一种3D打印用钛粉及其制备方法和装置制造方法及图纸

一种3D打印用钛粉及其制备方法和装置，该制备方法包括：以废残钛为原料，预处理得到规定粒度的不规则形貌氢化脱氢钛粉；将氢化脱氢钛粉和氧化锆球放入高温球磨罐并置于旋转炉中高温球磨并持续稳定通入氩气，以改善氢化脱氢钛粉的表面形貌和粒度分布；关闭旋转炉的加热系统和旋转系统，并持续稳定通入氩气，氢化脱氢钛粉随炉冷却至室温后停止通气，将氢化脱氢钛粉与氧化锆球分离；对高温球磨后收集的氢化脱氢钛粉进行分级筛分，相邻筛网的筛孔尺寸相差≤15μm，只取相邻筛网之间的粉末；在设定温度下对筛分后的氢化脱氢钛粉进行真空干燥处理，干燥后的粉末真空封装保存。本发明专利技术还提供了采用上述制备方法的制备装置及制备的3D打印用钛粉。打印用钛粉。打印用钛粉。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印用钛粉及其制备方法和装置


[0001]本专利技术涉及粉末冶金及粉末制备技术，特别是一种利用废残钛制备3D打印用低成本钛粉的制备方法和装置。

技术介绍

[0002]钛元素在地壳中的含量排名前十，比铜多61倍，具有丰富的存储量，并且钛是一种密度低、比强度高、耐磨和耐腐蚀好、生物相容性优异的金属，应用潜力巨大，被广泛应用于航空航天、生物医疗、电子3C、石油化工等领域。然而，由于钛活性很高极易受到污染且属于难熔金属，采用现有技术加工困难，耗材耗时，尤其对于复杂零件的整体成形极其困难。同时，由于钛及钛合金的加工工艺较为独特，钛材的成品率较低，一般在50％左右，而制成成品零部件，其成品率仅为10％～20％。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种3D打印用钛粉及其制备方法和装置。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种3D打印用钛粉的制备方法，其中，包括以下步骤：
[0005]S100、以废残钛为原料，经过预处理，得到规定粒度的不规则形貌氢化脱氢钛粉；
[0006]S200、将所述氢化脱氢钛粉和氧化锆球放入高温球磨罐并置于旋转炉中，所述旋转炉带动所述氢化脱氢钛粉、氧化锆球和高温球磨罐发生相对运动，使所述氢化脱氢钛粉颗粒与氧化锆球及高温球磨罐之间相互摩擦碰撞，以改善所述氢化脱氢钛粉的表面形貌和粒度分布；在高温球磨过程中以设定速率持续稳定通入氩气；
[0007]S300、关闭所述旋转炉的加热系统和旋转系统，并持续稳定通入氩气，所述氢化脱氢钛粉随炉冷却至室温后，停止通气，将所述氢化脱氢钛粉与氧化锆球分离；
[0008]S400、对高温球磨后收集的所述氢化脱氢钛粉进行分级筛分，相邻筛网的筛孔尺寸相差≤15μm，只取相邻筛网之间的粉末；以及
[0009]S500、在设定温度下对筛分后的所述氢化脱氢钛粉进行真空干燥处理，干燥后的粉末真空封装保存，以用于3D打印制备钛制件。
[0010]上述的3D打印用钛粉的制备方法，其中，步骤S200中，对所述氢化脱氢钛粉进行高温球磨进一步包括：
[0011]S201、向所述旋转炉中持续稳定通入氩气，直至完全排出所述旋转炉的炉管和高温球磨罐中的空气，使所述氢化脱氢钛粉处于惰性气体保护环境中，并以设定速率持续稳定通入氩气；以及
[0012]S202、打开所述旋转炉的加热系统，以设定升温速率加热至设定温度，然后打开所述旋转炉的旋转系统，以设定转速在所述设定温度下对所述氢化脱氢钛粉恒温球磨至设定时间。
[0013]上述的3D打印用钛粉的制备方法，其中，步骤S100中的预处理进一步包括：
[0014]S101、清洗烘干，先后用除油剂及设定浓度的HCl和HF混合溶液清洗废残钛原料并烘干；
[0015]S102、氢化与还原除杂，将清洗烘干后的废残钛原料与钙、镁氢化物混合置于所述旋转炉中，升温至600
‑
800℃，保温设定时间，然后通入高纯氩气至0.1
‑
0.5MPa，保持5
‑
10h；
[0016]S103、破碎，将氢化与还原除杂后的物料清洗烘干，然后在惰性气体保护下进行机械破碎；
[0017]S104、脱氢，将机械破碎后的物料置于真空炉中进行脱氢处理，设定温度为600
‑
700℃，设定时间为5
‑
30h；以及
[0018]S105、二次破碎与筛分，将脱氢后的物料再次进行机械破碎，以使团聚的粉末被破碎，随后用振动筛筛选所需粒度的粉末。
[0019]上述的3D打印用钛粉的制备方法，其中，还包括在步骤S100之后，利用惰气脉冲红外热导法对不规则氢化脱氢钛粉的氧含量进行测定。
[0020]上述的3D打印用钛粉的制备方法，其中，步骤S200中，所述氧化锆球与所述氢化脱氢钛粉的质量比为0.5～2:1；所述氧化锆球直径分别为6mm和3mm，两种直径的所述氧化锆球比例为1:1；所述氩气的设定速率为1
‑
1.5L/min。
[0021]上述的3D打印用钛粉的制备方法，其中，步骤S200中，对所述氢化脱氢钛粉进行高温球磨时，所述旋转炉的设定升温速率为5
‑
10℃/min，设定温度为300
