[发明专利]一种生产3D打印用球形金属粉体的装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种生产3D打印用球形金属粉体的装置，其装置包括由上而下依次安装的溢流给料装置、钢质炉顶、高温熔化球化室、成型冷却室，本发明在利用外场加热球化的基础上，结合控制球化气氛，保证产品中的氧含量要求；采用溢流给料的方式，通过调整流化室结构和流化气速，可有效控制原料的粒度分布，提前筛分不符合产品粒度的大颗粒，减轻球化负担，提高生产效率，同时流化给料方式使原料入炉均匀分散，避免粘黏，减少了卫星球。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体地说是一种利用外场加热球化生产3D打印用球形金属粉体的方法及装置。

背景技术

3D打印由于其净成型、自动化、周期短、方便快捷、可个性化定制等优势成为当前制造业的热点。金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿的技术，是先进制造技术的重要发展方向。

随着3D打印技术的迅速发展，对高质量微细球形粉末的需求日益旺盛。常规金属粉末制备分为机械法（机械研磨、冷气体粉碎；二流雾化、旋转圆盘雾化、旋转电极雾化、等离子雾化），物理化学法（还原、沉积、电解和电化学腐蚀），而目前3D打印原料的主要生产工艺是水雾化与气雾化及等离子球化法等。这些粉末制备方法各有弊端，水雾化法效率高但产品形状不规则，且氧含量较高；气雾化可采用惰性气体作为雾化介质，可有效避免氧化，但气体动能小生产效率较低，产品卫星球问题严重；等离子球化法球化效果好，但生产成本高，耗能大，且等离子火焰温度过高，导致一些较低熔点金属挥发。本发明提供一种以不规则的金属粉体为原料生产3D打印用球形金属粉体的方法及装置。

发明内容

根据上述提出的目前技术中存在的问题，提供一种生产3D打印用球形金属粉体的方法及装置。本发明主要通过外场加热球化，能高效、连续地生产出符合粒度要求、球形度高、流动性良好、含氧量低、无卫星球的3D打印用球形金属粉体。

本发明采用的技术手段如下：

一种生产3D打印用球形金属粉体的装置，包括由上而下依次安装的溢流给料装置、高温熔化球化室、成型冷却室。

所述溢流给料装置底部与储气罐相连，上部设有金属粉料进料口与流化气体出口管，中间为细粉流化室，左侧下部与钢质炉顶中心相连设有金属粉料出料口。

所述钢质炉顶、高温熔化球化室、成型冷却室位于同一轴线上。

所述高温熔化球化室的耐热内衬采用刚玉质或碳化硅材料，内部嵌入硅钼或镍铬合金材质的加热棒，保温砖为轻质氧化镁砖或高铝耐火砖。熔化室最高温度控制值由所处理的金属粉熔点决定, 控制为高于金属粉熔点100^oC以上。

所述成型冷却室内壁为耐热钢材质的钢质内衬，中层为内部嵌有冷却壁的轻质氧化镁砖或高铝质保温砖，外层采用钢质炉壳，底部设有产品出料口。

优选的，所述溢流给料装置的细粉流化室实质上是由惰性气体和金属粉料作为流化气固介质的流化床，细粉流化室下部设有粗粉排出口，根据原料粉末的种类和物性参数及产品要求对实际的流化室结构进行调整。

优选的，所述高温熔化球化室高度大于1.5m，顶端设有惰性/还原气出口，采用由上而下渐扩式炉型，内壁与水平的方向的夹角为80°~86°，炉型角度大小根据物料在炉内下落过程中发散程度调整；其连续工作温度大于800℃，最高温度可以达到1700℃，采用多段式精确控温，根据实际金属粉体原料的性质和生产效率实时调整实际生产温度。

优选的，所述成型冷却室高度为大于1.0，采用由上而下渐缩式炉型，上部内壁与水平的方向的夹角为85°，下部内壁与水平的方向的夹角为33°，底部设有产品出料口与出料阀门，可根据成型冷却室内的储料量开闭；所述成型冷却室下部的冷却壁采用循环冷却水作为冷却介质，冷却水流速可根据成型冷却室的实际温度调整。

如上所述装置生产3D打印用球形金属粉体的使用方法，包括如下步骤：