球形金屬粉末及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種球形金屬粉末的制備方法，將金屬棒材于加熱裝置中加熱至熔融，得熔融液，用等離子作為破碎液滴動(dòng)力將熔融液破碎成小液滴，使小液滴冷卻凝固，收集得到球形金屬粉末。采用本發(fā)明制備出的球形金屬粉末幾乎無(wú)衛(wèi)星顆粒，氧含量小于1200ppm，以重量百分比計(jì)算，53μm以下粉末占有率達(dá)90％，球形度高、粒度分布窄、雜質(zhì)含量低、流動(dòng)性好、氧含量低、幾乎無(wú)衛(wèi)星顆粒、粒徑分布滿(mǎn)足3D打印要求，且工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)可靠、產(chǎn)品粒度易于控制、生產(chǎn)效率高、惰性氣體消耗少，適合大批量生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
球形金屬粉末及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種球形金屬粉末及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，由于3D打印技術(shù)可直接生產(chǎn)復(fù)雜形狀零件，在航空航天、衛(wèi)生醫(yī)療、汽車(chē)、 藝術(shù)、建筑等領(lǐng)域得到廣泛發(fā)展。選擇性激光燒結(jié)和電子束熔融的3D打印技術(shù)要求金屬粉 末球形度好、粒度分布窄（粒度分布在15~53μπι之間）、氧含量低、流動(dòng)性好等特征。而國(guó)內(nèi) 對(duì)于此類(lèi)金屬粉末的研究相對(duì)進(jìn)展緩慢，國(guó)內(nèi)研發(fā)此類(lèi)粉體的廠家較多但是未能完全匹配 金屬3D打印技術(shù)，許多廠家將金屬注射成型所用的金屬粉末用在選區(qū)激光或電子束熔融設(shè) 備上，但是打印效果并不理想；主要表現(xiàn)在粉末流動(dòng)性能差、顆粒形貌不規(guī)則、氧含量值高 等問(wèn)題。高質(zhì)量且與3D打印相匹配的金屬粉末的生產(chǎn)現(xiàn)狀在一定程度上限制了 3D打印技術(shù) 的進(jìn)一步發(fā)展。
[0003] 目前，生產(chǎn)球形金屬粉末的技術(shù)主要有氣霧化法、離心霧化法、旋轉(zhuǎn)電極法和等離 子球化法等。
[0004] 氣霧化技術(shù)是指熔化的合金液被高速流動(dòng)的氣體霧化成非常微小的金屬液滴，這 些液滴在下降到霧化塔的過(guò)程中冷卻形成球形粉末。氣體霧化法生產(chǎn)的粉末有空心粉且呈 衛(wèi)星顆粒分布，流動(dòng)性稍差，且惰性氣體消耗量較大
[0005] 離心霧化法是指將液體金屬或合金通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的離心盤(pán)所產(chǎn)生的離心力粉碎 成小液滴，進(jìn)而形成球形粉末的方法。現(xiàn)有的離心霧化裝置通常以高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)離心盤(pán)高 速旋轉(zhuǎn)的方式來(lái)粉碎熔融金屬液，離心盤(pán)主軸的轉(zhuǎn)速通常要達(dá)到30000rpm以上，因此現(xiàn)有 的離心霧化法和裝置不能用于生產(chǎn)高熔點(diǎn)的金屬粉末如鈦粉、鈷鉻合金粉。
[0006] 旋轉(zhuǎn)電極法以金屬或合金為自耗電極，氬氣/氦氣為保護(hù)氣體，電極端面受電弧加 熱而熔融為液體，通過(guò)電極高速旋轉(zhuǎn)的離心力將液體拋出并粉碎為細(xì)小液滴，繼之冷凝為 粉末。旋轉(zhuǎn)電極法目前棒料的旋轉(zhuǎn)速度一般在20000rpm以?xún)?nèi)，無(wú)法提供更高的金屬熔滴分 散霧化離心力，所以該技術(shù)所制備的球形粉末絕大部分顆粒粒度都在100~250μπι之間，小 于53μπι的粉末幾乎沒(méi)有。