‑
600℃；所述旋转炉的设定转速为30
‑
60rpm，设定时间为5
‑
10h；所述氩气的设定速率为1
‑
1.5L/min。
[0022]上述的3D打印用钛粉的制备方法，其中，步骤S300中，持续稳定通入氩气的气体流量为1
‑
1.5L/min。
[0023]上述的3D打印用钛粉的制备方法，其中，步骤S500中，还包括在真空封装前取少量所述氢化脱氢钛粉进行测试，分别通过扫描电子显微镜、霍尔流速计及惰气脉冲红外热导法检测高温球磨后所述氢化脱氢钛粉的形貌、流动性和氧含量，并通过计算得到所述氢化脱氢钛粉的粉末氧增量。
[0024]为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种3D打印用钛粉的制备装置，其中，采用上述的3D打印用钛粉的制备方法制备3D打印用钛粉。
[0025]为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种3D打印用钛粉，其中，采用上述的3D打印用钛粉的制备方法制备。
[0026]本专利技术的技术效果在于：
[0027]本专利技术具有绿色、低成本、工艺简单且氧含量可控等优点，以钛废料为原料，通过清洗烘干
‑
氢化与还原除杂
‑
破碎
‑
脱氢
‑
二次破碎与筛分处理，得到规定粒度的不规则形貌氢化脱氢钛粉末；然后通过高温球磨工艺对其进行整形，得到满足3D打印用粉末要求的近球形钛粉，解决了现有技术中球形钛粉制备成本高、工艺和设备复杂等问题，同时也可应用于其它金属粉末的整形处理。
[0028]以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。
附图说明
[0029]图1为本专利技术一实施例的工作原理图；
[0030]图2为本专利技术一实施例的高温球磨罐示意图；
[0031]图3A为本专利技术实施例1制备的钛粉整形前扫描电镜照片；
[0032]图3B为本专利技术实施例1制备的钛粉整形后的扫描电镜照片。
[0033]其中，附图标记
[0034]1ꢀꢀ
旋转炉炉管
[0035]2ꢀꢀ
高温球磨罐
[0036]3ꢀꢀ
罐盖
[0037]4ꢀꢀ
通气孔
[0038]5ꢀꢀ
罐体
[0039]6ꢀꢀ
卡槽
[0040]7ꢀꢀ
待加工物料
具体实施方式
[0041]下面结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作具体的描述：
[0042]钛残料、废料的回收利用及钛制品近净成形技术成为节约资源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印用钛粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S100、以废残钛为原料，经过预处理，得到规定粒度的不规则形貌氢化脱氢钛粉；S200、将所述氢化脱氢钛粉和氧化锆球放入高温球磨罐并置于旋转炉中，所述旋转炉带动所述氢化脱氢钛粉、氧化锆球和高温球磨罐发生相对运动，使所述氢化脱氢钛粉颗粒与氧化锆球及高温球磨罐之间相互摩擦碰撞，以改善所述氢化脱氢钛粉的表面形貌和粒度分布；在高温球磨过程中以设定速率持续稳定通入氩气；S300、关闭所述旋转炉的加热系统和旋转系统，并持续稳定通入氩气，所述氢化脱氢钛粉随炉冷却至室温后，停止通气，将所述氢化脱氢钛粉与氧化锆球分离；S400、对高温球磨后收集的所述氢化脱氢钛粉进行分级筛分，相邻筛网的筛孔尺寸相差≤15μm，只取相邻筛网之间的粉末；以及S500、在设定温度下对筛分后的所述氢化脱氢钛粉进行真空干燥处理，干燥后的粉末真空封装保存，以用于3D打印制备钛制件。2.如权利要求1所述的3D打印用钛粉的制备方法，其特征在于，步骤S200中，对所述氢化脱氢钛粉进行高温球磨进一步包括：S201、向所述旋转炉中持续稳定通入氩气，直至完全排出所述旋转炉的炉管和高温球磨罐中的空气，使所述氢化脱氢钛粉处于惰性气体保护环境中，并以设定速率持续稳定通入氩气；以及S202、打开所述旋转炉的加热系统，以设定升温速率加热至设定温度，然后打开所述旋转炉的旋转系统，以设定转速在所述设定温度下对所述氢化脱氢钛粉恒温球磨至设定时间。3.如权利要求1或2所述的3D打印用钛粉的制备方法，其特征在于，步骤S100中的预处理进一步包括：S101、清洗烘干，先后用除油剂及设定浓度的HCl和HF混合溶液清洗废残钛原料并烘干；S102、氢化与还原除杂，将清洗烘干后的废残钛原料与钙、镁氢化物混合置于所述旋转炉中，升温至600
‑
800℃，保温设定时间，然后通入高纯氩气至0.1
‑
0.5MPa，保持5
‑
10h；S103、破碎，将氢化与还原除杂后的物料清洗烘干，然后在惰性气体保护下进行机械破碎；S104、脱氢，将机械破碎后的物料置于真空炉中进行脱氢处理，...

【专利技术属性】
技术研发人员：路新，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：