CN109926576A

CN109926576A - 一种提高铝合金3d打印粉流动性的后处理方法

Info

Publication number: CN109926576A
Application number: CN201810577478.9A
Authority: CN
Inventors: 胡万谦; 李振民; 刘干; 王联波; 赵春禄; 孟庆宇
Original assignee: Jiangxi Baohang New Materials Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Baohang New Materials Co Ltd
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2019-06-25

Abstract

本发明公开了一种提高铝合金3D打印粉流动性的后处理方法，是将气雾化制备得到的铝合金原粉，在VCH型高效强剪切混粉机中进行高速混粉，并通氮气进行气氛保护。其中混粉机转速在600~1000r/min为宜。经过高速混粉处理后的铝合金粉末再经超声振动筛分处理，即可得到流动性极为优异的选区激光熔化用铝合金3D打印粉。

Description

一种提高铝合金3D打印粉流动性的后处理方法

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种3D打印用铝合金粉的后处理方法，尤其涉及一种提高3D打印铝合金粉流动性的后处理方法。

背景技术

3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

金属3D打印是3D打印的一种，它是采用金属粉末为原材料，通过逐层打印金属粉末的方式来制造物体。金属3D打印中，最常用的是选择性激光融化方式（Selective lasermelting，SLM）。这种制备方式是利用金属粉末在激光束或电子束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。

铝合金粉末是常用的金属3D打印粉体材料之一，3D打印用铝合金粉一般采用真空感应气雾化制粉技术制备。但是该种制备技术制备出的粉末存在卫星粉比例大、粉末易团聚、粉末流动性差等显著缺点。这些问题的存在导致粉末在打印机中铺粉性能差，进而导致打印零件存在缺陷甚至根本不能打印。

目前的发明中甚少提及对铝合金3D打印粉的后处理工艺，铝合金3D打印粉的后处理一般是指超声振动筛或者气流筛分，而未有一种实用的后处理方法以显著改善铝合金3D打印粉的流动性。

CN106825593A专利中也提到了一种制备高流动性铝合金3D打印粉的方法，但该方法侧重于从制备技术中引入超声雾化技术，通过技术工艺改进来达到制备高流动性铝合金3D打印粉的目的。该方法虽然具有一定的可行性，但技术难度大，对工艺要求高，存在难以实现的风险。本发明提出了采用高速混粉，辅以气氛保护这一思路，无需进行复杂的工艺控制，手段简单，效果明显，非常适合于工业化大生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种适合工业化生产的能够显著提升铝合金3D打印粉流动性的后处理方法。

本发明解决该技术问题采用的技术方案是一种提高铝合金3D打印粉流动性后处理的方法，是将雾化制备得到的铝合金粉末，在VCH型高效强剪切混粉机中进行高速混粉，并通氮气进行气氛保护。其中混粉机转速优选转速为600~1000r/min。经过高速混粉处理后的铝合金粉末再经超声振动筛分处理，即可得到流动性极为优异的选区激光熔化用铝合金3D打印粉。

上述的提高铝合金3D打印粉流动性后处理方法，包含以下两个步骤。

1）将气雾化制得的球形铝合金粉，放入VCH型高效强剪切混粉机中进行高速混粉，并通氮气进行气氛保护。

2）将经过高速混粉后的铝合金粉末，进行普通超声振动筛分处理，得到满足需要的铝合金3D打印粉。

所述的提高铝合金3D打印粉流动性后处理方法中，高速混粉机的转速为600~1000r/min；优选为800~900r/min；更优选为860~880r/min。

所述的提高铝合金3D打印粉流动性后处理方法中，通入氮气的压力为0.05~0.25MPa；压力优选为0.1~0.2MPa。

所述的提高铝合金3D打印粉流动性后处理方法中，混粉机混粉时间为5~120min；优选为15~60min；更优选为20~40min。

所述的提高铝合金3D打印粉流动性后处理方法中，高速混粉机（以混粉机容量30L为例）装粉质量为1~25kg；优选为5~20kg；更优选为15~18kg。

所述的提高铝合金3D打印粉流动性后处理方法中，超声振动筛的筛网目数为-250+500目或-270+630目或-300+600目或-325+600目。

本发明针对当前铝合金3D打印粉存在卫星粉含量高、易团聚、流动性差、铺粉表现差等问题，提出在制备过程中引入高速混粉，辅以气氛保护的后处理手段，可有效解决铝合金粉末流动性差的问题。

采用本发明的另一个显著优势是，可以实现15um以下的铝合金细粉的有效筛分。采用普通超声振动筛分处理无法实现气雾化制备的铝合金粉末15um以下细粉的筛分。这表现为采用粒度仪进行检测时，粒度分布图显示15um以下粒度粉末存在一个小波峰。而采用本发明的方法可实现15um以下细粉的筛分，表现为粒度粉末图为标准的正态分布，而不存在15um粉末段的小波峰。

采用本发明的另一好处是，通过高速混粉对粉末表面进行微整形，有效去除部分卫星粉，提升粉末球形度，带来打印效果的提升。

采用本发明的技术，对铝合金以外的金属3D打印粉体材料，同样具有很强的实用性，如钛合金粉、高温合金粉、不锈钢粉、模具钢粉等。

附图说明

图1为对实施例3中制得的15~53um粉进行粒度分析检测，可得到采用本发明制备得到的具有优异流动性的铝合金3D打印粉的粒度分布图。

图2为普通的铝合金3D打印粉粒度分布图。

图3为高流动性铝合金3D打印粉形貌图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清晰的理解，现详细说明本发明的具体实施方式。

