[發明專利]等離子球化脫氧3D打印金屬粉體制備裝置

有效

• 申請號: 202110415580.0
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113134617B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 趙玉剛;趙國勇;劉廣新;孟建兵;張桂香;趙傳營;李偉;殷鳳仕;張海云;高躍武
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B22F9/14
• 分類號: B22F9/14;B22F1/065;B22F1/145;B22F1/142;B33Y70/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.等離子球化脫氧3D打印金屬粉體制備裝置，其特征在于：該裝置包括氣站、高壓精密送粉系統、高頻感應等離子體發生器、3D打印金屬粉體除氧冷凝室、粉末收集除塵系統；氣站包括：邊氣高壓氬氣瓶、中心氣高壓氬氣瓶、高壓氬氣瓶、邊氣氣閥、中心氣氣閥、高壓氬氣氣閥、邊氣氣管、中心氣氣管、高壓氬氣氣管、邊氣調節閥、中心氣調節閥、高壓氬氣調節閥；邊氣氣閥安裝在邊氣高壓氬氣瓶上，邊氣調節閥安裝在邊氣氣管上，邊氣氣管一端連接邊氣氣閥，另一端連接高頻感應等離子體發生器的邊氣入口；中心氣氣閥安裝在中心氣高壓氬氣瓶上，中心氣調節閥安裝在中心氣氣管上，中心氣氣管一端連接中心氣氣閥，另一端連接高頻感應等離子體發生器的中心氣入口；高壓氬氣氣閥安裝在高壓氬氣瓶上，高壓氬氣調節閥安裝在高壓氬氣氣管上，高壓氬氣氣管一端連接高壓氬氣氣閥，另一端連接高壓精密金屬粉末送粉器；高壓精密送粉系統包括：高壓精密金屬粉末送粉器、高壓精密金屬粉末送粉器儲料罐、高壓精密金屬粉末送粉器儲料罐蓋、金屬粉末混粉氣管；高壓精密金屬粉末送粉器安裝在高壓精密金屬粉末送粉器儲料罐底部，高壓精密金屬粉末送粉器儲料罐蓋安裝在高壓精密金屬粉末送粉器儲料罐上部；高壓精密金屬粉末送粉器通過金屬粉末混粉氣管與高頻感應等離子體發生器的載氣/粉末入口連接；高頻感應等離子體發生器包括：高頻感應線圈、高頻感應線圈繞管、邊氣入口、中心氣入口、載氣/粉末入口；高頻感應線圈繞于高頻感應線圈繞管上，載氣/粉末入口固定于高頻感應線圈繞管上部中心軸線位置，中心氣入口、邊氣入口依次從內到外布置；高頻感應等離子體發生器安裝在3D打印金屬粉體除氧冷凝室外部頂端；所述3D打印金屬粉體除氧冷凝室包括：3D打印金屬粉體除氧冷凝室殼體夾層冷卻水出口、3D打印金屬粉體除氧冷凝室殼體、3D打印金屬粉體除氧冷凝室殼體夾層冷卻水入口、3D打印金屬粉體收集器一、環形除氧氣體噴管、環形冷卻氣噴管；環形除氧氣體噴管和環形冷卻氣噴管位于3D打印金屬粉體除氧冷凝室殼體內部的等離子體炬下方；環形除氧氣體噴管位于環形冷卻氣噴管的上方；3D打印金屬粉體除氧冷凝室殼體夾層冷卻水出口位于3D打印金屬粉體除氧冷凝室殼體上部，3D打印金屬粉體除氧冷凝室殼體夾層冷卻水入口位于3D打印金屬粉體除氧冷凝室殼體下部；3D打印金屬粉體收集器一安裝于3D打印金屬粉體除氧冷凝室殼體最下端；粉末收集除塵系統包括：除塵室、濾網、3D打印金屬粉體收集器二、抽風管、風機、一氧化碳燃燒裝置；除塵室通過抽風除塵管與3D打印金屬粉體除氧冷凝室連接；濾網位于除塵室內部上端；3D打印金屬粉體收集器二安裝于除塵室最下端；風機通過抽風管與除塵室上端連接；一氧化碳燃燒裝置安裝于風機的排風口；該裝置采用高頻感應等離子體將粒徑大小基本一致的外形不規則金屬粉末顆粒加熱熔融形成金屬微液滴，在金屬微液滴下落的過程中用一氧化碳氣體對其進行噴射，使得金屬微液滴中的氧原子與一氧化碳分子產生化學反應生成二氧化碳，從而減少金屬微液滴中氧的含量，再經快速冷凝生成粒徑基本一致的3D打印金屬粉體；3D打印金屬粉體除氧冷凝室殼體（39）為雙層結構，且內部通有冷卻水。

2.根據權利要求1所述的一種等離子球化脫氧3D打印金屬粉體制備裝置，其特征在于：接通高頻感應等離子體發生器（29）電源建立穩定的等離子體炬（35），調節高壓精密金屬粉末送粉器（18）送粉速度將粒徑一致的外形不規則金屬粉末（21）送入等離子體炬（35）加熱熔融，使其變為熔融態球形金屬顆粒（36）；通過環形除氧氣體噴管（42）噴出一氧化碳氣體，使得熔融態球形金屬顆粒（36）中含有的氧元素與一氧化碳氣體產生化學反應，生成二氧化碳氣體，從而降低熔融態球形金屬顆粒（36）的氧含量；通過環形冷卻氣噴管（24）噴出的冷卻氣體對熔融態球形金屬顆粒（36）進行快速冷凝，形成粒徑一致的球形3D打印金屬粉體（4）；通過安裝于風機（2）出口的一氧化碳燃燒裝置（43）將未參與除氧化學反應的一氧化碳燃燒，避免直接排入大氣。