[发明专利]用于3D打印的金属粉末或合金粉末的制备方法及节能型自动化系统

说明书

本发明提供了用于3D打印的金属粉末或合金粉末的制备方法及节能型自动化系统。本发明在真空紧耦合气雾化技术制备金属粉末的方法的基础上，使制备得到的粉末直接进入后处理工序，包括气流破碎、烘干混料、计量称重、铝箔封口等进行自动化生产，解决真空紧耦合气雾化技术制备金属粉末及后处理工序流程上操作繁琐、自动化不足、生产效率低问题。通过本发明制得的金属粉末、合金粉末具有球形度高，流动性好，氧含量低，粒度分布均匀，外观质量干燥、光滑，无明显氧化色的颗粒，纯净度高等性能特点。

技术领域

本发明涉及3D打印材料制备技术领域，尤其涉及一种用于3D打印的金属粉末或合金粉末的制备方法及节能型自动化系统。

背景技术

3D打印粉末耗材是3D打印产业链中最重要的一环，也是最大的价值所在。金属粉末耗材的研发对于整个体系的发展起到了至关重要的作用。作为成形原材料，粉末的特性将直接影响到3D打印成形过程能否稳定、高效地进行，并且对成形零件的形状、尺寸精度、组织及力学性能产生决定性影响。例如金属粉末的粒径匹配，影响到打印工艺的适配性；提高颗粒的球形度、减少卫星球比率，可以保证粉末良好的流动性，提高打印工艺稳定性；减少合金粉末氧含量、夹杂和空心球比率，可以减少打印件组织内部缺陷的形成。因此，金属粉末材料是整个3D打印成形工艺的起点和根源。

国内传统生产金属粉末的技术为真空紧耦合气雾化制备不同粒径段粉末，粒度范围分布呈现为正态分布，通过粉末后处理工序完成筛分、分级等，工序分散并且没有惰性气体保护，每一道工序流转都涉及更换集粉罐、粉末倒装、集粉罐翻转及对接、吊运、拆卸、安装、清洗等繁琐过程，而且，在流转过程中，很容易因为衔接不够而导致的生产质量问题。

而且，在生产过程中，气站三处泄压和雾化所用的惰性气体均排放到大气中，不能重复循环利用，例如气站排放的氩气纯度达到99.999％，温度均在-20℃至-120℃，雾化后氩气排放的纯度99.995％，温度均在10℃-50℃，是较好的冷却降温能源和可再用氩气，均没有得到有效地利用，经统计使用1吨液氩雾化生产气站泄压排放浪费0.05吨液氩，约合人民币80-100元，经粉末雾化后的氩气全部排放到室外，严重地耗费时间、人力、物力及惰性气体，生产效率低，成本高，与当代自动化生产与节能环保的发展理念不符。并且真空紧耦合气雾化技术所制备的粉末存在大量卫星粉、收得率低、流动性差等固有缺点，在粉末后处理工序中粉末均会与空气接触，导致粉末氧含量增高，进而影响金属3D打印过程的顺利进行及打印件的性能的稳定性。

另外，真空紧耦合气雾化设备在高温地区连续生产时，进电大轴铜排处经常出现打弧及温度高的现象，容易使水箱的水温持续上升55-65℃，而且难以冷却，生产稳定性差。针对这样的问题，目前常用的方法为换水，不能解决根本问题，而且会增加不必要的工作量。

因此，高效、快速地实现工业自动化生产及减少成品粉末中卫星球所占的比例、提高粉末流动性、提升生产效率、提高粉末收得率、保证生产稳定性、排放的氩气得到合理化利用、节能、降本成为目前急需解决的重难点问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种3D打印材料的制备方法，通过采用气流破碎工艺来提高粒径15-53μm的粉末的收得率。

本发明的目的还在于提供一种用于制备3D打印材料的节能型自动化系统。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种用于3D打印的金属粉末或合金粉末的制备方法，其包括以下步骤：

在氩气保护下，对雾化得到的金属粉末或合金粉末进行气流粉碎，得到粒度为15-53μm的金属粉末或合金粉末。