CN107617736A - 金属树脂复合小球制备方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属树脂复合小球制备方法和装置，将母球金属小球添加到树脂溶液容器中，进行转转搅拌，然后按照程序设定，在带有压力的冷却气体作用下，由容器底部的过滤筛流出，然后降落到覆盖有树脂溶液的转盘，在离心力和冷却气体的作用下，树脂发生凝结形成外层，形成金属树脂复合小球。

Description

金属树脂复合小球制备方法和装置

技术领域

本发明涉及复合小球制备方法和装置，属于粉末冶金技术领域，特别是涉及一种金属和树脂复合小球的制备方法及装置。

背景技术

金属材料的增材制造暨3D打印技术由于可节约材料、适用于个性化定制、以及快速的优点而得到快速发展。金属增材制造或3D打印通常采用金属粉末或者丝材，采用电弧、激光、电子束等热源进行熔化成型。但对于复杂零件来说，采用现有的边打印边成型技术，会导致零件尺寸精度低、变形大，影响最终零件质量。采用冷态造型和熔化分离技术，可有效解决这个问题，提高复杂金属零件的成型质量。确切的说，就是利用常温打印出零件造型，然后送入到热等静压装置中进行热成型，从而得到尺寸精度高的零部件。

上述技术需要用到外层金属为树脂材料的复合金属小球。水溶性树脂材料，在专有打印机中，由于外层树脂的溶解，从而可在常温下将金属小球粘结在一起，形成特定尺寸的零件。因此，带有树脂层的金属小球是该项技术的基础。

金属树脂复合小球通常采用化学方法进行制备，但效率偏低，不能适应工业化需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属树脂复合小球制备方法，可替代传统的化学制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

金属树脂复合小球制备方法和装置：

1)母球预先放置在填充装置1中，由控制装置13指挥，受控制中心14统一指挥，按预定程序向树脂容器5中注入母球金属小球；

2)树脂溶液添加装置2，由树脂溶液控制装置7指挥，受控制中心14统一指挥，按预定程序向树脂容器5注入树脂溶液，树脂容器固定在支架4上，支架旋转由电机6带动，转动速度和方向由控制中心14统一调节；

3)冷却气体和加压装置3在控制中心14指挥下，按预定程序向树脂容器5中注入一定压力的冷却气体，使得表面附着有树脂材料的金属母球从容器底部流出；

4)冷却气体发生装置8发出的加压冷却气体可使得垂直落下的金属母球的表面树脂快速凝结，并进入小球收集器9中；

5)由收集器9中落下的小球落入到转盘10中，转盘上有一层树脂溶液，在转盘离心力的作用下飞出，并在冷却气体的作用下，小球表面树脂发生快速上凝结，然后进入收集器11 中，然后进入收集和分拣装置12。

金属树脂复合小球制备方法及装置，外层树脂层的厚度在20-200微米；

技术说明如下：

母球预先放置在填充装置1中，由控制装置13指挥，受控制中心14统一指挥，按预定程序向树脂容器5中注入母球金属小球。

依据目标复合小球的种类和尺寸，选择金属母球及合适尺寸，并储存在填充装置1中。控制中心数储存多种材料的工艺卡，依据设定程序给填充装置和控制装置发出指令，完成规定动作。

树脂溶液添加装置2，由树脂溶液控制装置7指挥，受控制中心14统一指挥，按预定程序向树脂容器5注入树脂溶液，树脂容器固定在支架4上，支架旋转由电机6带动，转动速度和方向由控制中心14统一调节。

依据控制中心14发出的指令，控制装置7指挥添加装置2向树脂容器中注入树脂溶液。支架4带动树脂容器5进行旋转，并搅拌内部树脂溶液。电极6给支架提供动力，且转动速度和方向可调，受控制中心统一指挥。

母球金属注入到装有树脂溶液的容器后，在旋转过程中进行了搅拌。容器底部有带有空洞的筛子，筛子的孔洞尺寸依据目标复合小球的尺寸，以及母球金属小球的尺寸而定。空洞尺寸在母球金属小球直径的1-1.3倍之间。

当旋转时间和程序满足设定要求后，冷却气体和加压装置3在控制中心14指挥下，按预定程序向树脂容器5中注入一定压力的冷却气体，使得表面附着有树脂材料的金属母球从容器底部流出。金属母球表面附着的树脂材料在冷却气体作用下，会发生部分凝结，然后落入到小球收集器9中。

由收集器9中落下的小球落入到转盘10中，转盘上有一层树脂溶液，在转盘离心力的作用下飞出，并在冷却气体的作用下，小球表面树脂发生快速凝结，然后进入收集器11中，然后进入收集和分拣装置12。

