其中所述热吸收主体具有5-20mm的厚度。
9.根据权利要求7所述的金属粉末生产设备，其中所述热吸收主体的热膨胀系数与所述第一部件和/或所述第二部件的热膨胀系数之间的差别等于或大于4×10-6℃-1。
10.根据权利要求7所述的金属粉末生产设备，其中所述热吸收主体主要由不锈钢组成。
11.根据权利要求1所述的金属粉末生产设备，其中所述限制装置包括加热主体，所述加热主体用于当被通电时产生热以使所述内径逐渐减少的部分的一部分膨胀和变形。
12.根据权利要求11所述的金属粉末生产设备，其中所述加热主体埋入所述第一部件内。
13.根据权利要求12所述的金属粉末生产设备，其中所述加热主体位于所述引入通路上面。
全文摘要
一种金属粉末生产设备，包括用于供给熔融金属的供给部分和设置在供给部分下面的喷嘴。喷嘴设置有由喷嘴的内圆周表面限定的流动通路，从供给部分供给的熔融金属能够流过所述流动通路。喷嘴的内圆周表面具有内径在向下的方向上逐渐减小的内径逐渐减小的部分。喷嘴设置在流动通路的底端开口并朝向流动通路喷射流体的孔口。喷嘴设置有第一部件和设置在所述第一部件下面的第二部件，且在第一部件与第二部件之间留出空间。孔口由第一部件和第二部件限定。热吸收主体设置在第一部件上。热吸收主体用作限制装置，用于当被加热时使第一部件的内径逐渐减少的部分的周围区域变形、从而限制孔口被流过孔口的流体的压力扩大。
文档编号B22F9/08GK1986121SQ20061016881
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月14日 优先权日2005年12月20日
发明者中林兴荣, 田中光丰, 志村辰裕, 田中义慈 申请人:精工爱普生株式会社
技术领域：
本发明涉及一种用于从熔融金属生产金属粉末的金属粉末生产设备。
背景技术：
传统地，通过雾化方法将熔融金属粉碎(或称为粉化)成金属粉末的金属粉末生产设备(雾化器)已经用于生产金属粉末。现有技术中已知的金属粉末生产设备的示例包括在JP-A-3-55522中披露的熔融金属雾化和粉碎设备。
熔融金属雾化和粉碎(或称为粉化)设备设置有用于在向下方向上喷射熔体(熔融金属)的熔体喷嘴，和水喷嘴，所述水喷嘴具有从熔体喷嘴喷射的熔体(或称为熔浴)流过的流动通路、和开口到流动通路内的狭缝。水从水喷嘴的狭缝喷射。
上述在先技术的设备被设计成通过使流过流动通路的熔体与从狭缝喷射的水碰撞从而将熔体分散成大量的微细液滴的形式，并使大量的微细液滴冷却和凝固。
然而，上述在先技术的设备中，狭缝的间隙被流过它的水的压力过度地扩大。结果，在水喷嘴内的水压下降。此水压下降引起过度地降低从狭缝喷射的水的流速的问题。因此，因为快速流动的水使熔体粉碎的能力降低，所以不能制造出微细尺寸的金属粉末。这使得难以获得想要的微粒尺寸的金属粉末。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种金属粉末生产设备，所述金属粉末生产设备能够以可靠的方式维持从孔口喷射的流体的流速几乎恒定。
本发明的一个方面是在于一种金属粉末生产设备。所述金属粉末生产设备包括用于供给熔融金属的供给部分，和设置在所述供给部分下面的喷嘴。所述喷嘴包括流动通路、孔口(也可以称为孔)、保存部分和引入通路，所述流动通路由喷嘴的内圆周表面限定，从供给部分供给的熔融金属能够流过所述流动通路，所述喷嘴的内圆周表面具有内径逐渐减小的部分，所述内径逐渐减小的部分的内径在向下的方向上逐渐减小，所述孔口在流动通路的底端开口并适于朝向所述流动通路喷射流体，所述保存部分用于临时保持(或保存)流体，所述引入通路用于将流体从保存部分引入到所述孔口。