[0007] 等離子球化法利用等離子炬產(chǎn)生的高溫?zé)釋⑿螤畈灰?guī)則的金屬粉末快速熔融成 液滴，隨后急冷，"凍結(jié)"成球形金屬粉末。等離子球化處理制備的粉末依賴(lài)原始粉末粒度， 因細(xì)粉團(tuán)聚送粉困難，難以批量生產(chǎn)。
[0008] 因此現(xiàn)有技術(shù)急需開(kāi)發(fā)一種能夠制備粒徑小于53μπι且不含衛(wèi)星顆粒的球形金屬 粉末的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 基于此，本發(fā)明提供了一種能夠制備粒徑小于53μπι且不含衛(wèi)星顆粒的球形金屬粉 末的制備方法。
[0010]具體的技術(shù)方案如下：
[0011] -種球形金屬粉末的制備方法，包括如下步驟：
[0012] S10:將金屬棒材于加熱裝置中加熱至熔融，得熔融液；
[0013] S20:使用等離子裝置的火焰將熔融液破碎成小液滴；
[0014] S30:使小液滴冷卻凝固，收集得到球形金屬粉末。
[0015] 在其中一些實(shí)施例中，該制備方法所使用的裝置如下：
[0016] 球形金屬粉末的制備裝置，包括：
[0017] 金屬棒材，所述金屬棒材的一端為錐形；
[0018] 霧化塔，所述霧化塔具有用于霧化金屬棒材的霧化腔，所述霧化腔的兩端分別設(shè) 有進(jìn)料端和出料端；
[0019] 塔頸，所述塔頸設(shè)于所述霧化塔的進(jìn)料端；
[0020] 加熱裝置，所述加熱裝置設(shè)置于所述塔頸的頸腔內(nèi)，用于加熱所述金屬棒材形成 所述熔融液；
[0021 ]傳送裝置，所述傳送裝置設(shè)在所述塔頸上，用于輸送金屬棒材，使所述金屬棒材的 錐形端到達(dá)所述加熱裝置內(nèi)；以及
[0022] 等離子裝置，所述等離子裝置可發(fā)出等離子火焰，用于破碎所述熔融液，所述等離 子火焰的頂端距離所述金屬棒材的錐形端50-80mm。
[0023] 在其中一些實(shí)施例中，所述金屬棒材橫截面直徑為145~155mm，一端為錐形，錐角 為115~125°。
[0024] 在其中一些實(shí)施例中，所述等離子火焰的軸線(xiàn)與所述金屬棒材的軸線(xiàn)的夾角為 37°-46°。
[0025] 在其中一些實(shí)施例中，所述等離子裝置為多個(gè)等離子炬，且多個(gè)所述等離子炬發(fā) 出的所述等離子火焰聚于一個(gè)焦點(diǎn)，所述等離子裝置相對(duì)于所述焦點(diǎn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，所述 焦點(diǎn)位于所述金屬棒材軸線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上。
[0026] 在其中一些實(shí)施例中，所述等離子裝置輸出功率范圍為8-15KW，工作氣體為惰性 氣體，射流速度范圍為500-1000m/s。
[0027] 在其中一些實(shí)施例中，所述步驟均在惰性氣體氣氛，氣壓0.3-0.5MPa條件下進(jìn)行。
[0028] 在其中一些實(shí)施例中，所述惰性氣體為氮?dú)?、氬氣和氦氣中的一種或多種，氧含量 小于0.01 %。
[0029] 在其中一些實(shí)施例中，所述金屬棒材在進(jìn)行所述S10步驟前使用車(chē)床將表面的氧 化皮車(chē)去。
[0030] 本發(fā)明還提供了根據(jù)上述制備方法制備得到的球形金屬粉末。
[0031] 本發(fā)明的原理及優(yōu)點(diǎn)如下：
[0032] 金屬棒材的一端為錐形，錐角為115-125°，當(dāng)金屬棒材加熱熔融后，形成的熔融液 沿著錐形的錐面向下滴落，當(dāng)熔融液至等離子裝置的火焰焦點(diǎn)處時(shí)，等離子體熱能再次加 熱金屬的熔融液，使金屬的熔融液表面張力降低，更容易被破碎成小液滴，等離子噴出產(chǎn)生 的沖擊力充分破碎了金屬棒材的熔融液。特別設(shè)定金屬棒材的錐形端的端點(diǎn)與等離子火焰 的焦點(diǎn)的距離在50_80mm，其目的是使金屬棒材尖端免于被等離子裝置燒損熔化而無(wú)法形 成細(xì)股金屬液流，導(dǎo)致等離子裝置吹散液流時(shí)，達(dá)不到細(xì)化粉末效果；同時(shí)，根據(jù)金屬棒材 的材質(zhì)不等，金屬熔液的粘度和流動(dòng)性不同，得出材料與等離子裝置的最優(yōu)距離。惰性氣體 可以保護(hù)金屬棒材和球形金屬粉末在整個(gè)過(guò)程中不受污染和氧化，且通過(guò)氣體過(guò)濾裝置過(guò) 濾掉粉塵后循環(huán)重復(fù)使用，減少惰性氣體的消耗量。
