[发明专利]一种组合雾化式制备球形金属合金微粉的装置和方法

说明书

本发明涉及一种组合雾化式制备球形金属合金微粉的装置和方法，其装置包括感应熔化炉、中间包、雾化用惰性气体管、气雾化喷环、离心雾化转盘、高速电机、电机保护壳、雾化室外壳、固定支撑和熔化操作仓外壳。本发明方法将气雾化制粉和离心雾化制粉组合起来一起使用，减小了气雾化的气体压力和离心雾化的转盘转速，使得设备制作和生产过程成操作的难度均较大幅度降低，实现批量生产，制得的金属合金微粉达到了3D打印对金属合金微粉的规格和要求，特别是本发明提供的方法具有金属合金微粉产品的粒度分布窄且可控性好，球形度明显提高，含氧量大幅度降低，同时也减少了设备投资和生产操作成本。

技术领域

本发明属3D打印技术领域，涉及一种组合雾化式制备球形金属合金微粉的装置和方法，具体涉及一种生产3D打印用金属合金球形粉体的装置及其方法。

背景技术

3D打印(增材制造)技术，尤其是复杂金属构件的3D打印技术，已经成为全球最关注的新兴技术之一。与传统的机加工工艺相比，3D打印技术因不受零件的几何形状限制、减少了昂贵的费用、缩短了研发时间、人力成本低、无需前处理和后处理工艺，使其成为一个非常有潜力的技术。为了获得优质的金属合金成形件，除工艺、设备和软件等重要条件外，金属合金粉体材料是一个关键因素。

目前合金粉末制备方法主要有等离子旋转电极、单棍快淬、等离子体球化法、水雾化法、惰性气体雾化法和高速离心雾化法等，其中旋转电极法的优点是产品球形度好，但因其动平衡问题，只能生产20目左右的粗粉；单棍快淬法制备的粉末多为不规则形状、杂质含量高。等离子体法射频等离子体枪火高能等离子体枪作为热源，所需设备复杂，原材料要求高，成本较高，难以满足大批量生产3D打印金属粉末的生产要求。水雾化法由于降温速度太快，存在着易造成微粉形状不规则和球形度不好，以及产品中氧含量过高的缺点。虽然惰性气体雾化法生产产品的球形度有较大提高，细粉收率较高，但是产品微粉表面易出现卫星滴，导致其流动性和铺展性降低，需要对产品进行球形度精选，由于颗粒较细使得球形度筛选的难度增大；同时单独的气雾化操作要求惰性气体的压力很高，高达5.0MPa，甚至10.0MPa以上。高速离心雾化是近两年开发的金属合金微粉的方法，为了获得3D打印用的球形微粉，离心盘的转速要求高达20000转/分以上，存在转盘的动平衡问题和设备制作的难度较高问题。

发明内容

本发明为解决目前技术中存在的问题，提供生产3D打印用金属合金球形粉体的装置及其方法。它具有金属合金微粉产品的粒度分布窄且可控性好，球形度明显提高，含氧量大幅度降低，同时也减少了设备投资和生产操作成本。

本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明一种组合雾化式制备球形金属合金微粉的装置，包括感应熔化炉、中间包、雾化用惰性气体管、气雾化喷环、离心雾化转盘、高速电机、电机保护壳、雾化室外壳、固定支撑和熔化操作仓外壳。

所述的感应熔化炉、中间包、雾化用惰性气体管、气雾化喷环位于熔化操作仓外壳内；所述离心雾化转盘、高速电机、电机保护壳、固定支撑由上而下依次位于雾化室外壳内；熔化操作仓外壳位于雾化室外壳的上方。

所述的中间包位于所述的气雾化喷环的正上方，气雾化喷环位于熔化操作仓外壳内的底部，中间包底部中心设有漏孔，漏孔的中心线与气雾化喷环的漏眼的中心线相重合。

所述的气雾化喷环为紧耦合气雾化结构，位于离心雾化转盘的正上方，其内孔的中心线与离心雾化转盘的中心线相重合。

所述的离心雾化转盘下方直接与高速电机的转轴相连，所述的高速电机位于电机保护壳内，高速电机转轴上带有水冷却夹套。

所述中间包底部中心的漏孔贯通气雾化喷环、熔化操作仓外壳底部和雾化室外壳的上部位置。

所述雾化室外壳的形状为上部圆筒体、下部为锥体。