一种低熔点球形金属粉末的制备方法技术

本发明专利技术属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种低熔点球形金属粉末的制备方法。该方法包括对低熔点的金属粉末进行前处理，得到预处理粉末；所述预处理粉末的粒径为15

【技术实现步骤摘要】
一种低熔点球形金属粉末的制备方法


[0001]本专利技术属于金属材料制备
，具体涉及一种低熔点球形金属粉末的制备方法。

技术介绍

[0002]金属3D打印在工业界应用广泛作为一种颠覆性技术，包括航空航天、生物医药以及汽车等一系列领域。通过金属的增材制造，增强了设计的自由度和制造的灵活性，可以实现复杂形貌和定制化生产，从而缩短产品上市时间。金属3D打印领域粉末的球形度对零件的尺寸精度、表面质量以及零件的密度和组织均匀性都有着重要的影响，目前在此领域一般选择球形或者近球形的金属粉末作为原料使用。
[0003]目前，在金属3D打印领域使用的近球形金属粉末生产的工艺方法有水雾化、氮气气雾化或真空气雾化和等离子旋转炼极等制备，然而这些方法制备的成本相对较高尤其是对活性金属来说无疑是增加了生产成本同时也限制了金属3D打印行业的发展。已经有报道通过采用等离子炬的方法将非球形粉末制备成球形粉末的报道但是成本仍然很高。综上所述，目前金属3D打印用的球形金属粉末成本偏高，无形中增加了金属3D打印的成本，需要在此方面开发具有降低原材料成本的球形粉末的制粉技术。

