[发明专利]旋转圆杯制备3D打印用超细球形金属粉末的装置和方法

说明书

本发明涉及一种旋转圆杯制备3D打印用超细球形金属粉末的装置和方法。装置包括熔炼室(1)、送料机构(2)、感应线圈(3)、导管(4)、雾化室(5)、旋转圆杯(6)、高速电机(7)、一级收粉罐体(8)、除尘器(9)、二级收粉罐体(10)和循环风机(11)；雾化室(5)和熔炼室(1)连成一体，高速电机(7)沿雾化室(5)穿入，旋转圆杯(6)设在高速电机(7)穿入端；雾化室(5)与一级收粉罐体(8)、除尘器(9)和循环风机(11)连成回路。方法包括步骤：a、合金锭熔炼；b、熔滴二次离心雾化；c、粉末收集；d、粉末的筛分。创新性采用旋转圆杯法制粉，熔滴在杯底和杯内壁经过两次离心雾化，得到小粒径粉末的。

技术领域

本发明涉及一种旋转圆杯制备3D打印用超细球形金属粉末的装置和方法，属于3D打印技术领域。

背景技术

目前，用于3D打印成形的金属粉末的制备方法主要有真空感应熔炼气雾化法(VIGA)、电极感应熔炼气体雾化法(EIGA)、旋转圆盘离心雾化法(CA)、等离子旋转电极雾化法(PREP)、射频等离子体球化法(RF)和等离子体雾化法(PA)等。雾化法制空心率高，且耗气量大，成本高；旋转法制备的粉末的球形度好，受限于电极旋转速度，-53μm粉末收率小于8％；射频等离子球化的粉末氧含量较高，不适合航天航空、医疗3D打印；等离子丝材雾化法制备的粉末具有很好的球形度，且粒度小，但受限于国外专利和技术封锁，国内尚未实现突破。其他技术也大都停留在实验室水平，并未真正应用于大规模的工业生产。

因此，开展一种旋转圆杯制备3D打印用超细球形金属粉末的装置和方法的研究，提高细粉收率，降低球形金属粉末的空心率、氧含量和制备成本，是十分有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有3D打印用球形金属粉末空心率、氧含量和制备成本高的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：旋转圆杯制备3D打印用超细球形金属粉末的装置，包括熔炼室、送料机构、感应线圈、导管、雾化室、旋转圆杯、高速电机、一级收粉罐体、除尘器、二级收粉罐体和循环风机；雾化室为大端封闭的锥形漏斗结构，熔炼室设置在雾化室的大端，送料机构、感应线圈设置在熔炼室内，熔炼室通过导管与雾化室连通，高速电机输出轴沿雾化室小端穿入并延伸至大端内部，旋转圆杯设置在高速电机的穿入端，并位于导管的下方；雾化室的小端通过管道依次与一级收粉罐体、除尘器和循环风机连接，循环风机的出口端与熔炼室和/或雾化室连通后构成循环回路，循环回路上设置有可开闭的进气管，二级收粉罐体设置在除尘器的下端出口处。

其中，上述装置中所述雾化室上端口直径为2.5～3.5米，下端口直径为0.2～0.3米，且侧壁为双层水冷结构。

其中，上述装置中所述旋转圆杯为中空倒圆台结构，旋转圆杯的底部直径为10～25mm，高度为0.2～0.3米，侧壁与底端面的夹角为40～60°。

其中，上述装置中所述送料机构送料速度为0.5～1.0mm/s，且转速为10～30r/min。

其中，上述装置中：所述高速电机转速为30000～60000rmp。

其中，上述装置中：所述感应线圈材质为紫铜，呈螺旋锥形且圈数3至5圈；所述导管材质为黄铜；除尘器为布袋除尘器。

其中，上述装置中所述进气管设置在循环风机与熔炼室和雾化室连接的管道上，且进气管上设置有控制阀。

其中，上述装置中所述循环风机出口管道上设置有压力传感器和氧含量检测仪。

旋转圆杯制备3D打印用超细球形金属粉末的方法，包括下列步骤：

a、合金锭熔炼