[实用新型]一种低压直流等离子枪制备3D打印用钛粉的装置

说明书

本实用新型公开了一种低压直流等离子枪制备3D打印用钛粉的装置，包括：水冷粉末脱氢破碎球化塔、等离子枪组件、送粉系统、粉末收集罐、氩气塔、传感器组件、以及控制系统；其中，所述等离子枪组件设置在所述水冷粉末脱氢破碎球化塔顶部且至少具有两个等离子枪，所述送粉系统也设置在所述水冷粉末脱氢破碎球化塔顶部且所述送粉系统的送粉入口设置在所述等离子枪组件的等离子枪中央位置，所述粉末收集罐设置在所述水冷粉末脱氢破碎球化塔底部，所述氩气塔与所述水冷粉末脱氢破碎球化塔连接用于填充氩气，所述传感器组件设置在所述水冷粉末脱氢破碎球化塔内。本实用新型提高了3D打印用钛粉的生产效率。

技术领域

本实用新型涉及材料技术领域，更具体的是涉及一种低压直流等离子枪制备3D打印用钛粉的装置。

背景技术

钛材料具有密度低、比强度高、耐腐蚀、可焊接性好、生物相容性好等特点而被广泛应用于各个领域，可以为航空航天、核能、船舶、石油化工、汽车等多个行业提供高质量的金属部件。

3D打印，即增材制造技术，通过材料叠加的方式实现部件的直接快速打印，大大缩短产品的研发周期；另外，由于打印过程不受空间的限制，可以实现任意复杂镂空部件的制造，大大增强设计的自由度，突破传统加工制备工艺的限制。随着3D打印技术的发展，对高品质球形钛粉的需求也在不断增加。

目前，常见的球形钛粉制备工艺有如下三种方法：电极感应熔炼惰性气体雾化法，等离子旋转电极离心雾化法，射频等离子球化法。

电极感应熔炼惰性气体雾化法(Electrode Induction Gas Atomization,EIGA)，是将经过真空自耗电弧熔炼得到的钛棒通过缓慢旋转方式送至感应线圈中，被加热熔化，随后熔融液体落入雾化喷嘴，借组惰性气体的动能破碎雾化制备粉末。

等离子旋转电极离心雾化法(Plasma Rotation Electrode Process,PREP)，利用等离子体的热焓加热熔化钛棒端面，熔融液体在钛棒高速旋转离心力作用下被甩出端面，破碎雾化后形成粉末。

射频等离子球化(Radio Frequency Plasma Spheroidization,RFPS)，在高频电源作用下，氩气被电离，形状不规则的钛粉被载气送入等离子炬中，吸收大量热后表面迅速熔化，在表面张力作用下发生球化，冷却凝固形成球形粉末。

EIGA和PREP工艺制备钛粉，一方面，首先需要将海绵钛压实并焊接成为棒料，在真空或惰性气氛中使得作为自耗电极的棒料与水冷铜坩埚之间产生电弧，加热熔化电极棒料，形成熔池，然后结晶凝固形成铸锭，一般需要经过至少两次的真空自耗熔炼来保证均匀性和纯净度；其二，制备的适合3D打印工艺的粉末收得率低，EIGA工艺制备的细粉末收得率为10-20％(小于53μm)，而PREP工艺制备的球形粉末由于粒径较大，不适合激光粉末床成形工艺；RFPS技术直接将不规则海绵钛粉作为原料进行球化处理，但是该工艺生产效率低，钛粉末处理能力为2-5kg/h,不能满足工业化的要求，而且设备价格昂贵，进一步限制其广泛应用。因此，研发一种高效、低成本制备高流动性3D打印钛粉末的装置显得尤为必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种低压直流等离子枪制备3D打印用钛粉的装置，提高了生产效率、降低成本。

为了实现上述的目的，本实用新型所提供的一种低压直流等离子枪制备3D打印用钛粉的装置，包括：水冷粉末脱氢破碎球化塔、等离子枪组件、送粉系统、粉末收集罐、氩气塔、传感器组件、以及控制系统；其中，所述等离子枪组件设置在所述水冷粉末脱氢破碎球化塔顶部且至少具有两个等离子枪，所述送粉系统也设置在所述水冷粉末脱氢破碎球化塔顶部且所述送粉系统的送粉入口设置在所述等离子枪组件的等离子枪中央位置，所述粉末收集罐设置在所述水冷粉末脱氢破碎球化塔底部，所述氩气塔与所述水冷粉末脱氢破碎球化塔连接用于填充氩气，所述传感器组件设置在所述水冷粉末脱氢破碎球化塔内。