[發(fā)明專利]一種高活性金屬超細粉末制備裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611224820.4
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106694894A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王海波;高勝東;孔令鴻;高玉來
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳微納增材技術(shù)有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印增材制造領(lǐng)域以及粉末冶金領(lǐng)域，具體涉及一種高活性金屬超細粉末制備裝置及方法。

背景技術(shù)

金屬粉末作為一類重要的工業(yè)原料，在冶金、能源、電子、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用日益擴大。尤其是隨著3D打印技術(shù)的迅猛發(fā)展，制造領(lǐng)域?qū)饘俜勰┑男枨蟾鼮槠惹校c此同時，對金屬粉末的性能要求也不斷提高。高性能的金屬粉末具有粒度范圍窄、純度高、成本低等特點。窄粒度可以保證熔融的金屬顆粒保持基本相同的狀態(tài)，否則，太大的顆粒在打印時已處于固態(tài)，太小的顆粒則早已蒸發(fā)；高純度不僅影響金屬成形部件的質(zhì)量，還有助于保證成形過程的可靠性和穩(wěn)定性；低成本有利于應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，推動工業(yè)領(lǐng)域的規(guī)劃化生產(chǎn)。高性能的金屬粉末需要采用先進的制備技術(shù)才能獲得。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)金屬粉末的傳統(tǒng)方式是霧化法，制備出的常規(guī)金屬粉末粒徑范圍大，必須經(jīng)過多次篩分及檢驗才能得到所需的粒徑，生產(chǎn)效率極低，且粉末球形度不佳；制備高活性金屬粉末，則很難獲得純凈的產(chǎn)物。致使大量高性能金屬粉末依賴進口，嚴重制約國內(nèi)金屬3D打印增材制造行業(yè)的發(fā)展。

為適應(yīng)新形勢的需要，助力3D打印增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，研發(fā)新型制粉技術(shù)，提高金屬粉末的制備水平及工藝具有重要的現(xiàn)實意義。本發(fā)明針對高活性金屬粉末易被氧化、污染的特點，提供一種新型的金屬粉末制備裝置及方法，可獲得性能優(yōu)異的金屬粉末。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的其中一個目的是提出一種高活性金屬超細粉末制備裝置及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的金屬粉末粒徑不均的技術(shù)問題。本發(fā)明提供的諸多技術(shù)方案中的優(yōu)選技術(shù)方案所能產(chǎn)生的諸多技術(shù)效果(生產(chǎn)成本較高、金屬粉末粒度分布不均勻等)詳見下文闡述。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：一種高活性金屬超細粉末制備裝置，包括壓力容器體以及制粉系統(tǒng)，所述制粉系統(tǒng)包括金屬放置部，所述金屬放置部用于放置金屬棒料，所述金屬放置部外側(cè)壁設(shè)置有加熱裝置，所述金屬放置部下端對向設(shè)置有至少兩個超聲波發(fā)射極，所述超聲波發(fā)射極可發(fā)射頻率相同、方向相反的超聲波。

優(yōu)選地，所述超聲波發(fā)射極穿過所述壓力容器體的側(cè)壁對向設(shè)置、軸線重合；所述超聲波發(fā)射極平面之間的距離調(diào)至半個聲波波長的整數(shù)倍。

優(yōu)選地，所述制粉系統(tǒng)還包括活塞桿、設(shè)置于所述壓力容器體上端的裝料倉、設(shè)置于所述裝料倉上端的氣缸，所述活塞桿一端置于所述裝料倉內(nèi)，另一端置于所述氣缸內(nèi)。

優(yōu)選地，所述活塞桿上設(shè)置有用于固定所述金屬棒料的固定部。

優(yōu)選地，所述活塞桿與所述金屬放置部之間設(shè)置有連接桿，所述連接桿上設(shè)置有用于固定所述金屬棒料的固定部。

優(yōu)選地，所述金屬棒料底部為倒錐體，所述加熱裝置設(shè)置于所述金屬棒料倒錐體的外側(cè)壁。

優(yōu)選地，所述加熱裝置為感應(yīng)線圈。

優(yōu)選地，所述壓力容器體包括上爐腔和下爐腔，所述下爐腔為倒錐體。

優(yōu)選地，所述壓力容器體底部設(shè)置有集粉罐，所述集粉罐與所述爐腔之間設(shè)置有球閥。

優(yōu)選地，所述壓力容器體與所述裝料倉之間通過密封蓋板密封，實現(xiàn)裝料倉內(nèi)完成換料的連續(xù)生產(chǎn)。

優(yōu)選地，還包括對壓力容器體進行抽真空處理的抽真空裝置，所述抽真空裝置與所述壓力容器體連接。

優(yōu)選地，所述抽真空裝置包括機械泵、羅茨泵。

優(yōu)選地，還包括向壓力容器體內(nèi)充入惰性氣體的氣路。

優(yōu)選地，所述惰性氣體為純度在99.999％以上的高純氣體，所述惰性氣體為高純Ar氣或高純N₂，所述惰性氣體充入量為0.6～1.2MPa

本發(fā)明還提供了一種金屬粉末制備方法，所述方法應(yīng)用于權(quán)利要求1至13任一項所述的高活性金屬超細粉末制備裝置，包括：

S10、將金屬棒料放置于裝料倉內(nèi)；

S20、通過活塞桿將金屬棒料推入壓力容器體內(nèi)；

S30、通過氣路向壓力容器體充入惰性氣體；

S40、通過加熱裝置將金屬棒料熔化為金屬熔液；

S50、通過超聲波發(fā)射極發(fā)射頻率相同、方向相反的超聲波，形成超聲駐波場，在駐波場壓力結(jié)點位置將金屬熔滴破碎分散。

優(yōu)選地，在步驟S20前還包括使用機械泵、羅茨泵對爐腔抽真空至6.63×10^-1Pa。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實施例至少可以產(chǎn)生如下技術(shù)效果：