[0033] 采用本申請(qǐng)的方法制備出的球形金屬粉末幾乎無(wú)衛(wèi)星顆粒，氧含量小于1200ppm， 以重量百分比計(jì)算，53μπι以下粉末占有率達(dá)90%，球形度高、粒度分布窄、雜質(zhì)含量低、純凈 度高、流動(dòng)性好、粒徑分布滿(mǎn)足3D打印要求，且工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)可靠、產(chǎn)品粒度易于控制、生 產(chǎn)效率高、惰性氣體消耗少，適合大批量生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1為一實(shí)施方式的球形金屬粉末的制備方法的流程圖；
[0035] 圖2為一實(shí)施方式的球形金屬粉末的制備裝置的示意圖；
[0036] 圖3為一實(shí)施方式的等離子裝置的示意圖；
[0037] 圖4為實(shí)施例1制得的球形金屬粉末的顆粒形貌圖；
[0038] 圖5為實(shí)施例2制得的球形金屬粉末的顆粒形貌圖；
[0039] 圖6為實(shí)施例3制得的球形金屬粉末的顆粒形貌圖；
[0040] 圖7為實(shí)施例4制得的球形金屬粉末的顆粒形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具 體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明， 但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背 本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。
[0042]如圖1所示，一種能夠制備粒徑小于53μπι且不含衛(wèi)星顆粒的球形金屬粉末的制備 方法，包括如下步驟：
[0043] S10:將金屬棒材于加熱裝置中加熱至熔融，得熔融液；
[0044] S20:使用等離子裝置的火焰將熔融液破碎成小液滴；
[0045] S30:使小液滴冷卻凝固，收集得到球形金屬粉末。
[0046] 如圖2所示，應(yīng)用本申請(qǐng)的方法的一實(shí)施方式的球形金屬粉末制備裝置，包括金屬 棒材110、霧化塔120、塔頸130、加熱裝置140、傳送裝置150和等離子裝置160。
[0047]金屬棒材110，一端為錐形;霧化塔120，具有用于霧化金屬棒材110的霧化腔，霧化 腔的兩端分別設(shè)有進(jìn)料端和出料端;塔頸130，設(shè)于霧化塔120的進(jìn)料端;加熱裝置140，設(shè)置 于塔頸130的頸腔內(nèi)，用于加熱金屬棒材110形成熔融液;傳送裝置150,設(shè)在塔頸130上，用 于輸送金屬棒材110,使其錐形端到達(dá)加熱裝置140內(nèi)；以及等離子裝置160,可發(fā)出等離子 火焰，用于破碎恪融液，等離子火焰的頂端距離金屬棒材110的錐形端50_80mm，使金屬棒材 110的尖端免于被等離子裝置160燒損熔化而無(wú)法形成細(xì)股金屬液流，導(dǎo)致等離子裝置160 吹散液流時(shí)，達(dá)不到細(xì)化粉末效果；同時(shí)，根據(jù)金屬棒材110的材質(zhì)不等，金屬熔液的粘度和 流動(dòng)性不同，得出材料與等離子裝置160的火焰頂端的最優(yōu)距離。
[0048]等離子裝置160為多個(gè)等離子炬，且多個(gè)等離子炬發(fā)出的等離子火焰聚于一個(gè)焦 點(diǎn)，等離子裝置160相對(duì)于該焦點(diǎn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且該焦點(diǎn)位于金屬棒材110軸線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn) 上，等離子火焰的軸線(xiàn)與金屬棒材110的軸線(xiàn)的夾角A為37°-46°。優(yōu)選的，如圖2所示，等離 子裝置160的等離子炬的數(shù)量為3個(gè)，發(fā)出的等離子火焰聚于一個(gè)焦點(diǎn)，相互之間的夾角為 120°。