通过使流过所述流动通路的熔融金属与从喷嘴的孔口喷射的流体接触，熔融金属被分散并被转变成大量的微细液滴，从而，所述大量的微细液滴被凝固以便生产出金属粉末。
另外，所述喷嘴包括具有内径逐渐减少的部分的第一部件，和设置在所述第一部件下面的第二部件，且在第一部件与第二部件之间留出空间。所述孔口、保存部分和引入通路由第一部件和第二部件限定。用于当被加热时使所述第一部件的内径逐渐减少的部分的周围区域变形、从而限制所述孔口被流过孔口的流体的压力扩大的限制装置被设置在第一部件上或第一部件内。
根据上面的金属粉末生产设备，因为第一部件的内径逐渐减少的部分可以在限制装置的作用下变形，所以所述孔口被防止被流过所述孔口的流体的压力扩大。这使得可以可靠的方式维持从所述孔口喷射的流体的流速几乎不变。
优选地，所述孔口被开口成在喷嘴的内圆周表面的范围内延伸的圆周狭缝的形状。
这保证了所述流体以大体上圆锥形轮廓被喷射，且所述圆锥形轮廓的顶点确切地位于下侧。
优选地，所述孔口具有由第一部件限定的内圆周表面，和由第二部件限定的外圆周表面。
这使得可以容易和可靠地形成所述孔口。而且，所述孔口的尺寸可以根据在第一部件与第二部件之间留出的空间的尺寸适当地设定。
优选地，所述孔口构造成保证所述流体以大体上圆锥形轮廓被喷射，且所述圆锥形轮廓的顶点确切地位于下侧。
这保证了熔融金属在以大体上圆锥形轮廓被喷射的流体内被分散，并以可靠的方式被转变成大量的微细液滴。
优选地，所述引入通路具有楔形的纵向横截面。
这使得可以逐渐增加流体的流速。也可以从所述孔口稳定地喷射具有增加的速度的流体。
优选地，所述内径逐渐减小的部分是收敛的形状。
这保证了存在于喷嘴上面的空气，与从孔口喷射的流体流一起流进(或被吸进)内径逐渐减小的部分。由此被引入的空气在靠近内径逐渐减小的部分的最小内径部分处显示出最大的流动速度。在流速已经变得最大的空气的作用下，熔融金属被散开并以可靠的方式转变为大量的微细液滴。
优选地，所述限制装置包括热吸收主体，所述热吸收主体在所述内径逐渐减少的部分的整个圆周的范围内形成在所述内径逐渐减少的部分上，所述热吸收主体由热膨胀系数大于所述第一部件的热膨胀系数的材料制成，且所述热吸收主体通过吸收来自流过所述流动通路的熔融金属的辐射热而膨胀，以向外推所述内径逐渐减少的部分。
这使得可以更加可靠的方式维持从所述孔口喷射的流体的流速几乎恒定。
优选地，所述热吸收主体具有5-20mm的厚度。
如果厚度落入前面的数值范围内，那么热吸收主体的膨胀程度变得合适，由此使得可以可靠的方式维持所述孔口的尺寸恒定。结果，从所述孔口喷射的流体的流速可以更可靠地保持恒定。
优选地，所述热吸收主体的热膨胀系数与所述第一部件和/或所述第二部件的热膨胀系数之间的差别等于或大于4×10-6℃-1。
如果热吸收主体的热膨胀系数的差别落入前面的数值范围内，那么热吸收主体的膨胀程度变得合适，由此使得可以可靠的方式维持孔口的尺寸恒定。结果，从孔口喷射的流体的流速可以更加可靠地保持恒定。
优选地，所述热吸收主体主要由不锈钢组成。
这保证了所述热吸收主体以可靠的方式被热辐射热膨胀，藉此，所述内径逐渐减少的部分的内圆周表面可以可靠的方式被向外推。
优选地，所述限制装置包括加热主体，所述加热主体用于当被通电时产生热以使所述内径逐渐减少的部分的一部分膨胀和变形。
这使得可以更加可靠的方式维持从所述孔口喷射的流体的流速几乎恒定。
优选地，所述加热主体埋入所述第一部件内。
这使得可以更加可靠的方式维持从所述孔口喷射的流体的流速几乎恒定。
优选地，所述加热主体位于所述引入通路上面。
这提供了加热主体工作良好的优点，因为越靠近所述孔口的、加热主体所处位置的开口端，对所述孔口的应变施加的影响就变得越大。
