[發明專利]一種3D打印用鈦合金粉末的制備方法

在審

• 申請號: 201911191834.4
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110919014A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 沈寶祥
• 申請（專利權）人: 安徽中體新材料科技有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 夏允峰

本發明提供了一種3D打印用鈦合金粉末的制備方法，包括以下步驟：S1、將鈦合金熔煉加工為直徑為50?55毫米，一端為錐形的電極棒；S2、熔煉室和霧化室抽真空，并充入氬氣，將電極棒的錐形尖端送入熔煉室，控制其旋轉速度為8?10r/min；S3、將電極棒勻速送入至第一感應線圈中，以50?60kW的功率驅動感應線圈使電極棒熔解，在錐形尖端處形成液滴并滴入霧化室；S4、通過緊耦合氣霧化噴嘴將金屬液滴霧化為粉末顆粒，霧化壓力控制在6?10MPa；S5、在霧化室設置感應線圈并啟動第二感應線圈對粉末顆粒進行加熱；S6、收集凝固后的粉末顆粒，得到3D打印用鈦合金粉末。本3D打印用鈦合金粉末的制備方法，能夠在顆粒的凝固時間小于球化時間時，提高其凝固時間，增加成球機會。

技術領域

本發明涉及鈦合金粉末制備技術領域，尤其涉及一種3D打印用鈦合金粉末的制備方法。

背景技術

作為金屬3D打印的主要耗材，金屬粉末對打印產品的質量有著至關重要的影響，航空航天、國防、醫療等領域精密復雜零件的3D打印對粉末性能，如粒度、形貌和純凈度等有著較高的要求。

目前，制備金屬3D打印粉體材料的主要方法有：二流霧化法、離心霧化法、球化法等。其中，氣霧化法包括EIGA法。該技術通過感應線圈將緩慢旋轉的電極棒材料熔化并通過控制熔化參數形成細小液流(液流不需要接觸水冷坩堝和導流管)，當合金液流流經霧化噴嘴時，液流被霧化噴嘴產生的高速脈沖氣流擊碎并凝固形成微細粉末顆粒。由于不與水冷坩堝和導流管接觸，材料不會發生污染，EIGA技術從理論上來說適合制備活性材料粉末，幾乎可以制備任何合金材料。EIGA技術優點是能耗較低，其不足之處是霧化效率及細粉收得率比VIGA法低。

在使用EIGA進行鈦合金粉末的制備時，如果霧化的顆粒球化時間小于凝固時間，凝固時間較長，顆粒球形度便會降低，顆粒越大，球形度越低；反之，球化時間大于凝固時間，凝固時間短，霧化的金屬液滴在未充分球化前就已經凝固，成球機會下降，導致不規則顆粒增多。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題是提供一種3D打印用鈦合金粉末的制備方法，能夠在顆粒的凝固時間小于球化時間時，提高其凝固時間，增加成球機會。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種3D打印用鈦合金粉末的制備方法，包括以下步驟：

S1、將鈦合金熔煉加工為直徑為50-55毫米，一端為錐形的電極棒；

S2、熔煉室和霧化室抽真空，并充入氬氣，將電極棒的錐形尖端送入熔煉室，控制其旋轉速度為8-10r/min；

S3、將電極棒勻速送入至第一感應線圈中，以50-60kW的功率驅動感應線圈使電極棒熔解，在錐形尖端處形成液滴并滴入霧化室；

S4、通過緊耦合氣霧化噴嘴將金屬液滴霧化為粉末顆粒，霧化壓力控制在6-10MPa；

S5、在霧化室設置感應線圈并啟動第二感應線圈對粉末顆粒進行加熱；

S6、收集凝固后的粉末顆粒，得到3D打印用鈦合金粉末。

優選的，所述第二感應線圈為中頻感應線圈。

優選的，所述為緊耦合氣霧化噴嘴為雙側對稱切向進氣拉瓦爾式環縫緊耦合噴嘴。

優選的，在所述S6之后，還包括篩分：

按照不同的粒徑等級將3D打印用鈦合金粉末進行篩分，并使用惰性氣體進行封裝。

優選的，所述熔煉室和霧化室真空度小于3.5X10-3Pa。