[發明專利]氣霧化連續制備3D打印用鈦或鈦合金粉末的裝置及方法

有效

• 申請號: 201711450429.0
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN107900366B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 張少明;賀會軍;胡強;趙新明;鄭明月;劉英杰;張金輝;朱學新
• 申請（專利權）人: 北京康普錫威科技有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B33Y70/00
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

1.一種氣霧化連續制備3D打印用鈦或鈦合金粉末的裝置，其特征在于，所述裝置自上而下包括霧化噴盤固定頂板、霧化噴盤、電磁屏蔽環以及高頻感應線圈；其中，所述霧化噴盤和霧化噴盤固定頂板通過固定螺栓；所述霧化噴盤固定頂板及霧化噴盤中心位置設有鈦或鈦合金絲材連續輸送給進孔；所述霧化噴盤與電磁屏蔽環以所述輸送給進孔軸心同軸安裝；所述霧化噴盤包括主霧化氣流噴口和輔助保護氣流噴口；經所述主霧化氣流噴口噴出的霧化氣流在所述絲材上匯聚形成霧化中心，所述霧化中心與主霧化氣流噴口的連線構成與軸線夾角為α的圓錐面；所述霧化中心與所述高頻感應線圈加熱絲材端部形成的熔化中心重合；其中，沿霧化噴盤的水平方向上，所述高頻感應線圈位于所述輔助保護氣流噴口的外側。

2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電磁屏蔽環為中空水冷銅制屏蔽環，所述高頻感應線圈為中空水冷銅制線圈。

3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述噴盤主霧化氣流噴口為環縫布置，噴口縫的寬度為0.4-2mm，環縫所在內圓直徑為12-30mm，且所述夾角為α＝10-50°。

4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述噴盤輔助保護氣流噴口為環孔布置，環孔的個數為4-36個，孔的直徑為0.1-2mm，環孔所在圓的直徑為20-35mm，且其中心噴射線與所述絲材軸線的夾角為β＝0-10°。

5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，以噴盤主霧化氣流噴口的水平高度為基準，所述噴盤輔助保護氣流噴口的高度范圍為±4mm。

6.一種采用權利要求1-5任意一項所述的裝置氣霧化連續制備3D打印用鈦或鈦合金粉末的方法，所述方法包括如下步驟：

S1：送絲準備：選取預制備的鈦或鈦合金絲材，自上而下依次穿過霧化噴盤固定頂板、霧化噴盤、電磁屏蔽環到達高頻感應線圈中心位置，并使鈦絲垂直向下，鈦絲由送絲裝備實時給進；

S2：霧化裝置準備：設置噴盤主霧化氣流噴口與噴盤輔助保護氣流噴口在同一水平高度；并對整套霧化設備抽真空，設備內部壓強為2.0×10^-3Pa，后沖入保護氬氣，設備內部壓強為0.04MPa，然后重復以上操作一次；開啟電磁屏蔽環系統冷卻水，開啟高頻感應線圈系統冷卻水；

S3：熔融霧化：開啟高頻感應電源，熔化高頻感應線圈中心位置的鈦或鈦合金絲材，鈦液流過熱度達到300-350k時開啟霧化噴盤進行霧化，主霧化氣流壓強設置為2-8MPa，輔助保護氣流壓強設置為0.5-5MPa；控制送絲裝備的給進速度進行連續霧化制備；

S4：在霧化室下方收集制備得到的3D打印用鈦或鈦合金粉末。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述鈦或鈦合金絲材的直徑為0.1-6mm。

8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述給進速度為1-100mm/s。

9.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述主霧化氣流壓強為4MPa；所述輔助保護氣流壓強為4MPa。

10.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述霧化采用的氣體為氬氣或氦氣。