[发明专利]一种制备高球形度3D打印难熔金属粉的装置及方法

权利要求书

1.一种制备高球形度3D打印难熔金属粉的装置，其特征在于该装置包括料斗、水冷铜棒、拉瓦尔喷管、水冷铜板、钨棒、陶瓷管、密封室和熔料室，所述料斗、水冷铜棒、水冷铜板、钨棒、陶瓷管和熔料室均置于密封室内，所述密封室的上部设有抽气口，在抽气口与密封室外壁之间安装有过滤网，所述抽气口与外部抽风系统连接；所述熔料室具有熔料腔，熔料室的外侧包裹有保温材料层，熔料室中部左右等高度分别安装有钨棒和水冷铜棒，钨棒和水冷铜棒的测试端插入熔料腔内，钨棒和水冷铜棒的接线端分别与外部等离子电源的负极和正极连接；熔炼室的底部分布有若干数量的拉瓦尔喷管安装孔，通过拉瓦尔喷管安装孔安装拉瓦尔喷管，且拉瓦尔喷管的上部与熔料腔相联通，所述拉瓦尔喷管包括收敛部、喉部和扩张部；熔料腔的上部设有密封板，在密封板上设有料斗和陶瓷管，所述陶瓷管通过软管与外部氩气瓶相连，所述料斗下端设有电磁阀门；在拉瓦尔喷管正下方的密封室内设有水冷铜板。

2.根据权利要求1所述的制备高球形度3D打印难熔金属粉的装置，其特征在于所述拉瓦尔喷管的数量为3-6个，拉瓦尔喷管喉部直径为5~60 μm。

3.根据权利要求1所述的制备高球形度3D打印难熔金属粉的装置，其特征在于所述过滤网的网眼直径为0.5~10μm。

4.一种制备高球形度3D打印难熔金属粉的方法，该方法使用权利要求1-3任一所述的装置，包括下述步骤：

S1、加料并连接装置：将金属料填充到料斗上，将水冷铜棒和钨棒分别与外部等离子电源的正极和负极连接，陶瓷管连接外部氩气瓶，水冷铜板、水冷铜棒与外部水源连接，抽气口与外部抽风系统连，关闭密封室；

S2、准备放料：打开外部抽风系统，使密封室内保持稳定压力为2~5MPa，然后通过陶瓷管通入氩气，使熔料腔内保持1个大气压，打开外部等离子电源，待外部等离子电源放电并使氩气电离后，打开电磁阀门进行放料，同时水冷铜板和水冷铜棒通水；

S3、熔融并雾化喷射：调节电磁阀门使金属料在熔料腔内匀速熔化，熔融的液态金属在密封室和熔料腔之间的高负压作用下通过拉瓦尔喷管收敛部和喉部后进入扩张部；在扩张部，液态金属流急速增加并雾化喷射到水冷铜板上；

S4、取料：熔炼结束后依次关闭电磁阀门、外部等离子电源、外部抽风系统、外部水源和外部氩气瓶，打开密封室，取出金属粉，即得到高球形度3D打印难熔金属粉。

5.根据权利要求4所述的制备高球形度3D打印难熔金属粉的方法，其特征在于所述金属料为当量直径为0.1-2cm的块状颗粒或粉末状颗粒，金属料为单一难熔金属或多种难熔金属的混合料。