CN106925788A - 制备球形钛合金粉的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钛合金粉生产设备领域，尤其是一种制备球形钛合金粉的装置。本发明所要解决的技术问题是提供一种可以在保证产品质量前提下大幅度降低成产成本的制备球形钛合金粉的装置，所述装置由熔炼系统和旋转圆盘系统构成，其中钛合金原料经由熔炼系统融化成液态并流动到旋转圆盘系统，所述液态的钛合金原料在旋转的旋转圆盘系统的离心力作用下甩出并形成球形钛合金粉。本发明由熔炼系统将钛合金原料融化成液态并流动到旋转圆盘系统，然后利用旋转圆盘系统旋转时的离心力将液态的钛合金原料甩出并最终形成球形钛合金粉。本发明的结构精简，对降低球形钛合金粉制造成本具有十分明显的效果，尤其适用于球形钛合金粉的生产制造之中。

Description

制备球形钛合金粉的装置
技术领域
本发明涉及钛合金粉生产设备领域，尤其是一种制备球形钛合金粉的装置。
背景技术
3D打印金属粉末作为金属零件3D打印产业链中最重要的一环，也是最大的价值所在。3D打印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。
虽然3D打印技术这几年来获得了突飞猛进的发展，成本也大幅度地降低，但是成本依然偏高，因此，在工业界，目前应用领域最广的，是拥有高附加值的金属制品，例如钛合金和钛，主要用于医疗和航空航天等军工领域。
目前制备球形钛粉的主要工艺是雾化法和等离子旋转电极法，其中以雾化法最为常见。其中雾化法由于需要耗费大量的惰性气体，因此成本较高，而旋转电极由于需要同时具备高速旋转和同步步进的功能，因此结构复杂，也导致了其成本居高不下。本专利开发了一种全新的球形钛合金粉的制备技术和设备，把真空感应熔炼系统和旋转圆盘系统结合在了一起，在保证产品质量的前提下，成本仅为雾化法和旋转电极法的一半以下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以在保证产品质量前提下大幅度降低成产成本的制备球形钛合金粉的装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：制备球形钛合金粉的装置，所述装置由熔炼系统和旋转圆盘系统构成，其中钛合金原料经由熔炼系统融化成液态并流动到旋转圆盘系统，所述液态的钛合金原料在旋转的旋转圆盘系统的离心力作用下甩出并形成球形钛合金粉。
进一步的是，所述熔炼系统为真空感应熔炼系统。
进一步的是，所述熔炼系统设置于旋转圆盘系统上方，液态的钛合金原料在重力作用下流动到旋转圆盘系统处。
进一步的是，所述钛合金原料为钛合金棒。
进一步的是，所述旋转圆盘系统由旋转轴和设置于旋转轴上的旋转圆盘构成。
本发明的有益效果是：本发明对原有的球形钛合金粉制备装置进行了精简，其中，设计出了熔炼系统和旋转圆盘系统，由熔炼系统将钛合金原料融化成液态并流动到旋转圆盘系统，然后利用旋转圆盘系统旋转时的离心力将液态的钛合金原料甩出并最终形成球形钛合金粉。本发明的结构精简，对降低球形钛合金粉制造成本具有十分明显的效果，尤其适用于球形钛合金粉的生产制造之中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中标记为：熔炼系统1、钛合金棒11、真空感应熔炼线圈12、甩出的球形钛合金颗粒111、旋转圆盘系统2、旋转轴21、旋转圆盘22。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示的制备球形钛合金粉的装置，所述装置由熔炼系统1和旋转圆盘系统2构成，其中钛合金原料经由熔炼系统1融化成液态并流动到旋转圆盘系统2，所述液态的钛合金原料在旋转的旋转圆盘系统2的离心力作用下甩出并形成球形钛合金粉。
对经过本发明得到的钛合金粉末进行产品质量检测，其中钛合金粉末在0-200微米范围内颗粒的各个批次，氧含量低于0.15％，球形度≥90％，球形尺寸在45-125μm范围内流动性<25s(使用“霍尔流速计”测试流动性)，松堆密度：0-180μm的钛粉大于2.35～2.65g/cm3。
另外，由于旋转圆盘只有本身的转动，并不像旋转电极那样还要同步递进运动，因此转速可以更加稳定，设备更为简单，成本上具有很大的优势。
一般的，为了保证质量，所述熔炼系统1优选为真空感应熔炼系统。如图1所示的，熔炼系统1由真空感应熔炼线圈12进行加热，一般的，可以选择将钛合金原料制作为钛合金棒11，便于加热。