[0049] 優(yōu)選地，加熱裝置140由感應(yīng)線(xiàn)圈組成，與等離子裝置160之間可以設(shè)置一個(gè)固定 分隔板142,輔助固定加熱裝置140。
[0050] 優(yōu)選地，該制備裝置還包括惰性氣體保護(hù)裝置170,由惰性氣源171和氣體過(guò)濾裝 置172組成，惰性氣源171通過(guò)管線(xiàn)連接于塔頸130,氣體過(guò)濾裝置172連接于霧化塔120的霧 化腔用于過(guò)濾回收惰性氣體，過(guò)濾后的惰性氣體通過(guò)導(dǎo)氣管173連接于塔頸130以實(shí)現(xiàn)惰性 氣體的回收。氣體過(guò)濾裝置172上還設(shè)有排氣口 174。
[0051] 優(yōu)選地，該制備裝置還包括集料裝置180,由集粉缸181和滑輪機(jī)構(gòu)182組成，通過(guò) 閥門(mén)183與霧化塔120的出料端可拆卸式連接。閥門(mén)183上設(shè)有手柄184,用于控制閥門(mén)183的 開(kāi)合。
[0052] 使用上述裝置制備球形金屬粉末，用車(chē)床把金屬棒材表面的氧化皮車(chē)去后，將金 屬棒材放入傳送裝置150,根據(jù)感應(yīng)信息向下輸送金屬棒材110,使金屬棒材110的錐形端位 于加熱裝置140內(nèi)，且距離等離子裝置160的等離子火焰頂端50~80mm，加熱裝置140對(duì)金屬 棒材110進(jìn)行加熱，使其表面融化，在重力作用下，沿金屬棒材110錐形端下落形成熔融液。 采用感應(yīng)加熱方式對(duì)棒材進(jìn)行加熱熔化，減少了坩堝容器對(duì)金屬材料成分污染，提高了粉 末純凈度。當(dāng)熔融液滴落至等離子裝置160的火焰焦點(diǎn)處時(shí)則被破碎成小液滴，由于等離子 體熱能再次加熱金屬的熔融液，使金屬的熔融液表面張力降低，更容易被破碎成小液滴，等 離子噴出產(chǎn)生的沖擊力充分破碎了金屬棒材11 〇的熔融液。小液滴在霧化塔120的霧化腔內(nèi) 下降的過(guò)程中冷卻凝固形成球形金屬粉末，通過(guò)控制手柄184打開(kāi)閥門(mén)183,球形金屬粉末 掉入集粉缸181中，關(guān)閉閥門(mén)183后，通過(guò)滑輪機(jī)構(gòu)182可方便地將集粉缸181轉(zhuǎn)移走。對(duì)收集 到的球形金屬粉末進(jìn)行篩分、合批，達(dá)到改善粉末粒度粉末效果，最后進(jìn)行包裝處理。氧含 量小于0.01%的氮?dú)?、氬氣、氦氣等惰性氣體可通過(guò)惰性氣源171充滿(mǎn)該制備裝置，保護(hù)金 屬棒材110和球形金屬粉末在整個(gè)過(guò)程中不受污染和氧化，當(dāng)裝置內(nèi)氣壓大于0.5MPa時(shí)，多 余氣體可從排氣口 174排出。且惰性氣體通過(guò)氣體過(guò)濾裝置172過(guò)濾掉粉塵后可以經(jīng)過(guò)導(dǎo)氣 管173回到裝置內(nèi)循環(huán)重復(fù)使用，減少惰性氣體的消耗量。
[0053]采用本申請(qǐng)等離子體霧化制備球形金屬粉末的方法制備出的球形金屬粉末幾乎 無(wú)衛(wèi)星顆粒，氧含量小于1200ppm，以重量百分比計(jì)算，53μπι以下粉末占有率達(dá)90 %，球形度 高、粒度分布窄、雜質(zhì)含量低、純凈度高、流動(dòng)性好、粒徑分布滿(mǎn)足3D打印要求，且工藝簡(jiǎn)單、 技術(shù)可靠、產(chǎn)品粒度易于控制、生產(chǎn)效率高、惰性氣體消耗少，適合大批量生產(chǎn)。
[0054]以下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0055] 實(shí)施例1