一种提高铝合金3D打印粉流动性后处理的方法，是将雾化制备得到的铝合金粉末，在VCH型高效强剪切混粉机中进行高速混粉，并通氮气进行气氛保护。其中混粉机转速优选转速为600~1000r/min。经过高速混粉处理后的铝合金粉末再经超声振动筛分处理，即可得到流动性极为优异的选区激光熔化用铝合金3D打印粉。

以下通过具体实施例详述本发明：

实施例1：

一种提高铝合金3D打印粉流动性后处理的方法，包含以下步骤：

1）取气雾化制得的球形铝合金粉17kg，放入VCH型高效强剪切混粉机中进行高速混粉，混粉机转速600r/min，混粉时间30min，并通0.15MPa氮气进行气氛保护。

2）将经过高速混粉后的铝合金粉末，进行-250+500目普通超声振动筛分处理，得到满足需要的15~53um铝合金3D打印粉。

实施例2：

1）取气雾化制得的球形铝合金粉17kg，放入VCH型高效强剪切混粉机中进行高速混粉，混粉机转速850r/min，混粉时间30min，并通0.15MPa氮气进行气氛保护。

实施例3：

1）取气雾化制得的球形铝合金粉17kg，放入VCH型高效强剪切混粉机中进行高速混粉，混粉机转速850r/min，混粉时间5min，并通0.15MPa氮气进行气氛保护。

实施例4：

1）取气雾化制得的球形铝合金粉17kg，放入VCH型高效强剪切混粉机中进行高速混粉，混粉机转速600r/min，混粉时间60min，并通0.15MPa氮气进行气氛保护。

实施例5：

1）取气雾化制得的球形铝合金粉17kg，放入VCH型高效强剪切混粉机中进行高速混粉，混粉机转速850r/min，混粉时间30min，并通0.05MPa氮气进行气氛保护。

实施例6：

1）取气雾化制得的球形铝合金粉8 kg，放入VCH型高效强剪切混粉机中进行高速混粉，混粉机转速850r/min，混粉时间30min，并通0.15MPa氮气进行气氛保护。

对上述制得的铝合金3D打印粉进行流动性指标检测，主要是松装密度和安息角两个数值。其中，松装密度是指粉末在规定条件下自由充满标准容器后所测得的堆积密度，即粉末松散填装时单位体积的质量，以g/cm3表示。其测试标准采用GB/T 1479-1984。同等情况下，松装密度值越大，粉末流动性越好。安息角，亦称休止角，是指在重力场中，粉料堆积体的自由表面处于平衡的极限状态时自由表面与水平面之间的角度。同等情况下安息角值越小，粉末流动性越好。

上述实施例的粉末性能测试结果如下：

通过以上数据可以看出，采用本发明制备的铝合金3D打印粉，其松装密度显著提升，能提升30%~40%，同时，安息角值得到显著下降，可从58度降低至35度，从而粉末的流动性显著提升。

通过对图1和图2的对比，可以明显看出，流动性优异的铝合金打印粉粒度分布图中15um以下粒度粉末不存在小波峰，表现为标准的正态分布，亦可证明15um以下的细粉能够得到很好的去除。因此，用于选区激光熔化工艺，粉末粒度分布更窄、更集中，打印效果更好。

Claims

1.一种提高铝合金3D打印粉流动性的后处理方法，其特征在于，将气雾化制备得到的铝合金原粉，在VCH型高效强剪切混粉机中进行高速混粉，并通氮气进行气氛保护，经过高速混粉处理后的铝合金粉末再经超声振动筛分处理，得到流动性极为优异的选区激光熔化用铝合金3D打印粉。

2.根据权利要求1所述的提高铝合金3D打印粉流动性后处理方法，包含以下两个步骤：

步骤1：将气雾化制得的球形铝合金粉，放入VCH型高效强剪切混粉机中进行高速混粉，并通氮气进行气氛保护；

步骤2：将经过高速混粉后的铝合金粉末，进行普通超声振动筛分处理，得到满足需要的铝合金3D打印粉。

3.根据权利要求1或2所述的提高铝合金3D打印粉流动性后处理方法，其特征在于，

所述高速混粉机的转速为600~1000r/min；优选为800~900r/min；更优选为860~880r/min。

4.根据权利要求1或2所述的提高铝合金3D打印粉流动性后处理方法，其特征在于，

所述通入氮气的压力为0.05~0.25MPa；压力优选为0.1~0.2MPa。

5.根据权利要求1或2所述的提高铝合金3D打印粉流动性后处理方法，其特征在于，

所述混粉机混粉时间为5~120min；优选为15~60min；更优选为20~40min。

6.根据权利要求1或2所述的提高铝合金3D打印粉流动性后处理方法，其特征在于，

所述高速混粉机（以混粉机容量30L为例）装粉质量为1~25kg；优选为5~20kg；更优选为15~18kg。

7.根据权利要求1或2所述的提高铝合金3D打印粉流动性后处理方法，其特征在于，所述超声振动筛的筛网目数为-250+500目或-270+630目或-300+600目或-325+600目。