技术实现思路

[0004]现有技术中存在的技术问题是针对目前3D打印领域制备球形金属粉末成本偏高，需要在此方面开发具有降低原材料成本的制粉技术。目的是一种感应熔化获取低熔点金属球形粉末的方法，其得到低熔点合金粉末具有球形度好、粒径分布均匀、成本较低可用于金属3D打印领域，作为航空航天、生物医学材料。
[0005]为了解决上述存在的技术问题，本专利技术提供一种低熔点球形金属粉末的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S1：对低熔点的金属粉末进行前处理，得到预处理粉末；所述预处理粉末的粒径为15
‑
300μm；
[0007]S2：将所述预处理粉末通过感应线圈进行感应加热，得到球形金属颗粒；所述感应加热的功率为25
‑
35kW，输入电流为30
‑
50A，电压为350
‑
400V，震荡频率为30000
‑
100000Hz，通电时间为10
‑
20min；
[0008]S3：将所述金属颗粒分离后得到所述低熔点球形金属粉末。
[0009]优选的，所述步骤S1中，前处理的方法为球磨后筛分。
[0010]方案一如下，所述步骤S1中，低熔点的金属粉末的熔点小于650℃，如铝合金、镁合金和锌合金。
[0011]进一步地，所述步骤S2中，预处理粉末通过惰性气流喷入过感应线圈进行感应加热。
[0012]具体的，所述步骤S2中，将预处理粉末由漏斗上料至螺杆进给机中，螺杆进给机由
电机控制旋转挤压将料送至喷嘴处，螺杆由钢制外壳包裹密封，进给速度为1
‑
50mm/min。
[0013]粉末至喷嘴处由引入的惰性气流通过喷嘴锥形的导流结构将粉末分散至惰性气体的舱体的陶瓷罩体内。
[0014]舱体的材质为不锈钢，舱体内的惰性气体为氮气或氩气，其环境氧含量小于200ppm，水含量小于50ppm，舱压设置范围为0～1000Pa。
[0015]金属及合金粉末通过直筒漏斗上方入口填入由螺杆进给机送至喷嘴处。其中直筒漏斗是上方为方形或圆形加料槽，加料槽为直圆筒与下方螺杆进料机相连，直圆筒直径为20～30mm，高度为50～60mm，材质均为不锈钢。螺杆进料机由电机进行驱动，螺杆由钢制外壳包裹，螺杆叶盘直径为30～300mm，叶盘间距为5～50mm，进给速度为1～50mm/min。
[0016]喷嘴结构为锥形导流结构，并在喷嘴处引入惰性气流可使得粉末在一定距离范围成一定角度成伞状充分分散。此处引入气流为惰性气体，与舱体保护气为同种气氛，喷嘴材质为高硬度模具钢。
[0017]期间视金属粉末分散状态调整气流压力和螺杆进给速度。通过高强的脉冲电流产生的电感使不规则的粉末粒径内部产生涡流，内部原子间高速运动摩擦碰撞后摩擦产生热能瞬间熔化球化，随着粉末离开电感加热段后迅速凝固形成球形金属及合金粉末。感应线圈内的陶瓷罩体为刚玉材质。
[0018]进一步地，所述惰性气流为氮气或氩气。
[0019]进一步地，所述惰性气流的压力为0.1
‑
5Mpa。
[0020]方案二如下，所述步骤S1中，低熔点的金属粉末的熔点高于300℃，如铝合金、镁合金和锌合金。
[0021]预处理粉末的粉末粒度偏差值为
±
10μm，粉末粒径范围为50～150μm。
[0022]进一步地，所述步骤S2中，预处理粉末悬浮于聚二甲基硅氧烷后通过感应线圈进行感应加热，预处理粉末悬浮前要进行筛分，范围内粉末粒度偏差值为
±
10μm，粉末粒径范围为50
‑
150μm。
[0023]具体的，悬浮容器为圆柱形塑料容器，其材质为呋喃树脂圆柱直径为150
‑
200mm，高度为100
‑
200mm，壁厚4
‑
6mm。液体悬浮液使用聚二甲基硅氧烷液体，含水量低于0.01％。
[0024]具体的，金属粉末悬浮在液体中通过搅拌的方式实现，搅拌通过容器底部叶轮实现，先通过高转速使金属粉末悬浮，感应加热时采用低转速保证液体内部流动。
[0025]由塑料制成的容器中盛有聚二甲基硅氧烷液体，将球磨等机械法制备的金属粉末经过粒度筛选后使用搅拌的方式使其分散在二甲基硅氧烷液体悬浮液中。塑料容器外壁是感应加热装置，利用容器外高频感应加热装置产生高强脉冲电流使悬浮在聚二甲基硅氧烷液体中机械法制得的不规则的金属粉末熔化并在液体流的作用下形成球形颗粒，断电在液体中冷却后经过滤网排出悬浮液收得到低熔点的球形粉末。
[0026]进一步地，感应加热时进行搅拌，搅拌的速度为5
‑
25rpm。
[0027]进一步地，所述步骤S3中，分离的方法为过滤后真空加热。
[0028]具体的，所述过滤的滤网材质为不锈钢，滤网的目数为300
‑
800目。
[0029]本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0030](1)使用该方法制备低熔点合金粉末具有相对较低的生产成本，可以扩大金属3D打印的市场，推动金属3D打印产业的发展。
[0031](2)使用该方法制备的低熔点合金粉末具有粒径均匀，球形度好，杂质含量少，单一分散性好，可用于金属3D打印领域，作为航空航天、生物医学材料。
[0032](3)该方法可通过预先筛选金属粉末的粒径和使用不同的工艺参数生产不同粒径的低熔点金属粉末，生产出的粉末具有粒径均匀性大。
附图说明
[0033]图1为实施例1的工艺装置示意图。
[0034]图2为实施例2的工艺装置示意图。
[0035]附图标记说明：1
‑
密封舱体，2
‑
刚玉陶瓷罩体，3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低熔点球形金属粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：对低熔点的金属粉末进行前处理，得到预处理粉末；所述预处理粉末的粒径为15
‑
300μm；S2：将所述预处理粉末通过感应线圈进行感应加热，得到球形金属颗粒；所述感应加热的功率为25
‑
35kW，输入电流为30
‑
50A，电压为350
‑
400V，震荡频率为30000
‑
100000Hz，通电时间为10
‑
20min；S3：将所述金属颗粒分离后得到所述低熔点球形金属粉末。2.如权利要求1所述的低熔点球形金属粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，前处理的方法为球磨后筛分。3.如权利要求1所述的低熔点球形金属粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，低熔点的金属粉末的熔点小于650℃。4.如权利要求3所述的低...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬会爽，孙中刚，王长江，
申请(专利权)人：江苏宇钛新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：