[发明专利]一种生产3D打印用金属合金球形粉体的装置及其方法

摘要

本发明涉及一种生产3D打印用金属合金球形粉体的装置及其方法，其装置包括从上往下依次安装的惰性气体置换罐、加料布料器、等离子体加热融化炉、球化成形室、流化床快速冷却器，本发明方法在利用热等离子体球化微细金属合金粉体的基础上，采用二次进入还原性气体，使处于球化成形阶段的高温粉体被进一步还原；在装置的底部，采用由惰性气体与目的产品球形金属合金粉体构成的流化床对高温粉体进行骤冷，依靠流化床极高的传热冷却作用，高温金属合金粉体被快速冷却，使得批量生产成为可能；同时由于该冷却方法不涉及高温粉体与含氧物质的接触，避免了二次氧污染，从而保证了产品中氧含量的达标。

主权项

1.一种生产3D打印用金属合金球形粉体的装置，其特征是它包括从上往下依次安装的惰性气体置换罐（1）、加料布料器（2）、等离子体加热融化炉（3）、球化成形室（4）、流化床快速冷却器（5），所述加料布料器（2）、等离子体加热融化炉（3）、球化成形室（4）和流化床快速冷却器（5）依次同轴安装；所述惰性气体置换罐（1）的下部设有惰性气体进口（15），上侧部设有惰性气体出口（16），顶部设有金属合金粉末原料加入口（17），所述惰性气体置换罐（1）的数量为1个或1个以上；所述加料布料器（2）的上部中间设有工作气体进口（6），中间一侧设有保护气体进口（7），所述惰性气体进口（15）和工作气体进口（6）相通；所述球化成形室（4）上部设有四个沿圆周方向均匀分布的冷却还原气体进口管（8），所述球化成形室（4）的内壁衬有耐高温的耐火材料；所述流化床快速冷却器（5）内部为处于流化状态的金属合金球形粉体产品颗粒（10），内埋设有蛇管式间接换热水冷器（11），侧壁的下部设有金属合金球形微细粉体产品出口（14），下部设有惰性流化气体进口及分布管（12），底部设有大颗粒副产品出口（13），上侧部设有气体排出口（9），所述气体排出口（9）沿圆周均匀径向分布四个；所述等离子体加热融化炉（3）采用扩散电弧等离子体发生器；所述流化床快速冷却器（5）为由惰性气体作为流化气体介质、产品为微细球形金属合金粉体流化颗粒作为介质的流化床；所述等离子体加热融化炉（3）的结构根据所采用的等离子发生器的类型做适当的调整；其功率为50～1000kW，并根据原粉材料的性质和生产能力的大小对其实际操作功率进行实时调整；所述球化成形室（4）的内径等于其上方等离子体加热融化炉（3）内径的1.5倍～2.0倍，其高度为0.5m～1.5m；所述冷却还原气体进口管（8）距球化成形室（4）顶部0.20m，并与球化成形室（4）外壁的切线为35o的角度，四个冷却还原气体进口管（8）前端所构成的圆的直径为等离子体加热融化炉（3）内径的1.4倍，冷却还原气体进口管（8）的直径为φ14mm；所述流化床快速冷却器（5）的内径为φ1.5m～φ3.0m，高度为2.0m～3.0m；其中金属合金球形粉体产品颗粒（10）形成的流化床的高度根据产量大小在0.5m～2.0m范围内做相应的调整；流化床快速冷却器（5）内的蛇管式间接换热水冷器（11）内采用循环冷却水作为移热介质，换热面积为100m2～300m2。