CN113299535B - 氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，涉及冶金工艺技术领域，包括卡盘和布气元件，布气元件固定在卡盘上，且卡盘中部固定有喷管，喷管用于连通等离子喷枪，布气元件用于连通供氧元件，供氧元件用于向布气元件内提供氧气，布气元件的侧壁上开设有至少一个出氧孔组，各出氧孔组包括多个在喷管周向呈环形布设的出氧孔，出氧孔用于排出氧气，喷管能够向各出氧孔之间喷射携带粉体的等离子体。该氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置能够提高氧化物核壳包覆核壳结构粉体的质量，从而提高核壳结合强度，保证涂层质量。

Description

氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置
技术领域
本发明涉及冶金工艺技术领域，具体是涉及一种氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置。
背景技术
氧化物包覆核壳结构的粉体材料作为粉末冶金工艺中的重要原料，如异型件烧结成型、特种功能涂层制备、3D打印等，其粒径范围从几微米到几百微米。目前主要的壳层包覆方法包括溅射、机械混合等，存在厚度不均、核壳结合强度过低，核壳匹配性差等问题。
直流等离子体具有超高温、高速的特点，是多个先进技术以及方法的核心。由于其高温、高活性、高导电等特性，导致目前直流等离子体均通过惰性气体(Ar、He、N2)或还原性气体(H2)产生。整个射流场均为惰性或还原性环境，因此如何利用直流等离子体生成氧化物壳层包覆核壳结构粉体，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高氧化物核壳包覆核壳结构粉体的质量，从而提高核壳结合强度，保证涂层质量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，包括卡盘和布气元件，所述布气元件固定在所述卡盘上，且所述卡盘中部固定有喷管，所述喷管用于连通等离子喷枪，所述布气元件用于连通供氧元件，供氧元件用于向所述布气元件内提供氧气，所述布气元件的侧壁上开设有至少一个出氧孔组，各所述出氧孔组包括多个在所述喷管周向呈环形布设的出氧孔，所述出氧孔用于排出氧气，所述喷管能够向各所述出氧孔之间喷射携带粉体的等离子体。
优选地，所述布气元件包括至少一个布气环和多个出气柱，多个所述出气柱围绕所述卡盘的中心轴周向固定，各所述出气柱之间围成反应腔，所述出气柱用于连通供氧元件；所述布气环与所述喷管同轴设置，所述出气柱均匀周向固定在所述布气环的外壁上，且所述布气环与所述出气柱连通，一个所述布气环上对应设有一个所述出氧孔组，多个所述出氧孔均匀开设于所述布气环的内侧壁上。
优选地，所述卡盘内部中空，且各所述出气柱均与所述卡盘内部连通，所述喷管与所述卡盘内部不连通，所述卡盘用于连通供氧元件。
优选地，所述卡盘在远离所述出气柱的一端的端面上开设有多个充氧孔，所述充氧孔用于连通供氧元件。
优选地，多个所述充氧孔围绕所述卡盘的中心轴均匀周向固定。
优选地，所述出气柱的一端固定在所述卡盘上，另一端封堵，且各所述出气柱上靠近所述卡盘中心轴的一侧的侧壁上均开设有多个所述出氧孔，各所述出氧孔沿所述出气柱的轴向均匀排列，所述出氧孔用于向所述反应腔内通入氧气。
优选地，所述出气柱为弧形管，且所述出气柱的中部向远离所述卡盘中心轴的方向弯曲。
优选地，所述喷管与所述卡盘同轴设置。
优选地，所述出气柱为八个，所述布气环为两个，且两个所述布气环沿所述喷管的轴向排列。
优选地，所述卡盘上远离所述布气元件的一侧固定有若干个支腿，所述支腿用于支撑所述卡盘。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，布气元件固定在卡盘上，且卡盘中部固定有喷管，喷管用于连通等离子喷枪，供氧元件用于向布气元件内提供氧气，布气元件的侧壁上开设有至少一个出氧孔组，各出氧孔组包括多个在喷管周向呈环形布设的出氧孔，出氧孔用于排出氧气，便于形成氧气气氛，出氧孔组围绕喷管周向设置，喷管能够向各出氧孔之间喷射携带粉体的等离子体，从而使得氧气环绕在等离子体周围，提高氧气排出的均匀性，同时环形出氧方式，能够保证出氧孔组排出的氧气位于同一平面上，不会产生倾斜，保证氧气均匀包覆在携带粉体的等离子体外周并与其充分接触，等离子体与氧气相互作用诱使氧气瞬间电离形成具有强氧化性的氧等离子体，从而形成一种等离子体的氧化性气氛，便于实现粉体材料与环境气氛的瞬态反应，实现粉体成分与结构的快速离散式改性，生成自生长氧化物壳层包覆核壳结构粉体，使得粉体材料乃至零部件获得传统工艺难以获得的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置的剖视图；
