[发明专利]一种纤维状分裂模式下高效制备3D打印用球形金属粉末的装置及方法

权利要求书

1.一种纤维状分裂模式下高效制备3D打印用球形金属粉末的装置，包括：壳体（16）、设置于所述壳体（16）内的坩埚（1）和粉末收集区，所述粉末收集区置于所述壳体（16）的底部，所述坩埚（1）置于所述粉末收集区的上部，所述壳体（16）上设有伸入于所述坩埚（1）内的坩埚进气管（19），所述壳体（16）上还设有与所述坩埚（1）相连通的机械泵（18）和扩散泵（17），所述壳体（16）上还设有腔体进气管（3）；

所述坩埚（1）内部设有热电偶，所述坩埚（1）外部设有感应加热器（2），所述坩埚（1）底部设有带小孔的喷嘴（15），所述喷嘴（15）下方设有集中器（5），所述集中器（5）的外周设有感应线圈（4）；

所述粉末收集区包括设置在所述壳体底部的收集盘（9）和设置于所述收集盘（9）上方的与电机（8）相连的用于雾化金属液滴的转盘（7）；

其特征在于：

所述转盘（7）包括基体，所述基体由上部的承接部（20）和下部的支撑部（21）构成的纵截面呈类“T型”的主体结构，所述承接部（20）上表面设有与其圆心同轴的具有一定半径的圆形凹槽；其中，所述基体采用导热性小于20W/m/k的材料制成；

雾化平面（22）为圆盘结构，所述圆盘与所述圆形凹槽相匹配且与所述圆形凹槽过盈配合，所述雾化平面（22）采用与均一液滴（6）润湿角小于90°的材料制成；

通气孔（23），贯通设置在所述承接部（20）及所述支撑部（21）内，所述通气孔（23）的上端面与所述雾化平面（22）的下端面接触，所述通气孔（23）的下端与外界连通；

所述转盘（7）的外围还设有感应加热线圈（13）；所述感应加热线圈（13）用于将高速旋转的转盘（7）上表面加热到金属材料的熔点温度以上；

所述转盘（7）的中心与所述坩埚（1）下部的喷嘴（15）处于同一轴线上；

熔融金属从喷嘴（15）中流出并形成毛细管射流（14），毛细管射流（14）在感应线圈（4）对其施加的电磁力作用下断裂成均一液滴（6），均一液滴（6）自由降落在高速旋转的转盘（7）的中心，利用感应加热线圈（13）将高速旋转的转盘（7）上表面加热到金属材料的熔点温度以上，在离心力的作用下，均一液滴会在转盘（7）上呈纤维状铺展，并在转盘（7）边缘离散成更加微小的液滴，沿纤维状铺展的轨迹飞出，飞出的微液滴经自由降落凝固形成球形金属粉末（10）。

2.根据权利要求1所述的纤维状分裂模式下高效制备3D打印用球形金属粉末的装置，其特征在于，所述喷嘴（15）的小孔的孔径范围在0.02mm-2.0mm之间。

3.根据权利要求1所述的纤维状分裂模式下高效制备3D打印用球形金属粉末的装置，其特征在于，所述坩埚（1）的材料与置于所述坩埚（1）内的熔融金属的润湿角大于90°。

4.根据权利要求1所述的纤维状分裂模式下高效制备3D打印用球形金属粉末的装置，其特征在于，所述转盘（7）的转速为10000rpm-50000rpm。

5.根据权利要求1所述的纤维状分裂模式下高效制备3D打印用球形金属粉末的装置，其特征在于，所述感应加热线圈（13）的加热厚度范围在5-20mm之间，它与设置在所述壳体（16）外的变频器和稳压电源相连。

6.根据权利要求1所述的纤维状分裂模式下高效制备3D打印用球形金属粉末的装置，其特征在于，与所述转盘（7）在同一水平面的所述壳体（16）上设有用于高速摄影机（11）摄影的观察窗（12）。