通过结合附图对下面给出的优选实施例的描述，本发明的上面和其它目的、特征和优点将变得明显。附图如下图1是显示根据本发明第一实施例的金属粉末生产设备的纵向截面视图；图2是被图1中的单点划线围绕的区域(A)的放大局部视图；和图3是显示根据本发明第二实施例的金属粉末生产设备的纵向截面视图。
具体实施例方式
下文将通过在附图中示出的优选实施例描述根据本发明的金属粉末生产设备。
第一实施例图1是显示根据本发明第一实施例的金属粉末生产设备的纵向截面视图，图2是被图1中的单点划线围绕的区域(A)的放大局部视图。
在下面的描述中，仅为了便于理解，图1和2中的上侧被称为“顶”或“上”且下侧被称为“底”或“下”。在图3中，供给部分从图示中省略。
图1中所示的金属粉末生产设备(雾化器)1A是通过雾化方法将熔融金属Q粉碎(或粉化)以获得大量的金属粉末颗粒(或微粒)R的设备。金属粉末生产设备1A包括用于供给熔融金属Q的供给部分2，设置在供给部分2下面的喷嘴3，连接到喷嘴3并用作限制装置的热吸收主体6，以及连接到喷嘴3的底端面51(即，第二部件5)的盖子7。
在本实施例中作为示例的是金属粉末生产设备1A生产由不锈钢(例如，304L、316L、17-4PH、440C等)或以Fe-Si为基础的磁性材料制成的金属粉末颗粒R。
现在将描述各个部分的结构。
如图1中所示，供给部分2具有底部封闭的管状形状部分。在供给部分2的内部空间(空腔部分)22内，临时存储了通过以预定的摩尔比(例如12的摩尔比)混和单质Co和单质Sn并熔化它们而获得的熔融金属Q(熔融材料)。
而且，喷射口23形成在供给部分2的底部21的中心。内部空间22内的熔融金属Q从喷射口23向下喷射。
喷嘴3布置在供给部分2下面。喷嘴3设置有第一流动通路31，且从供给部分2供给(喷射)的熔融金属Q流过所述第一流动通路31，和第二流动通路32，从用于供给水(液体)S的水源(没有示出)供给的水S通过所述第二流动通路32。
第一流动通路31具有圆形横截面并在喷嘴3的中心在垂直方向上延伸。第一流动通路31由喷嘴3的内圆周表面限定。喷嘴3的内圆周表面具有收敛形状的内径逐渐减小的部分33，所述内径逐渐减小的部分33的内径从喷嘴3的顶端面41朝向喷嘴3的底部逐渐减少。
由此，存在于喷嘴3的上面的空气(气体)G，与从孔口34(后面描述)喷射的水(流体)S流一起流进(或被吸进)内径逐渐减小的部分33。由此被引入的空气G在靠近内径逐渐减小的部分33的最小内径部分331处(在孔口34被开口的部分附近)显示出最大的流动速度。在流速已经变得最大的空气G的作用下，熔融金属Q被散开并以可靠的方式转变为大量的微细液滴Q1。
如图2中所示，第二流动通路32由以下组成孔口34，所述孔口34朝向第一流动通路31的底端部(最小内径部分331附近)开口；保存部分35，所述保存部分35用于临时保持(或保存)水S；和引入通路(互连通路)36，水S通过所述引入通路36从保存部分35引入到孔口34。
保存部分35连接到水源以接收来自水源的水S。保存部分35通过引入通路36与孔口34连通。而且，保存部分35具有矩形(或正方形)形状的横截面。
引入通路36是其纵向横截面为楔形形状的区域。这使得可以逐渐增加水S从保存部分35流到引入通路36内的流速，并因此可以稳定地将具有增加的流速的水S从孔口34喷射。
孔口34是在其处顺序通过了保存部分35和引入通路36的水S然后被喷射或喷出到第一流动通路31内的区域。
孔口34开口成圆周狭缝的形状，所述圆周狭缝在喷嘴3的内圆周表面上延伸。而且，孔口34在相对于第一流动通路31的中心轴线O倾斜的方向上开口。