[0056]本實(shí)施例為一種球形金屬粉末3D打印用工業(yè)純鈦粉的制備過(guò)程，具體操作為:將 特制純鈦棒用車(chē)床進(jìn)行表面雜質(zhì)及氧化物的去除后，放入傳送裝置150中，打開(kāi)惰性氣源 171，充入惰性氣體。打開(kāi)加熱裝置140加熱使純鈦棒熔化形成熔融液，調(diào)節(jié)等離子裝置160 發(fā)出的等離子火焰的軸線(xiàn)與金屬棒材110的軸線(xiàn)的夾角為44°，等離子裝置160的等離子火 焰頂端與棒材錐形端距離為54mm，熔融液下落至等離子裝置160的等離子火焰處被破碎成 小液滴，等離子裝置輸出功率為14-15KW，工作氣體為高純氬氣，射流速度為850-1000m/s。 保持霧化塔120內(nèi)氬氣氣體壓力為0.3-0.5MPa，經(jīng)過(guò)等離子破碎后的小液滴在氬氣的環(huán)境 中冷卻凝固，待冷卻至室溫后收集取出。再用超聲波振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，通入高純氬氣保護(hù)， 震動(dòng)頻率控制在50~90次/s，振動(dòng)時(shí)間為1~2h，按照粒度分級(jí)，獲得小于53μπι的鈦粉，所制 取的鈦粉產(chǎn)品的顆粒形貌呈球形或類(lèi)球形，其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%的粉末粒度小于53μπι，檢測(cè) 所得鈦粉的主要化學(xué)元素含量如下：
[0057]
[0058] 本實(shí)施例制備得到的球形金屬粉末的顆粒形貌如圖4所示。
[0059] 實(shí)施例2
[0000]本實(shí)施例為一種球形金屬粉末3D打印用TC4鈦合金粉的制備過(guò)程，具體操作為:將 特制Ti6Α14V棒用車(chē)床進(jìn)行表面雜質(zhì)及氧化物的去除后，放入傳送裝置150中，打開(kāi)惰性氣 源171，充入惰性氣體。打開(kāi)加熱裝置140加熱使Ti6A14V棒熔化形成熔融液，調(diào)節(jié)等離子裝 置160發(fā)出的等離子火焰的軸線(xiàn)與金屬棒材110的軸線(xiàn)的夾角為46°，等離子裝置160的等離 子火焰頂端與棒材錐形端距離為50mm，熔融液下落至等離子裝置160的等離子火焰處被破 碎成小液滴，等離子裝置輸出功率為14-15KW，工作氣體為高純氬氣，射流速度為850-1000m/ S。保持霧化塔120內(nèi)氬氣氣體壓力為0.3-0.5MPa，經(jīng)過(guò)等離子破碎后的小液滴在氬 氣的環(huán)境中冷卻凝固，待冷卻至室溫后收集取出。再用超聲波振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，通入高純氬 氣保護(hù)，震動(dòng)頻率控制在50~90次/s，振動(dòng)時(shí)間為1~2h，按照粒度分級(jí)，獲得小于53μπι的鈦 合金粉，所制取的鈦合金粉產(chǎn)品的顆粒形貌呈球形或類(lèi)球形，其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%的粉末粒 度小于53μπι，檢測(cè)所得鈦合金粉的主要化學(xué)元素含量如下：
[0061]
[0062] 本實(shí)施例制備得到的球形金屬粉末的顆粒形貌如圖5所示。
[0063] 實(shí)施例3
[0064]本實(shí)施例為一種球形金屬粉末3D打印用鈷鉻鎢合金粉的制備過(guò)程，具體操作為： 將特制鈷鉻鎢合金棒用車(chē)床進(jìn)行表面雜質(zhì)及氧化物的去除后，放入傳送裝置150中，打開(kāi)惰 性氣源171，充入惰性氣體。打開(kāi)加熱裝置140加熱使鈷鉻鎢合金棒熔化形成熔融液，調(diào)節(jié)等 離子裝置160發(fā)出的等離子火焰的軸線(xiàn)與金屬棒材110的軸線(xiàn)的夾角為40°，等離子裝置160 的等離子火焰頂端與棒材錐形端距離為62mm，熔融液下落至等離子裝置160的等離子火焰 處被破碎成小液滴，等離子裝置輸出功率為13-14.5KW，工作氣體為高純氮?dú)猓淞魉俣葹?800-900m/s。保持霧化塔120內(nèi)氮?dú)鈿怏w壓力為0.3-0.5MPa，經(jīng)過(guò)等離子破碎后的小液滴在 氮?dú)獾沫h(huán)境中冷卻凝固，待冷卻至室溫后收集取出。