[發明專利]3D打印用鈦合金粉末制備方法及激光選區熔化成型方法

有效

• 申請號: 202110386111.0
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN112792332B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 李玉發;唐洪奎;李鑫;馬寬;林敏;魏文輝
• 申請（專利權）人: 西安歐中材料科技有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王敏強

本發明公開了一種3D打印用鈦合金粉末制備方法，具體按照以下步驟實施：步驟1，采用超聲波振動篩分機，按照激光粒度：20μm≤D10≤30μm，38μm≤D50≤48μm，55μm≤D90≤65μm，對等離子旋轉電極鈦合金粉末進行篩分處理，得到P粉末；步驟2，采用旋風分離器，先分離氣霧化鈦合金粉末中粒徑＜15μm的粉末，然后采用超聲波振動篩分機，按照激光粒度：14μm≤D10≤20μm，30μm≤D50≤38μm，50μm≤D90≤60μm對氣霧化鈦合金粉末進行篩分，得到G粉末；步驟3，將步驟1得到的P粉末與步驟2得到的G粉末混合，得到3D打印用鈦合金粉末。本發明還公開了一種3D打印用鈦合金粉末激光選區熔化成型方法。

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，具體涉及一種3D打印用鈦合金粉末制備方法，還涉及一種3D打印用鈦合金粉末激光選區熔化成型方法。

背景技術

近年來，隨著3D打印產業的飛速發展，尤其采用金屬3D打印技術制造的大型復雜鈦合金結構件已經完成了在航空領域的工程化驗證，使金屬3D 打印技術的應用優勢更加明顯。作為金屬3D打印的關鍵原料，球形粉末的生產為3D打印產業鏈的核心，而鈦及鈦合金由于其特殊的化學性質，是制備難度最大的一種耗材粉末。目前，國內外能夠工業化批量生產球形鈦及鈦合金粉末的技術主要有等離子旋轉電極法、惰性氣體霧化法。

等離子旋轉電極制粉法是以金屬或合金制成自耗電極，其端面受電弧加熱而熔融為液體，通過電極高速旋轉的離心力將液體甩出并破碎為細小液滴，后冷凝為球形粉末的制粉方法。這種工藝制備的粉末顆粒球形度極高，表面光潔，流動性好，間隙元素含量與原始棒材接近。但由于電極動密封問題限制了轉速的提高，生產的鈦合金粉末粒度較粗，粒度分布區間相對集中。

氣體霧化法是借助高速氣流來擊碎金屬液流，只需克服液體金屬原子間的鍵合力就能使之分散。1990年德國ALD發表了無坩堝熔化霧化鈦及鈦合金粉末的專利，稱為EIGA（電極感應熔化氣體霧化）。接著日本住友采用相似的方法建立了年產60噸的氣體霧化裝置，并于1994年投入生產。從此，氣體霧化鈦及鈦合金粉末實現了小規模工業化生產。氣體霧化法生產鈦合金粉冷卻速度快，粉末顆粒相對較細，但冷卻過程中受氣液交互作用的影響，粉末會出現大量的衛星顆粒，空心粉，導致其流動性較差，這也直接影響著后續3D打印成型件的質量。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種3D打印用鈦合金粉末制備方法，解決等離子旋轉電極鈦合金粉末表觀質量好但整體粒度偏粗，氣霧化鈦合金粉末粒度較細但流動性、球形度較差的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種3D打印用鈦合金粉末制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，采用超聲波振動篩分機，按照激光粒度：20μm≤D10≤30μm，38μm≤D50≤48μm，55μm≤D90≤65μm，對等離子旋轉電極鈦合金粉末進行篩分處理，得到P粉末；

步驟2，采用旋風分離器，先分離氣霧化鈦合金粉末中粒徑＜15μm的粉末，然后采用超聲波振動篩分機，按照激光粒度：14μm≤D10≤20μm，30μm≤D50≤38μm，50μm≤D90≤60μm對氣霧化鈦合金粉末進行篩分，得到G粉末；

步驟3，將步驟1得到的P粉末與步驟2得到的G粉末混合，得到3D打印用鈦合金粉末。

本發明的技術方案，還具有以下特點：

進一步地，在所述步驟1中，超聲波振動篩分機的篩網目數為325目，得到粉末粒徑為15μm-53μm的鈦合金粉末。

進一步地，在所述步驟2中，旋風分離器的篩網目數為700目，超聲波振動篩分機的篩網目數為325目，得到粉末粒徑為15μm-53μm的鈦合金粉末。

進一步地，在所述步驟3中，按照質量百分比，G粉末：P粉末為9:1或8:2或7:3或6:4。