还可以选择将所述熔炼系统1设置于旋转圆盘系统2上方，液态的钛合金原料在重力作用下流动到旋转圆盘系统2处，这样就可以进一步的简化结构，降低制作成本。另外，将所述旋转圆盘系统2由旋转轴21和设置于旋转轴21上的旋转圆盘22构成，所述液态的钛合金原料经由旋转圆盘22的离心作用形成甩出的球形钛合金颗粒111，收集雾化并冷却后的钛粉或钛合金粉，并最终形成球形钛合金粉。为了保证最终的产品质量，整个的钛合金棒11融化以及球形钛合金粉的形成，均在真空下进行。
实施例
实施例一
取Ф30×400mm的钛合金棒除去表面氧化物及杂质后，放入真空度为0.005Pa的真空感应熔炼系统中，通过控制感应线圈的功率，是钛合金棒融化成Ф2mm的细小液流柱，直接滴落到下面的旋转圆盘系统，旋转圆盘的直径为Φ80mm、转速为25000r/min。经离心破碎后的钛合金液滴在真空的环境中冷却凝固，待冷却至室温后取出，再用超声波振动筛进行筛分，按照粒度分级，获得不同微米级别的球形钛合金粉，用塑料膜真空包装成为产品。所制取的球形钛合金粉产品的颗粒形貌呈球形或类球形，钛合金粉产品的主要化学元素含量如表1所示。该钛合金粉末在0-200微米范围内颗粒的各个批次，氧含量低于0.15％，球形度≥90％，球形尺寸在45-125μm范围内流动性<25s(使用“霍尔流速计”测试流动性)，松堆密度：0-180μm的钛粉大于2.35～2.65g/cm3。
具体详见表1
表1钛合金粉末的主要化学成分
化学成分 Ti-6Al-4V等级5 Ti-6Al-4V等级23
碳(C) <0.08 <0.08
氧(O) <0.15 <0.11
氮(N) <0.03 <0.03
氢(H) <0.015 <0.0125
铁(Fe) <0.40 <0.25
铝(Al) 5.5-6.75 5.5-6.5
钒(V) 3.5-4.5 3.5-4.5
其他元素 <0.4 <0.4
钛(Ti) 余量 余量
实施例二
取Ф30×400mm的纯钛棒除去表面氧化物及杂质后，放入真空度为0.005Pa的真空感应熔炼系统中，通过控制感应线圈的功率，是钛合金棒融化成Ф2mm的细小液流柱，直接滴落到下面的旋转圆盘系统，旋转圆盘的直径为Φ120mm、转速为15000r/min。经离心破碎后的钛合金液滴在真空的环境中冷却凝固，待冷却至室温后取出，再用超声波振动筛进行筛分，按照粒度分级，获得不同微米级别的球形钛粉，用塑料膜真空包装成为产品。所制取的球形钛粉产品的颗粒形貌呈球形或类球形，钛粉产品的主要化学元素含量如表2所示。该钛粉末在0-200微米范围内颗粒的各个批次，氧含量低于0.15％，球形度≥90％，球形尺寸在45-125μm范围内流动性<25s(使用“霍尔流速计”测试流动性)，松堆密度：0-180μm的钛粉大于2.35～2.65g/cm3。
具体详见表2
表2钛合金粉末的主要化学成分
化学成分 CpTi等级1
碳(C) <0.08
氧(O) <0.15
氮(N) <0.03
氢(H) <0.015
铁(Fe) <0.20
铝(Al) ——
钒(V) ——
其他元素 <0.4
钛(Ti) 余量
本发明的球形钛合金粉的制备方法生产效率高、能耗低；由该法制取的球形钛合金粉的颗粒呈球形或类球形，氧含量低、流动性好，是3D打印的良好原料；球形钛合金粉的制取设备更稳定可靠，其生产效率高于其他球形粉末制取装置。

Claims (5)

1.制备球形钛合金粉的装置，其特征在于：所述装置由熔炼系统(1)和旋转圆盘系统(2)构成，其中钛合金原料经由熔炼系统(1)融化成液态并流动到旋转圆盘系统(2)，所述液态的钛合金原料在旋转的旋转圆盘系统(2)的离心力作用下甩出并形成球形钛合金粉。
2.如权利要求1所述的制备球形钛合金粉的装置，其特征在于：所述熔炼系统(1)为真空感应熔炼系统。
3.如权利要求1或2所述的制备球形钛合金粉的装置，其特征在于：所述熔炼系统(1)设置于旋转圆盘系统(2)上方，液态的钛合金原料在重力作用下流动到旋转圆盘系统(2)处。
4.如权利要求1或2所述的制备球形钛合金粉的装置，其特征在于：所述钛合金原料为钛合金棒(11)。
5.如权利要求1或2所述的制备球形钛合金粉的装置，其特征在于：所述旋转圆盘系统(2)由旋转轴(21)和设置于旋转轴(21)上的旋转圆盘(22)构成。
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