覆有树脂溶液的转盘的转动程序和时间可调。在离心力的作用下，表面附着树脂的小球在转盘上面的溶液中滚动，在冷却和压缩气体的作用下，与小球小球接触的树脂会发生部分凝结，从而粘接在小球上。随着离心力越来越大，会从转盘上飞出，进入收集器11中。

收集和分拣装置12会对复合小球进行尺寸、表面质量检验。

金属树脂复合小球制备方法及装置，外层树脂层的厚度在20-200微米；

本发明的优点及有益效果：

本发明方法采用旋转溶液搅拌、覆有液膜转盘分别进行一次和二次涂层制备，同时利用冷却的压缩气体进行加速凝结，得到了金属和树脂复合小球，解决了现有电化学技术的效率低下的难题。

附图1：

装置示意图：1金属母球添加装置；2树脂溶液添加装置；3冷却气体和加压装置；4旋转支架；5树脂容器；6电机系统；7树脂溶液控制系统；8冷却气体发生装置；9一级收集器；10转盘；11二级收集器；12收集器及分拣系统；13金属母球控制系统；14控制中心。

附图2：

装置1中部件1，2和3空间分布图

附图3：

装置1中树脂容器5的空间分布图

附图4：

金属树脂复合小球

具体实施方式

以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1：

制备铜树脂复合小球。

母球金属小球是铜球，尺寸在100-150微米。

配制好树脂溶液，且要溶解于水。

制备装置如附图1所示。母球金属和树脂溶液都注入到树脂容器5中后，进行5个周期的旋转搅拌，一个周期是顺时针转动20圈和逆时针20圈，速度5-50米/秒。搅拌完成后，打开阀门，母球金属连带部分树脂由底部筛子流出。筛子孔洞尺寸130-200微米。

装置8发出的冷却气体的温度控制在0℃以下，压力在5MPa以上。

转盘转动速度在30-200r/s，转盘直径在30-400mm，树脂溶液20℃以下，深度为120-200mm。由上部落入的金属小球率先金属圆盘中央，然后依靠转动逐渐向边缘滑动，直至甩出转盘。

侧壁发出的冷却气体的温度控制在0℃以下，压力在6MPa以上。

制得的小球的尺寸在120-200微米之间；外部涂层尺寸在20-80微米之间。

实施例2：

制备铝树脂复合小球。

母球金属小球是铝球，尺寸在80-150微米。

配制好树脂溶液，且要溶解于水。

制备装置如附图1所示。母球金属和树脂溶液都注入到树脂容器5中后，进行10个周期的旋转搅拌，一个周期是顺时针转动25圈和逆时针25圈，速度5-40米/秒。搅拌完成后，打开阀门，母球金属连带部分树脂由底部筛子流出。筛子孔洞尺寸120-180微米。

装置8发出的冷却气体的温度控制在0℃以下，压力在6MPa以上。

转盘转动速度在40-150r/s，转盘直径在80-300mm，树脂溶液10℃以下，深度为100-180mm。由上部落入的金属小球率先金属圆盘中央，然后依靠转动逐渐向边缘滑动，直至甩出转盘。

侧壁发出的冷却气体的温度控制在0℃以下，压力在8MPa以上。

制得的小球的尺寸在110-180微米之间；外部涂层尺寸在30-70微米之间。

通过上述实施例可知，本发明提供的雾化金属液滴束、覆有液膜转盘的涂层制备、然后利用电磁感应线圈进行在线球化处理，实现了在线外层金属制备和球化处理，得到了球形度高的复合金属小球制备，解决了现有技术只能依靠离线电化学涂镀方法制备复合金属小球的技术难题。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。本领域的技术人员在本发明构思的启示下对本发明所做的任何变动均落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.金属树脂复合小球制备方法和装置，其特征在于：1）母球预先放置在填充装置1中，由控制装置13指挥，受控制中心14统一指挥，按预定程序向树脂容器5中注入母球金属小球；2）树脂溶液添加装置2，由树脂溶液控制装置7指挥，受控制中心14统一指挥，按预定程序向树脂容器5注入树脂溶液，树脂容器固定在支架4上，支架旋转由电机6带动，转动速度和方向由控制中心14统一调节；3）冷却气体和加压装置3在控制中心14指挥下，按预定程序向树脂容器5中注入一定压力的冷却气体，使得表面附着有树脂材料的金属母球从容器底部流出；4）冷却气体发生装置8发出的加压冷却气体可使得垂直落下的金属母球的表面树脂快速凝结，并进入小球收集器9中；5）由收集器9中落下的小球落入到转盘10中，转盘上有一层树脂溶液，在转盘离心力的作用下飞出，并在冷却气体的作用下，小球表面树脂发生快速上凝结，然后进入收集器11中，然后进入收集和分拣装置12。

2.根据权利要求1所述的金属树脂复合小球制备方法及装置，其特征在于：外层树脂层的厚度在20-200微米。