一种3D打印回收金属粉末的再生方法技术

一种3D打印回收金属粉末的再生方法，它涉及金属粉末回收处理再利用的方法，它是要解决现有的3D打印金属粉末回收后不能再利用的技术问题。本方法：一、将回收的3D打印成型后废弃的金属粉末筛分；二、等离子体处理；三、筛分；四、退火。经本发明专利技术处理的金属粉末与未经处理的废弃粉末相比，流动性提高20％；球形度由初始的不足85％提高到90％以上；同时粉末含氧量可降低到980ppm以下，杂质去除率到达90％以上，使得粉末可以再次用于3D打印成型，将原料的利用率提高到90％以上。可用于3D打印领域。

A recycling method of metal powder for 3D printing

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印回收金属粉末的再生方法
本专利技术涉及金属粉末回收处理再利用的方法，属于增材制造领域。
技术介绍
增材制造技术，又称为3D打印技术。目前金属材料3D打印主要采用选区激光熔化成型技术(SLM)和电子束熔融成型技术(EBM)等。3D打印用金属粉末除需具备良好的可塑性外，还必须满足粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。一般要求金属粉末为球形，粒径20～150μm之间，松装密度尽量大。因此3D打印用金属用原料粉末的价格通常较高。原料粉末经过一次送粉及成型循环后，剩余的粉末性质发生了改变，如粉末颗粒的圆度、粒度分布、流动性、休止角、松装密度、振实密度等均发生明显变化，随着循环次数的增加，球形粉末颗粒的形状变得越来越不规则，并且粉末颗粒表面变得粗糙；同时粉末的粒度分布变大、粉末氧含量明显升高；粉末的松装密度和振实密度降低；粉末休止角、崩溃角、平板角随循环次数增加也出现减小。利用循环的金属粉末再次进行3D打印成型，会严重影响成型件的性能，如成型件氧含量升高，成型件孔隙率升高，形成一些不规则缺陷，最终导致成型件力学性能下降而影响其使用性能。因此在实际生产中，很少使用经过循环多次的粉末进行3D打印，这就造成原料金属粉末的严重浪费，粉末原料的利用率一般不足90％。而目前尚无有效的对3D打印后回收的金属粉末进行再生的方法。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的3D打印金属粉末回收后不能再利用的技术问题，而提供一种对3D打印后回收的金属粉末进行再生的方法，使再生的金属粉末重新用于3D打印，提高金属粉末的利用率。本专利技术的3D打印回收金属粉末的再生方法，按以下步骤进行：一、废弃金属粉末收集、筛分：将回收的3D打印成型后废弃的金属粉末用筛分机进行筛分去除大颗粒，其中筛分机筛网目数为100～325目，筛分时间为30～60min；二、等离子体处理：将步骤一筛分后的金属粉末输送到等离子体球化处理设备中，其中输送粉量为0.5～1kg/h，在等离子体离子体发生器的功率为10～50kW、等离子体发生器内部的氩气流速为0.5～2.5m3/h、系统压力为0.2～0.5Pa的条件下进行整形及纯化处理；三、筛分：在真空或者气氛保护环境下，将步骤二处理后的金属粉末用筛分机进行筛分去除大颗粒，其中筛分机的筛网目数100～325目，筛分时间为30～60min；四、退火：将步骤三处理后的金属粉末放入真空退火炉中进行退火，消除在粉末表面的热应力并提高流动性，完成3D打印回收金属粉末的再生；完成再生后的金属粉末在真空或气氛保护环境下保存。本专利技术利用等离子体炬对3D打印成型后的剩余废弃原料粉末进行整形处理，使金属粉末表面变得光滑、球形度提高，粒径分布更加均匀，进而提高粉末的流动性，并在对粉末进行整形的同时降低金属粉末含氧量及其他非金属夹杂，提高纯度。经本专利技术处理的金属粉末与未经处理的废弃粉末相比，流动性提高20％；球形度由初始的不足85％提高到90％以上；同时粉末含氧量可降低到980ppm以下，杂质去除率到达90％以上，使得粉末可以再次用于3D打印成型，将原料的利用率提高到90％以上。同时本专利技术的方法工序简单、效率高、成本低廉。再生后的金属粉末氧含量低、球形度高、粒度均匀、缺陷少、流动性好，再次满足3D打印成型的使用要求，可用于3D打印领域，降低金属3D打印成本。附图说明图1是实施例1步骤一中回收的3D打印成型后废弃的TA1钛合金粉末的扫描电镜照片；图2是实施例1经步骤四得到的TA1钛合金粉末的扫描电镜照片。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的一种3D打印回收金属粉末的再生方法，按以下步骤进行：一、废弃金属粉末收集、筛分：将回收的3D打印成型后废弃的金属粉末用筛分机进行筛分去除大颗粒，其中筛分机筛网目数为100～325目，筛分时间为30～60min；二、等离子体处理：将步骤一筛分后的金属粉末输送到等离子体球化处理设备中，其中输送粉量为0.5～1kg/h，在等离子体离子体发生器的功率为10～50kW、等离子体发生器内部的氩气流速为0.5～2.5m3/h、系统压力为0.2～0.5Pa的条件下进行整形及纯化处理；三、筛分：在真空或者气氛保护环境下，将步骤二处理后的金属粉末用筛分机进行筛分去除大颗粒，其中筛分机的筛网目数100～325目，筛分时间为30～60min；四、退火：将步骤三处理后的金属粉末放入真空退火炉中进行退火，消除在粉末表面的热应力并提高流动性，完成3D打印回收金属粉末的再生；完成再生后的金属粉末在真空或气氛保护环境下保存。本实施方式的再生后的金属粉末在真空或气氛保护环境下保存。经本实施方式处理的金属粉末与未经处理的废弃粉末相比，流动性提高20％；球形度由初始的不足85％提高到90％以上；同时粉末含氧量可降低到980ppm以下，杂质去除率到达90％以上，使得粉末可以再次用于3D打印成型，将原料的利用率提高到90％以上。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述的金属粉末为钛合金粉末、铝合金、不锈钢粉末、铁粉、镍基合金、铜合金、钨合金、钨或钼合金；其他与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是所述的钛合金为TA1、TA15、TC21、TB8、TA18或Ti45Nb。其他与具体实施方式二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二不同的是所述的不锈钢为304或316。其他与具体实施方式二相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二不同的是所述的镍基合金为718、625或690。其他与具体实施方式二相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二不同的是所述的钨合金为W90Ni10。其他与具体实施方式二相同。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式二不同的是所述的铝合金为AlSi20或AlSi10Mg。其他与具体实施方式二相同。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中所述的等离子体发生器为直流电弧等离子体设备、高频感应等离子体处理设备或射频等离子体发生器。其他与具体实施方式一至七之一相同。具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤四中钛合金粉末的退火方法：在温度为700～900℃的条件下保温1～2小时，然后随炉冷却。其他与具体实施方式一至八之一相同。具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤四中铝合金粉末的退火方法：在温度为350～450℃的条件下保温1～2小时，然后随炉冷却。其他与具体实施方式一至八之一相同。具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤四中不锈钢粉末的退火方法：在温度为900～1000℃的条件下保温1～2小时，然后随炉冷却。其他与具体实施方式一至八之一相同。具体实施方式十二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印回收金属粉末的再生方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：/n一、废弃金属粉末收集、筛分：在真空或者气氛保护环境下，将回收的3D打印成型后废弃的金属粉末用筛分机进行筛分去除大颗粒，其中筛分机筛网目数为100～325目，筛分时间为30～60min；/n二、等离子体处理：将步骤一筛分后的金属粉末输送到等离子体球化处理设备中，其中输送粉量为0.5～1kg/h，在等离子体离子体发生器的功率为10～50kW、等离子体发生器内部的氩气流速为0.5～2.5m