再用超聲波振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，通入高純 氮?dú)獗Ｗo(hù)，震動(dòng)頻率控制在50~90次/s，振動(dòng)時(shí)間為1~2h，按照粒度分級(jí)，獲得小于53μπι的 鈷鉻鉬鎢粉，所制取的鈷鉻鉬鎢粉產(chǎn)品的顆粒形貌呈球形或類(lèi)球形，其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%的 粉末粒度小于53μπι，檢測(cè)所得鈷鉻鉬鎢粉的主要化學(xué)元素含量如下：
[0065]
[0066] 本實(shí)施例制備得到的球形金屬粉末的顆粒形貌如圖6所示。
[0067] 實(shí)施例4
[0068]本實(shí)施例為一種球形金屬粉末3D打印用316L不銹鋼粉的制備過(guò)程，具體操作為： 將特制316L不銹鋼棒用車(chē)床進(jìn)行表面雜質(zhì)及氧化物的去除后，放入傳送裝置150中，打開(kāi)惰 性氣源171，充入惰性氣體。打開(kāi)加熱裝置140加熱使316L不銹鋼棒熔化形成熔融液，調(diào)節(jié)等 離子裝置160發(fā)出的等離子火焰的軸線(xiàn)與金屬棒材110的軸線(xiàn)的夾角為40°，等離子裝置160 的等離子火焰頂端與棒材錐形端距離為66mm，熔融液下落至等離子裝置160的等離子火焰 處被破碎成小液滴，等離子裝置輸出功率為10-11KW，工作氣體為高純氮?dú)?，射流速度?700-780m/s。保持霧化塔120內(nèi)氮?dú)鈿怏w壓力為0.3-0.5MPa，經(jīng)過(guò)等離子破碎后的小液滴在 氮?dú)獾沫h(huán)境中冷卻凝固，待冷卻至室溫后收集取出。再用超聲波振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，通入高純 氮?dú)獗Ｗo(hù)，震動(dòng)頻率控制在50~90次/s，振動(dòng)時(shí)間為1~2h，按照粒度分級(jí)，獲得小于53μπι的 316L不銹鋼粉，所制取的316L不銹鋼粉產(chǎn)品的顆粒形貌呈球形或類(lèi)球形，其中質(zhì)量分?jǐn)?shù) 90%的粉末粒度小于53μπι，檢測(cè)所得316L不銹鋼粉的主要化學(xué)元素含量如下：
[0069]
[0070] 本實(shí)施例制備得到的球形金屬粉末的顆粒形貌如圖7所示。
[0071] 實(shí)施例5
[0072]本實(shí)施例為一種球形金屬粉末3D打印用AllOSiMg合金粉的制備過(guò)程，具體操作 為:將特制AllOSiMg合金棒用車(chē)床進(jìn)行表面雜質(zhì)及氧化物的去除后，放入傳送裝置150中， 打開(kāi)惰性氣源171，充入惰性氣體。打開(kāi)加熱裝置140加熱使AllOSiMg合金棒熔化形成熔融 液，調(diào)節(jié)等離子裝置160發(fā)出的等離子火焰的軸線(xiàn)與金屬棒材110的軸線(xiàn)的夾角為37°，等離 子裝置160的等離子火焰頂端與棒材錐形端距離為80mm，熔融液下落至等離子裝置160的等 離子火焰處被破碎成小液滴，等離子裝置輸出功率為8-8.5KW，工作氣體為高純氮?dú)猓淞?速度為500-560m/s。保持霧化塔120內(nèi)氮?dú)鈿怏w壓力為0.3-0.5MPa，經(jīng)過(guò)等離子破碎后的小 液滴在氮?dú)獾沫h(huán)境中冷卻凝固，待冷卻至室溫后收集取出。再用超聲波振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，通 入高純氮?dú)獗Ｗo(hù)，震動(dòng)頻率控制在50~90次/s，振動(dòng)時(shí)間為1~2h，按照粒度分級(jí)，獲得小于 53μπι的AllOSiMg合金粉，所制取的AllOSiMg合金粉產(chǎn)品的顆粒形貌呈球形或類(lèi)球形，其中 質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%的粉末粒度小于53μπι，檢測(cè)所得AllOSiMg合金粉的主要化學(xué)元素含量如下：