通过如此方式形成的孔口34，水S作为大致圆锥形轮廓的液体射束S1被喷射，且所述圆锥形轮廓的顶点S2确切地位于下侧(见图1)。这保证了在液体射束S1的里面和内部，熔融金属Q被分散并以可靠的方式转变为大量的微细液滴Q1。
如上所述，通过其流速在内径逐渐减小的部分33的最小内径部分331附近变成最大的空气G，熔融金属Q以可靠的方式被进一步分散和转变成大量的微细液滴Q1。这产生了增强效应，通过所述增强效应，熔融金属Q被可靠地分散并以更加可靠的方式被转变成大量的微细液滴Q1。
转变成大量的液滴Q1的熔融金属Q通过与液体射束S1接触被冷却和凝固，藉此大量的金属粉末颗粒R被生产出来。由此生产的大量的金属粉末颗粒R被容纳在布置在金属粉末生产设备1A下面的容器(没有示出)内。
第一流动通路31和第二流动通路32形成在其内的喷嘴3包括圆盘状形状(环状形状)的第一部件4，和与第一部件4同心布置(见图1和2)的圆盘状形状(环状形状)的第二部件5。第二部件5布置在第一部件4下面且在它们之间留出空间37。
孔口34、引入通路36和保存部分35由以这种方式布置的第一部件4和第二部件5分别限定。即，第二流动通路32通过形成在第一部件4与第二部件5之间的空间37设置。
如图2中所示，孔口34具有由第一部件4的底部42限定的内圆周表面341，和由第二部件5的顶部52限定的外圆周表面342。
同样，引入通路36具有由第一部件4的底部42限定的上表面361，和由第二部件5的顶部52限定的下表面362。
而且，保存部分35具有位于引入通路36上面的上表面351和内圆周表面352，上表面351和内圆周表面352两者都由第一部件4的底部42限定；和位于引入通路36下面的下表面353和内圆周表面354，下表面353和内圆周表面354两者都由第二部件5的顶部52限定。
通过以这种方式限定孔口34、引入通路36和保存部分35，可以在喷嘴3内容易地和可靠地形成孔口34、引入通路36和保存部分35。而且，孔口34、引入通路36和保存部分35的尺寸可以根据空间37的尺寸适当地设定。
第一部件4和第二部件5的构成材料的示例包括，但是不特别限于，各种金属材料。特别地，优选地使用不锈钢，更优选地使用Cr为基础的不锈钢或沉淀硬化不锈钢。
如图1中所示，由管状主体形成的盖子7被固定地紧固到第二部件5的底端面51上。盖子7与第一流动通路31同心地布置。使用盖子7可以防止金属粉末颗粒R在它们落下时飞散，藉此金属粉末颗粒R可以可靠地容纳在容器内。
如图2中(也在图1中)所示，热吸收主体6形成在(结合到)第一部件4的内径逐渐减小的部分33上。热吸收主体6起用于限制孔口34扩大的限制装置的作用，所述孔口34的扩大将由流过孔口34的水S的压力引起。
热吸收主体6以如此方式形成在内径逐渐减少的部分33上，从而在内径逐渐减少的部分33的整个圆周的范围内具有一致的厚度“t”。而且，热吸收主体6由热膨胀系数大于第一部件4的热膨胀系数的材料制成。
这种热吸收主体6吸收来自流过第一流动通路31的熔融金属Q的辐射热H，并且当热吸收主体6内部温度升高时膨胀。由此，内径逐渐减少的部分33被向外挤压，即在图2中由箭头“A”表示的方向上被向外挤压，从而在箭头“A”表示的方向上整体移位(变形)内径逐渐减少的部分33。
利用上述构造的金属粉末生产设备1A，当水S从孔口34喷射时，内圆周表面341和外圆周表面342在这样的方向上被流过孔口34的水S的压力推动从而彼此移开。结果，促使孔口34变大。
