[發明專利]鈦或鈦合金粉末的制備裝置、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201811613318.1
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109513945A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 張少明;王志剛;劉希學;胡強;溫余苗;林剛;趙新明;劉英杰;劉建;賀寶
• 申請（專利權）人: 北京康普錫威科技有限公司
• 主分類號: B22F9/14
• 分類號: B22F9/14;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

本發明實施例公開了一種鈦或鈦合金粉末的制備裝置、制備方法及其應用，包括霧化噴盤固定頂板、霧化噴盤；霧化噴盤固定頂板與霧化噴盤同軸設置；正極鈦或鈦合金絲電極、負極鈦或鈦合金絲電極于輸送給進孔的出口端接觸構成熔化中心，霧化噴盤具有主霧化氣流噴口以及輔助保護氣流噴口；經主霧化氣流噴口噴出的霧化氣流在輸送給進孔的出口端匯聚形成霧化中心，霧化中心與熔化中心重合。本發明實施例采用熔化裝置與霧化裝置緊耦合設計(熔化中心與霧化中心重合)，實現了液滴產生與霧化過程瞬間同步進行，最大限度的降低鈦金屬液從熔化狀態到霧化狀態的熱損失，保證了鈦或鈦合金液霧化的過熱度，實現鈦或鈦合金霧化粉末具有更高細粉收得率、更窄粒度分布的優勢。

技術領域

本發明實施例涉及粉末冶金技術領域，特別涉及一種鈦或鈦合金粉末的制備裝置、制備方法及其應用。

背景技術

目前3D打印技術越來越多的在航空、航天、醫療等領域得到了工業化應用推廣。鈦或鈦合金憑借自身具有低密度、高比強度、高耐熱性能等性能優勢，廣泛用于航空、航天及冶金、輕工、醫療等領域。利用3D打印技術，可以有效的解決鈦或鈦合金機械加工困難的問題。然而，3D打印技術要求粉末具有高球形度、窄粒度分布、低氧含量、流動性好等技術指標。目前，3D打印用球形鈦或鈦合金粉末的制備方法主要包括等離子火炬霧化法、電極感應熔化氣霧化法、等離子旋轉電極法、和高頻感應熔化金屬絲、電弧熔絲法等。

專利US 5707419公開了一種等離子火炬霧化制備技術，該技術制備的粉末粒度分布較窄，D50為40μm。但其生產效率很低，加上其設備昂貴、能耗大等問題，無法實現大規模的產業化應用；德國ALD公司專利DE4102101A1公開了一種電極感應熔化氣霧化制備技術，采用無坩堝技術，有效地解決了傳統坩堝熔煉鈦合金過程中原料污染等問題，制備的粉末球形度好，但其連續化生產效率低，制備的粉末粒度分布偏粗(D50約為150μm)，不適用于高端精密3D打印制造要求；美國專利US 5147448公開了一種離子旋轉電極制備方法，該方法制備的鈦或鈦合金粉末純凈度高，無污染、含氧量低、球形度高、粒度分布窄。但其仍存在連續化生產效率差、制備粉末粒度粗(75-200μm)，生產成本高的問題。專利CN104475744A公開了一種高頻感應熔化金屬絲氣霧化法制備球形鈦或鈦合金粉末技術，其霧化效果不佳，粉末粒度為30-100μm，細粉收得率較低。采用非限制式霧化方式，氣流能量損失較大，成本高。專利CN 107282936 A公開了一種電弧熔絲法制備金屬粉末技術，其霧化制備的金屬粉末粒度分布不集中(5-300μm)，成產效率低。同時，為了獲得粒度更細的金屬粉末，需要保證噴射氣體高壓力、大流量才能實現，在制備鈦合金粉末時，惰性氣體的消耗量極大，且不能循環利用，生產成本高，不利于工業化應用推廣。專利CN 107900366 A、CN 107900367 A公開的技術方案制備的鈦合金粉粒度分布較為理想，但依然存在噴射用惰性氣體因需滿足高壓力、大流量導致的惰性氣體消耗量大、生產成本高的問題，限制其產業化推廣。

綜上所述，本領域技術人員亟需提供一種球形度好、粒度分布集中、制粉效率高、生產成本低的鈦或鈦合金粉末的制備裝置及其制備工藝。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種鈦或鈦合金粉末的制備裝置、制備方法及其應用，使得鈦或鈦合金粉末的球形度好、粒度分布集，且其制粉效率高，生產成本大幅度下降。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供了一種鈦或鈦合金粉末的制備裝置，包括霧化噴盤固定頂板、霧化噴盤、正極鈦或鈦合金絲電極、負極鈦或鈦合金絲電極；霧化噴盤固定頂板與所述霧化噴盤同軸設置，霧化噴盤固定頂板和霧化噴盤上設有用于輸送正極鈦或鈦合金絲電極、負極鈦或鈦合金絲電極的輸送給進孔；正極鈦或鈦合金絲電極、負極鈦或鈦合金絲電極于輸送給進孔的出口端接觸構成熔化中心，霧化噴盤具有主霧化氣流噴口以及輔助保護氣流噴口；經主霧化氣流噴口噴出的霧化氣流在輸送給進孔的出口端匯聚形成霧化中心，霧化中心與熔化中心重合。

本發明的實施例還提供了一種采用上述鈦或鈦合金粉末的制備裝置制備鈦或鈦合金粉末的方法，該方法包括如下步驟：