[發明專利]一種制備3D打印球形金屬粉末的雙噴嘴霧化裝置及方法

有效

• 申請號: 201611041807.5
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106378461B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 肖志瑜;余偉泳;關航健;高超峰;朱權利;張文
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

本發明公開了一種制備3D打印球形金屬粉末的雙噴嘴霧化裝置及方法；包括盛裝金屬熔液的漏包；銜接在漏包出口處的階梯導液管；在階梯導液管出口處下方依次設置有多個圓孔呈環狀分布而成的內噴嘴和一圓環形夾縫構成的外噴嘴；階梯導液管采用階梯狀漸縮導液管，其上端直徑為8mm～10mm，下端直徑為4mm～6mm；外噴嘴的直徑大于內噴嘴的直徑；內噴嘴為氣霧化噴嘴，其噴射頂角為10°～40°；這種結構布局在提高氣流速度的同時保持氣流速不發散，并使二次強烈破碎霧化效果更好，有利于提高粉末的球形度和增加細粉收得率。本裝置簡單實用，性價比高，霧化效果好，特別適合制造3D打印用微細球形粉末，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術領域，尤其涉及一種制備3D打印球形金屬粉末的雙噴嘴霧化裝置及方法。

背景技術

3D打印是一種快速成型技術，它是一種以3D數字模型文件為基礎，通過切片處理轉化為2D的截面組合，再通過逐層打印的方式構造物體的技術。近年來，3D打印制造技術發展迅速，受到世界各國的極大關注。開發制備適用于3D打印的微細球形金屬粉末十分必要，是3D打印的一個重要的瓶頸。3D打印用金屬粉末要求粉末必須具有球形度高、粉末粒度細、純凈度高以及流動性好等特點。目前國內高質量的微細球形金屬粉末的制備還處在實驗室研究階段，尚無法實現產業化生產，限制了國內3D打印制造技術的發展。

而氣體霧化法是目前生產金屬粉末的一種主要方法，其原理是：利用高速氣流沖擊金屬熔液將液體金屬破碎成細小的液滴并快速冷卻凝固，從而形成金屬粉末。氣霧化制粉技術生產效率高、成本低，是目前比較可行的高效制備球形粉末的技術。發達國家通過對氣霧化技術的不斷挖掘，不斷開發出如超聲、限制式、組合式等霧化技術，促進了制粉技術的快速發展。霧化噴嘴是氣體霧化法的核心技術，噴嘴控制著氣流對金屬液體的作用，使高速氣體的動能轉化為新生粉末表面能。因此，噴嘴的結構和組合形式決定了霧化效率和粉末的性能，對噴嘴結構和組合的改進及優化有利于提高氣霧化粉末的性能和質量，從而使用于3D打印的高質量微細球形金屬粉末的產業化生產成為可能。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單、成本低、霧化效果好的制備3D打印球形金屬粉末的雙噴嘴霧化裝置及方法，解決了現有技術制備的球形度差和細粉收得率低的缺點。

本發明通過下述技術方案實現：

一種制備3D打印球形金屬粉末的雙噴嘴霧化裝置，包括：用于盛裝金屬熔液的漏包4；銜接在漏包4出口處的階梯導液管1；

在階梯導液管1出口處的下方依次設置有多個圓孔呈環狀分布而成的內噴嘴2和一圓環形夾縫構成的外噴嘴3；所述外噴嘴3的圓環形夾縫寬度為0.5mm～1.0mm。

所述階梯導液管1采用階梯狀漸縮導液管，其上端直徑為8mm～10mm，下端直徑為4mm～6mm。

所述外噴嘴3的直徑大于內噴嘴2的直徑。

所述內噴嘴2為氣霧化噴嘴，其噴射頂角為10°～40°。

所述外噴嘴3為氣霧化噴嘴，其噴射頂角為45°～60°。

所述內噴嘴2和外噴嘴3的進口通入惰性氣體。

所述圓孔的孔徑為1.0～1.5mm。

一種3D打印球形金屬粉末的制備方法，其包括如下步驟：

金屬熔液經過階梯導液管1流入內噴嘴2形成的第一破碎區域，被高速氣流初步破碎成金屬液滴后繼續向下跌落；

當金屬液滴到達外噴嘴3形成的第二破碎區域時，被高速氣流再次打碎，使金屬液滴的粒徑進一步減小，金屬液滴繼續向下跌落并離開噴射區域后，冷卻凝固，便獲得球形金屬粉末。

本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：