[发明专利]一种制备3D打印用超细球形金属粉末的方法及装置

权利要求书

1.一种制备3D打印用超细球形金属粉末的装置，包括壳体、设置于所述壳体内的坩埚和粉末收集区，所述粉末收集区置于所述壳体内的底部，所述坩埚置于所述粉末收集区上部，所述坩埚内设有与设置在所述壳体外部的压电陶瓷相连的传动杆，所述壳体上设有伸入于所述坩埚内的坩埚进气管，所述壳体上还设有与所述坩埚相连通的机械泵、扩散泵和坩埚放气阀，所述壳体上还设有腔体进气管和腔体放气阀，其特征在于：

所述坩埚是以中心线为轴的、内外嵌套圆环式结构，所述坩埚的内容纳腔的底部与所述坩埚的外容纳腔的底部设有相贯通的中心孔，所述坩埚的中心孔直径范围在0.02mm-2.0mm之间；所述内容纳腔的底部与所述外容纳腔的底部之间设有用于熔融金属流通的空间，所述内容纳腔的中心孔上方设有压片，所述传动杆与所述压片接触；所述坩埚内设有热电偶，所述坩埚外侧还设有感应加热器；所述坩埚的材料与置于所述坩埚内的熔融金属的润湿角大于90°；

所述粉末收集区包括设置在所述壳体底部的收集盘和设置于所述收集盘上方的与电机相连的用于雾化金属粉末颗粒的旋转圆盘，所述旋转圆盘为石墨圆盘，所述旋转圆盘的转速为10000rpm-40000rpm；

所述传动杆及压片传递给坩埚中心孔附近区域的熔融金属，使得熔融金属从坩埚下部的中心孔喷出形成均匀液滴，均匀液滴降落在高速旋转圆盘上，均匀液滴被逐个破碎，形成微液滴，微液滴经自由降落凝固形成粉末。

2.一种制备3D打印用超细球形金属粉末的方法，其特征在于包括如下步骤：

①装料：将待熔融的金属材料放入设置在壳体内上部的坩埚内后密封；

②抽真空：利用机械泵和扩散泵对所述坩埚和所述壳体抽真空，并充入高纯度惰性保护气体，使壳体内压力达到预设值；

③加热：使用感应加热器将所述坩埚内的金属材料熔化，并通过所述坩埚内设置的热电偶实时监测所述坩埚内的温度，待金属材料完全熔化后保温；

④粒子制备：通过设置在所述壳体上并伸入于所述坩埚内的坩埚进气管将高纯度惰性保护气体通入，所述坩埚内产生背压，促使熔融金属填满所述坩埚底部的中心孔；给压电陶瓷输入一定波型的脉冲信号，所述压电陶瓷产生向下位移，由与所述压电陶瓷相连的传动杆及设置在所述传动杆下方的压片传递给中心孔附近区域的熔融金属，使得熔融金属从中心孔底部喷出形成均匀液滴；

均匀液滴自由降落在高速旋转的旋转圆盘上，由于离心力的作用，均匀液滴被逐个破碎，形成微液滴，微液滴经自由降落凝固形成均匀球形金属粉末，同时压片和传动杆恢复初始状态，所述坩埚内的熔池向中心孔处补充熔融金属液体；

⑤粒子收集：用设置于所述壳体底部的收集盘收集均匀球形金属粉末。

3.根据权利要求2所述的制备3D打印用超细球形金属粉末的方法，其特征在于：所述坩埚是以中心线为轴的、内外嵌套圆环式结构，所述坩埚的内容纳腔的底部与所述坩埚的外容纳腔的底部设有相贯通的中心孔，所述内容纳腔的底部与所述外容纳腔的底部之间设有用于熔融金属流通的空间，所述内容纳腔的中心孔上方设有所述压片，所述传动杆与所述压片接触；所述金属材料装入到所述外容纳腔内，所述金属材料装入所述外容纳腔的装入量为所述外容纳腔容积的50％-70％。

4.根据权利要求3所述的制备3D打印用超细球形金属粉末的方法，其特征在于：所述的坩埚的中心孔直径范围在0.02mm-2.0mm之间。

5.根据权利要求2所述的制备3D打印用超细球形金属粉末的方法，其特征在于：所述高纯度惰性保护气体为氦气、氩气。

6.根据权利要求2所述的制备3D打印用超细球形金属粉末的方法，其特征在于：所述壳体内抽真空后的压力达到0.1MPa，金属材料完全熔化后保温时间为15-20分钟。