[發明專利]一種制備高球形度3D打印難熔金屬粉的裝置及方法

有效

• 申請號: 201710444480.4
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107052354B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 周秀鍇;董天順;李國祿;鄭曉東;李小兵;李亞龍
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰;趙鳳英

1.一種制備高球形度3D打印難熔金屬粉的裝置，其特征在于該裝置包括料斗、水冷銅棒、拉瓦爾噴管、水冷銅板、鎢棒、陶瓷管、密封室和熔料室，所述料斗、水冷銅棒、水冷銅板、鎢棒、陶瓷管和熔料室均置于密封室內，所述密封室的上部設有抽氣口，在抽氣口與密封室外壁之間安裝有過濾網，所述抽氣口與外部抽風系統連接；所述熔料室具有熔料腔，熔料室的外側包裹有保溫材料層，熔料室中部左右等高度分別安裝有鎢棒和水冷銅棒，鎢棒和水冷銅棒的測試端插入熔料腔內，鎢棒和水冷銅棒的接線端分別與外部等離子電源的負極和正極連接；熔煉室的底部分布有若干數量的拉瓦爾噴管安裝孔，通過拉瓦爾噴管安裝孔安裝拉瓦爾噴管，且拉瓦爾噴管的上部與熔料腔相聯通，所述拉瓦爾噴管包括收斂部、喉部和擴張部；熔料腔的上部設有密封板，在密封板上設有料斗和陶瓷管，所述陶瓷管通過軟管與外部氬氣瓶相連，所述料斗下端設有電磁閥門；在拉瓦爾噴管正下方的密封室內設有水冷銅板。

2.根據權利要求1所述的制備高球形度3D打印難熔金屬粉的裝置，其特征在于所述拉瓦爾噴管的數量為3-6個，拉瓦爾噴管喉部直徑為5~60 μm。

3.根據權利要求1所述的制備高球形度3D打印難熔金屬粉的裝置，其特征在于所述過濾網的網眼直徑為0.5~10μm。

4.一種制備高球形度3D打印難熔金屬粉的方法，該方法使用權利要求1-3任一所述的裝置，包括下述步驟：

S1、加料并連接裝置：將金屬料填充到料斗上，將水冷銅棒和鎢棒分別與外部等離子電源的正極和負極連接，陶瓷管連接外部氬氣瓶，水冷銅板、水冷銅棒與外部水源連接，抽氣口與外部抽風系統連，關閉密封室；

S2、準備放料：打開外部抽風系統，使密封室內保持穩定壓力為2~5MPa，然后通過陶瓷管通入氬氣，使熔料腔內保持1個大氣壓，打開外部等離子電源，待外部等離子電源放電并使氬氣電離后，打開電磁閥門進行放料，同時水冷銅板和水冷銅棒通水；

S3、熔融并霧化噴射：調節電磁閥門使金屬料在熔料腔內勻速熔化，熔融的液態金屬在密封室和熔料腔之間的高負壓作用下通過拉瓦爾噴管收斂部和喉部后進入擴張部；在擴張部，液態金屬流急速增加并霧化噴射到水冷銅板上；

S4、取料：熔煉結束后依次關閉電磁閥門、外部等離子電源、外部抽風系統、外部水源和外部氬氣瓶，打開密封室，取出金屬粉，即得到高球形度3D打印難熔金屬粉。

5.根據權利要求4所述的制備高球形度3D打印難熔金屬粉的方法，其特征在于所述金屬料為當量直徑為0.1-2cm的塊狀顆粒或粉末狀顆粒，金屬料為單一難熔金屬或多種難熔金屬的混合料。