[发明专利]一种3D打印用复合粉体的制备装置和制备方法

说明书

本发明属于粉末冶金技术领域，公开一种3D打印用复合粉体的制备装置和制备方法，采用气体雾化法和喷射成型技术，包括：设置液体金属原料的供给装置，供给装置上设有喷射管；设置与供给装置配套的喷射台，喷射管贯通嵌设于喷射台中；设置用于提供粉体材料的送料装置；在送料装置和喷射台之间设置气体混合装置，气体混合装置上具有惰性气体送入通道，送料装置提供的粉体材料经过气体混合装置后可与惰性气体混合均匀成悬浮物，悬浮物最终被送入喷射台中对喷出的金属液滴进行击碎；在喷射管出口对应位置设置用于冷却被击碎的液体金属的旋转水冷台。通过设置电动螺旋传送装置和气体混合装置使惰性气体和粉体材料进行均匀混合，得到的复合粉体成分均匀。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体地，涉及一种3D打印用复合粉体的制备装置和制备方法。

背景技术

3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用金属粉末或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的快速成形技术，已经成为全球最关注的新兴技术之一，尤其在航空航天、汽车等高技术领域及国防装备建设中具有重要的应用和发展前景。

用于3D打印的金属粉末的相关性能，如成分、夹杂、物理性能等，对最终产品的影响较大。有研究指出，如果使用的是低质量的金属粉末，即使使用最好的3D打印装置和工艺，最好的工艺控制技术，仍然不能获得高质量的产品。虽然目前市面上可用于3D打印的金属粉末已有10 多种，包括Ni 基高温合金、Ti 合金以及不锈钢、Co-Cr 合金等，但大多处于实验水平，无法实现商业化大批量生产。

国内较成熟的研究主要集中在3D打印软件配套以及3D打印装备等，而所使用的打印材料也大多依赖进口，价格昂贵，致使生产成本提高，大大限制了3D 打印技术在我国的应用及推广。

目前国内的复合粉体材料制备方法有雾化法、共沉淀法、粉末冶金法、机械合金化法、等离子体烧结法以及自蔓延高温合成法。这些方法所涉及的设备结构相对复杂、成本高，然而制得的复合粉体仍然成分不均匀。

气体雾化法是粉末冶金工业中应用最成熟、用量最大的粉末生产方法，也是粉末冶金零件制造用粉末的基础，其制备过程中避免了熔融金属与空气的直接接触，一直被视为制备低氧含量、低杂质含量、高球形度等高端金属粉末的有效途径。

喷射成形技术最早是基于节能、低消耗、低成本的目的而发展起来的一种材料快速凝固新技术，其原理是将液态金属或合金在惰性气氛中雾化，形成液滴喷射流，直接喷射在水冷的基板上，经过撞击、聚结，凝固而形成的沉积物，这种沉积物可以呈现粉体状态。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种操作简单、可获得均匀成分复合粉体的3D打印用复合粉体的制备装置和制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种3D打印用复合粉体的制备方法，采用气体雾化法和喷射成型技术，包括：

设置液体金属原料的供给装置，所述供给装置上设有喷射管；

设置与供给装置配套的喷射台，所述喷射管贯通嵌设于喷射台中；

设置用于提供粉体材料的送料装置；

在送料装置和喷射台之间设置气体混合装置，气体混合装置上具有惰性气体送入通道，送料装置提供的粉体材料经过气体混合装置后可与惰性气体混合均匀成悬浮物，悬浮物最终被送入喷射台中对喷射管喷出的液体金属液滴进行击碎；

在喷射管出口对应位置设置用于冷却被击碎的液体金属的旋转水冷台。

进一步地，所述液体金属原料包括Al85～95份、Cu1～4份、Zn0.01～5份、Mn0.1～1份、Ti0.1～2份、K0.1～1份、Cr0.01～1份、Ta0.01～1份、Ni0.01～1份。