[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

说明书

本发明提供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。装置包括壳体、设置于壳体内的坩埚和粉末收集区，其特征在于：设置在粉末收集区的转盘为镶嵌式结构，选择导热性较差的材料转盘的基体部分，选择与液滴的润湿角小于90°的金属材料，镶嵌进主体部分作为转盘的雾化平面，转盘内设有通气孔。本发明还公开了制备3D打印用球形金属粉末的方法，主要结合电磁力切割毛细管射流制备微粒子技术和离心雾化法两种方法，突破了传统金属分裂模式，使熔融金属呈现出纤维状分裂，从而能够制备出粒径分布区间窄、圆球度高、流动性好、铺展性优良且尺寸均匀可控、无卫星滴的3D打印专用的球形金属粉末，适宜工业化生产。

技术领域

本发明属于超细球形微粒子制备技术领域，具体而言，尤其涉及一种电磁力切割毛细管射流制备粒子技术与离心雾化法结合，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。

背景技术

随着加工技术的不断发展与革新，球形粉末材料在电子封装、精密制备、生体材料等方面均有广泛应用，随着3D打印技术的发展，球形粉末制备技术在此方面尤为受到关注。3D打印技术与传统加工技术不同，其以金属粉末、高分子材料等可粘合材料为原料，以逐层沉积的方式来制备物件，其生产效率高，原料浪费少，可制造结构复杂的工件。在3D打印技术迅猛发展的同时，3D打印用球形金属粉末的需求也越发急迫。3D打印用球形粉末需具有优良的流动性及铺展性，高球形度的特点，且其需满足尺寸均匀可控、无卫星滴的要求，这也是3D打印技术发展的限制因素。

目前，国内外生产球形金属球形粒子的方法有雾化法、切丝法或打孔重熔法、均一液滴成型法等。雾化法制备球形粒子的分散度较宽，必须通过多次筛分及检测才能得到能够满足使用要求的颗粒；切丝法或打孔重熔法对于塑性加工不好的材料比较困难，此外还必须将制得的球形粒子进行脱脂处理；均一液滴成型法在生产过程中金属射流容易受到环境的影响，导致产生的粒子存在一定的粒径分布，且在生产过程中无法进行实时调整和控制。此外，由于金属所具有的高密度、低粘度的特点，因而只能呈现出膜状及柱状分裂，液滴尺寸较大；此外，雾化法易产生卫星滴，因粉末表面粘连卫星滴，其流动性和铺展性均会下降。因此，该方法生产的粉末无法满足要求。

因此，有必要提供一种制备效率高，粉末质量高的超微细球形金属粉末的制备装置及方法以解决现有技术中的不足。

发明内容

根据上述提出球形粒子的分散度较宽、粒径分布不均、易产生卫星滴等技术问题，而提供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。本发明主要结合电磁力切割毛细管射流制备微粒子技术和离心雾化法两种方法，同时对圆盘表面进行感应加热，从而使熔融金属液突破了传统的熔融金属的分裂模式，实现了只有当雾化介质为水溶液或有机溶液时才能实现的纤维状分裂，从而可以制备得到粒径非常小、粒径分布区间窄且可控、圆球度高、有良好流动性和铺展性、无卫星滴、雾化效率高、细粉收得率非常高的3D打印专用球形金属粉末。

本发明采用的技术手段如下：

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、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的底部，所述坩埚置于所述粉末收集区的上部，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和机械泵扩散泵，所述壳体上还设有腔体进气管；

所述坩埚内部设有热电偶，所述坩埚外部设有感应加热器，所述坩埚底部设有带小孔的喷嘴，所述喷嘴下方设有集中器，所述集中器的外周设有感应线圈；

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液滴的转盘；所述壳体体积足够液滴经离心、破碎后的飞行降落范围，能够保证微液滴不会凝固在腔体内壁，收集盘的面积足够大能够收集金属粉末。

其特征在于：