【技术特征摘要】
1.一种3D打印回收金属粉末的再生方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、废弃金属粉末收集、筛分：在真空或者气氛保护环境下，将回收的3D打印成型后废弃的金属粉末用筛分机进行筛分去除大颗粒，其中筛分机筛网目数为100～325目，筛分时间为30～60min；
二、等离子体处理：将步骤一筛分后的金属粉末输送到等离子体球化处理设备中，其中输送粉量为0.5～1kg/h，在等离子体离子体发生器的功率为10～50kW、等离子体发生器内部的氩气流速为0.5～2.5m3/h、系统压力为0.2～0.5Pa的条件下进行整形及纯化处理；
三、筛分：在真空或者气氛保护环境下，将步骤二处理后的金属粉末用筛分机进行筛分去除大颗粒，其中筛分机的筛网目数100～325目，筛分时间为30～60min；
四、退火：将步骤三处理后的金属粉末放入真空退火炉中进行退火，完成3D打印回收金属粉末的再生。


2.根据权利要求1所述的一种3D打印回收金属粉末的再生方法，其特征在于步骤一中所述的金属粉末为钛合金粉末、铝合金、不锈钢粉末、铁粉、镍基合金、铜合金、钨合金、钨或钼合金。


3.根据权利要求2所述的一种3D打印回收金属粉末的再生方法，其特征在于所述的钛合金为TA1、TA15、TC21、TB8、TA18或Ti45Nb。


4.根据权利要求2所述的一种3D打印回收金属粉末的再生方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋美慧，张晓臣，张煜，李岩，李艳春，张伟君，张玉婷，
申请(专利权)人：黑龙江省科学院高技术研究院，
类型：发明
国别省市：黑龙;23