图2是本发明提供的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置的俯视图；
图中：100-氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，1-卡盘，11-喷管，12-充氧孔，2-出气柱，3-支腿，4-布气环，41-出氧孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，以解决现有的氧化物壳层包覆核壳结构粉末质量差，导致核壳结合强度低的技术问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图2所示，本发明提供一种氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置100，用于生成自生长氧化物壳层包覆核壳结构粉体，包括卡盘1和布气元件，布气元件固定在卡盘1上，且卡盘1中部开设有喷管11，喷管11在卡盘1的厚度方向上贯穿喷管11，且喷管11用于连通等离子喷枪，布气元件用于连通供氧元件，供氧元件用于向布气元件内提供氧气，布气元件的侧壁上开设有至少一个出氧孔组，各出氧孔组包括多个在喷管11周向呈环形布设的出氧孔41，出氧孔41用于排出氧气，便于形成氧气气氛，出氧孔组围绕喷管11周向设置，喷管11能够向各出氧孔之间喷射携带粉体的等离子体，从而使得氧气环绕在等离子体周围，提高氧气排出的均匀性，同时环形的出氧方式，能够保证出氧孔组排出的氧气位于同一平面上，不会产生倾斜，保证氧气均匀包覆在携带粉体的等离子体外周并与其充分接触，等离子体与氧气相互作用诱使氧气瞬间电离形成具有强氧化性的氧等离子体，从而形成一种等离子体的氧化性气氛，便于实现粉体材料与环境气氛的瞬态反应，实现粉体成分与结构的快速离散式改性，生成自生长氧化物壳层包覆核壳结构粉体，使得粉体材料乃至零部件获得传统工艺难以获得的性能。
具体地，布气元件包括至少一个布气环4和多个出气柱2，多个出气柱2围绕卡盘1的中心轴周向固定，各出气柱2之间围成反应腔，出气柱2用于连通供氧元件，并将氧气通入至反应腔内，从而使得出气柱2在反应腔的外周向反应腔内通入氧气，形成氧气气氛，布气环4与喷管11同轴设置，出气柱均匀周向固定在布气环4的外壁上，通过布气环4将各出气柱2进行连接，能够提高出气柱的稳定性，且布气环4与出气柱连通，一个布气环4上对应开设有一个出氧孔组，多个出氧孔41均匀开设于布气环4的内侧壁上，同时也保证各布气环4内氧气的排出方向在一个平面上，不会产生倾斜，保证氧气与携带粉体的等离子体充分接触，更优的，在使用时等离子体射流与水平面垂直，各布气环4上出氧孔41喷出的氧气所在平面与水平面平行。
卡盘1用于连通供氧元件，卡盘1内部中空，且各出气柱2均与卡盘1内部连通，使得氧气先进入卡盘1，并经卡盘1内腔分散后分别通入各出气柱2内，提高氧气排出时的均匀性，保证与等离子体的混合效果，喷管11与卡盘1内部不连通，防止氧气从喷管11排出，影响氧气与等离子体的混合。
卡盘1在远离出气柱2的一端的端面上开设有多个充氧孔12，充氧孔12用于连通供氧元件，多个充氧孔12围绕卡盘1的中心轴均匀周向固定，使得氧气经充氧孔12进入卡盘1内腔，并经卡盘1内腔分散后均匀通入各出气柱2内，提高氧气的排出效果，进而提高等离子体与氧气的发生效果。
出气柱2的一端固定在卡盘1上，另一端封堵，且各出气柱2上靠近卡盘1中心轴的一侧的侧壁上均开设有多个出氧孔41，各出氧孔41沿出气柱2的轴向均匀排列，出氧孔41用于向反应腔内通入氧气，从而使得等离子体射流经卡盘1中部排出，并向靠近出气柱2上远离卡盘1的一端移动，氧气从等离子体射流的外周向垂直于经等离子体射流的方向排出，使得等离子体射流与氧气充分混合接触以形成氧等离子体，同时诱使生成的氧等离子体与粉体此类表面发生瞬态自氧化，生成自生长氧化物壳层包覆核壳结构粉体。
出气柱2为弧形管，且出气柱2的中部向远离卡盘1中心轴的方向弯曲，各出氧孔41均朝向反应腔的中心设置，从而使得氧气均朝向反应腔的中心喷射，等离体射流与氧气在反应腔内充分混合，以生成氧等离子体。