[0073]
[0074] 以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí) 施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。
[0075] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種球形金屬粉末的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： S10:將金屬棒材于加熱裝置中加熱至熔融，得熔融液； S20:使用等離子裝置的火焰將所述熔融液破碎成小液滴； S30:使所述小液滴冷卻凝固，收集得到所述球形金屬粉末。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形金屬粉末的制備方法，其特征在于，該制備方法所使用的 裝置如下： 球形金屬粉末的制備裝置，包括： 金屬棒材，所述金屬棒材的一端為錐形； 霧化塔，所述霧化塔具有用于霧化金屬棒材的霧化腔，所述霧化腔的兩端分別設(shè)有進(jìn) 料端和出料端； 塔頸，所述塔頸設(shè)于所述霧化塔的進(jìn)料端； 加熱裝置，所述加熱裝置設(shè)置于所述塔頸的頸腔內(nèi)，用于加熱所述金屬棒材形成所述 恪融液； 傳送裝置，所述傳送裝置設(shè)在所述塔頸上，用于輸送金屬棒材，使所述金屬棒材的錐形 端到達(dá)所述加熱裝置內(nèi)；以及 等離子裝置，所述等離子裝置可發(fā)出等離子火焰，用于破碎所述熔融液，所述等離子火 焰的頂端距離所述金屬棒材的錐形端50_80mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形金屬粉末的制備方法，其特征在于，所述金屬棒材橫截面 直徑為145~155mm，一端為錐形，錐角為115~125°。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形金屬粉末的制備方法，其特征在于，所述等離子火焰的軸 線(xiàn)與所述金屬棒材的軸線(xiàn)的夾角為37°-46°。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形金屬粉末的制備方法，其特征在于，所述等離子裝置為多 個(gè)等離子炬，且多個(gè)所述等離子炬發(fā)出的所述等離子火焰聚于一個(gè)焦點(diǎn)，所述等離子裝置 相對(duì)于所述焦點(diǎn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，所述焦點(diǎn)位于所述金屬棒材軸線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的球形金屬粉末的制備方法，其特征在于，所述等離子 裝置輸出功率范圍為8-15KW，工作氣體為惰性氣體，射流速度范圍為500-1000m/s。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的球形金屬粉末的制備方法，其特征在于，所述步驟均 在惰性氣體氣氛，氣壓〇. 3-0.5MPa條件下進(jìn)行。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的球形金屬粉末的制備方法，其特征在于，所述惰性氣體為氮 氣、氬氣和氦氣中的一種或多種，氧含量小于0.01 %。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的球形金屬粉末的制備方法，其特征在于，所述金屬棒 材在進(jìn)行所述S10步驟前使用車(chē)床將表面的氧化皮車(chē)去。10. 權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的球形金屬粉末。
【文檔編號(hào)】B22F9/14GK105855560SQ201610370018
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】李?lèi)?ài)紅, 王駿, 楊金文
【申請(qǐng)人】廣州納聯(lián)材料科技有限公司