然而，内圆周表面341和外圆周表面342被限制彼此移开，因为内径逐渐减少的部分33在被来自熔融金属Q的辐射热H膨胀的热吸收主体6的作用下在箭头“A”的方向上整体移位。这防止孔口34被扩大。由此，一旦热吸收主体6进入通常的膨胀状态(稳定的膨胀状态)，其变得可以维持孔口34的尺寸恒定，藉此从孔口34喷射的水S的流速可以可靠的方式保持恒定。
热吸收主体6的厚度“t”可以优选地例如是5-20mm，更优选地5-10mm，尽管不是特别限于此。
如果厚度“t”落入前述数值范围内，那么热吸收主体6的膨胀程度变得合适，由此使得可以可靠的方式维持孔口34的尺寸恒定。结果，从孔口34喷射的水S的流速可以可靠的方式保持恒定。
热吸收主体6的热膨胀系数与第一部件4和/或第二部件5的热膨胀系数之间的差别可以优选地例如等于或大于4×10-6℃-1，且更优选地等于或大于2×10-6℃-1，尽管不是特别限于此。
如果热膨胀系数的差别落入前述的数值范围内，那么可以保证从孔口34喷射的水S的流速以更加可靠的方式保持恒定，就像厚度“t”落入前述数值范围内一样。
优选地，热吸收主体6主要由例如奥氏体不锈钢组成，尽管不是特别限于此。
这使得热吸收主体6被辐射热H可靠地膨胀，藉此内径逐渐减少的部分33可以在箭头“A”方向上被可靠地压缩。
而且，例如通过将热吸收主体6的熔融组成材料以热喷洒方法喷洒在内圆周部分332(内径逐渐减少的部分33)上和凝固被由此喷洒的组成材料，热吸收主体6可以形成在内径逐渐减少的部分33上，尽管不是特别限于此。
第二实施例图3是显示根据本发明第二实施例的金属粉末生产设备的纵向截面视图。
在下面的描述中，仅为了便于理解，图3中的上侧被称为“顶”或“上”且下侧被称为“底”或“下”。
下文将参照这些图描述根据本发明第二实施例的金属粉末生产设备。下面的描述将集中在与前面实施例不同的点上，且相同的点将从描述中省略。
除了在限制装置的构造上的差别，本实施例与第一实施例相同。
用作限制孔口34的扩大的限制装置的加热主体(加热器)8被埋入图3中所示的金属粉末生产设备1B的喷嘴3的第一部件4内(靠近内径逐渐减少的部分33)。加热主体8电连接到用于供给电力的电力供给部分(没有示出)并在通电时适于产生热量。
利用这种构造的金属粉末生产设备1B，第一部件4的在加热主体8周围的周围区域333(加热主体8的附近)在由加热主体8产生热时被加热。
由此被加热的周围区域333在图3中箭头表示的方向上膨胀和变形。这限制了内圆周表面341和外圆周表面342彼此移开。即，孔口34的扩大得到限制。由此，一旦周围区域333进入通常的膨胀状态(稳定的膨胀状态)，其变得可以维持孔口34的尺寸恒定，藉此，从孔口34喷射的水S的流速可以可靠的方式保持恒定。
如可以从图3中看出的，优选的是，加热主体8定位在引入通路36上面。
这提供了加热主体8工作良好的优点，因为越靠近孔口34的、加热主体8所处位置的尖端(开口端)，对孔口34的应变施加的影响就变得越大。
也优选的是，加热主体8与水S从孔口34的喷射同步地操作。
虽然本发明的金属粉末生产设备已经参照图示的实施例在上面得到描述，但是本发明不限于此。组成金属粉末生产设备的各个部分可以被其它能够执行同样功能的部分替换。而且，必要时可以添加任意的组成部分。
另外，尽管在前面实施例中从喷嘴喷射的液体(流体)是水，但是本发明不限于此。所述液体例如可以是脂质或溶剂。
权利要求