喷管11与卡盘1同轴设置，从而使得等离子体射流位于反应腔的中心，各出气柱2与等离子体射流之间的距离相等，提高氧气与等离子体射流混合的均匀性。
出气柱2为八个，但本发明提供的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置100中出气柱2的数量不限于八个只要保证对氧气的均匀布气，使其与等离子体充分混合即可；布气环4为两个，出氧孔组也为两个，且两个布气环4沿喷管11的轴向排列，能够使得等离子射流在反应腔内与氧气充分接触形成具有强氧化性的氧等离子体，提高反应效率，但本发明提供的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置100中布气环4的数量不限于两个，本领域技术人员可根据实际反应需要对布气环4的数量进行适应性更改，以使其满足反应使用即可。
卡盘1上远离布气元件的一侧固定有若干个支腿3，支腿3用于支撑卡盘1，从而使得使用时，利用支腿3将整个氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置100支起，便于与供氧元件、等离子喷枪连接，同时能够保证出气柱2使朝向上端放置，保证反应正常进行。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，其特征在于：包括卡盘和布气元件，所述布气元件固定在所述卡盘上，且所述卡盘中部固定有喷管，所述喷管用于连通等离子喷枪，所述布气元件用于连通供氧元件，供氧元件用于向所述布气元件内提供氧气，所述布气元件的侧壁上开设有至少一个出氧孔组，各所述出氧孔组包括多个在所述喷管周向呈环形布设的出氧孔，所述出氧孔用于排出氧气，所述喷管能够向各所述出氧孔之间喷射携带粉体的等离子体；
所述布气元件包括至少一个布气环和多个出气柱，多个所述出气柱围绕所述卡盘的中心轴周向固定，各所述出气柱之间围成反应腔，所述出气柱用于连通供氧元件；所述布气环与所述喷管同轴设置，所述出气柱均匀周向固定在所述布气环的外壁上，且所述布气环与所述出气柱连通，一个所述布气环上对应设有一个所述出氧孔组，多个所述出氧孔均匀开设于所述布气环的内侧壁上。
2.根据权利要求1所述的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，其特征在于：所述卡盘内部中空，且各所述出气柱均与所述卡盘内部连通，所述喷管与所述卡盘内部不连通，所述卡盘用于连通供氧元件。
3.根据权利要求2所述的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，其特征在于：所述卡盘在远离所述出气柱的一端的端面上开设有多个充氧孔，所述充氧孔用于连通供氧元件。
4.根据权利要求3所述的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，其特征在于：多个所述充氧孔围绕所述卡盘的中心轴均匀周向固定。
5.根据权利要求2所述的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，其特征在于：所述出气柱的一端固定在所述卡盘上，另一端封堵，且各所述出气柱上靠近所述卡盘中心轴的一侧的侧壁上均开设有多个所述出氧孔，各所述出氧孔沿所述出气柱的轴向均匀排列，所述出氧孔用于向所述反应腔内通入氧气。
6.根据权利要求2所述的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，其特征在于：所述出气柱为弧形管，且所述出气柱的中部向远离所述卡盘中心轴的方向弯曲。
7.根据权利要求1所述的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，其特征在于：所述喷管与所述卡盘同轴设置。
8.根据权利要求1所述的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，其特征在于：所述出气柱为八个，所述布气环为两个，且两个所述布气环沿所述喷管的轴向排列。
9.根据权利要求1所述的氧化物壳层包覆核壳结构粉体的环形生成装置，其特征在于：所述卡盘上远离所述布气元件的一侧固定有若干个支腿，所述支腿用于支撑所述卡盘。
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