1.一种金属粉末生产设备，包括供给部分，所述供给部分用于供给熔融金属；喷嘴，所述喷嘴设置在所述供给部分下面，所述喷嘴包括流动通路、孔口、保存部分和引入通路，所述流动通路由喷嘴的内圆周表面限定，从供给部分供给的熔融金属能够流过所述流动通路，所述喷嘴的内圆周表面具有内径逐渐减小的部分，所述内径逐渐减小的部分的内径在向下的方向上逐渐减小，所述孔口在流动通路的底端开口并适于朝向所述流动通路喷射流体，所述保存部分用于临时保持流体，所述引入通路用于将流体从保存部分引入到所述孔口，所述喷嘴包括具有内径逐渐减少的部分的第一部件，和设置在所述第一部件下面的第二部件，且在第一部件与第二部件之间留出空间，其中所述孔口、保存部分和引入通路由第一部件和第二部件限定；和限制装置，所述限制装置用于当被加热时使所述第一部件的内径逐渐减少的部分的周围区域变形、从而限制所述孔口被流过孔口的流体的压力扩大，所述限制装置设置在第一部件上或第一部件内，由此通过使流过流动通路的熔融金属与从喷嘴的孔口喷射的流体接触，熔融金属被分散并转变成大量的微细液滴，从而所述大量的微细液滴被凝固以便生产出金属粉末。
2.根据权利要求1所述的金属粉末生产设备，其中所述孔口被开口成在喷嘴的内圆周表面的范围内延伸的圆周狭缝的形状。
3.根据权利要求1所述的金属粉末生产设备，其中所述孔口构造成保证所述流体以大体上圆锥形轮廓被喷射，且所述圆锥形轮廓的顶点位于下侧。
4.根据权利要求3所述的金属粉末生产设备，其中所述孔口具有由所述第一部件限定的内圆周表面，和由所述第二部件限定的外圆周表面。
5.根据权利要求1所述的金属粉末生产设备，其中所述引入通路具有楔形的纵向横截面。
6.根据权利要求1所述的金属粉末生产设备，其中所述内径逐渐减小的部分为收敛的形状。
7.根据权利要求1所述的金属粉末生产设备，其中所述限制装置包括热吸收主体，所述热吸收主体在所述内径逐渐减少的部分的整个圆周的范围内形成在所述内径逐渐减少的部分上，所述热吸收主体由热膨胀系数大于所述第一部件的热膨胀系数的材料制成，且其中所述热吸收主体通过吸收来自流过所述流动通路的熔融金属的辐射热膨胀，以向外推所述内径逐渐减少的部分。
8.根据权利要求7所述的金属粉末生产设备，其中所述热吸收主体具有5-20mm的厚度。
9.根据权利要求7所述的金属粉末生产设备，其中所述热吸收主体的热膨胀系数与所述第一部件和/或所述第二部件的热膨胀系数之间的差别等于或大于4×10-6℃-1。
10.根据权利要求7所述的金属粉末生产设备，其中所述热吸收主体主要由不锈钢组成。
11.根据权利要求1所述的金属粉末生产设备，其中所述限制装置包括加热主体，所述加热主体用于当被通电时产生热以使所述内径逐渐减少的部分的一部分膨胀和变形。
12.根据权利要求11所述的金属粉末生产设备，其中所述加热主体埋入所述第一部件内。
13.根据权利要求12所述的金属粉末生产设备，其中所述加热主体位于所述引入通路上面。
全文摘要
一种金属粉末生产设备，包括用于供给熔融金属的供给部分和设置在供给部分下面的喷嘴。喷嘴设置有由喷嘴的内圆周表面限定的流动通路，从供给部分供给的熔融金属能够流过所述流动通路。喷嘴的内圆周表面具有内径在向下的方向上逐渐减小的内径逐渐减小的部分。喷嘴设置在流动通路的底端开口并朝向流动通路喷射流体的孔口。喷嘴设置有第一部件和设置在所述第一部件下面的第二部件，且在第一部件与第二部件之间留出空间。孔口由第一部件和第二部件限定。热吸收主体设置在第一部件上。热吸收主体用作限制装置，用于当被加热时使第一部件的内径逐渐减少的部分的周围区域变形、从而限制孔口被流过孔口的流体的压力扩大。
文档编号B22F9/08GK1986121SQ20061016881
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月14日 优先权日2005年12月20日
发明者中林兴荣, 田中光丰, 志村辰裕, 田中义慈 申请人:精工爱普生株式会社
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