CN111299598A - 一种减少制备3d打印金属粉末材料卫星粉的方法及喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法,其在金属溶液气雾化的过程中利用惰性气体对已经被惰性气体吹散成微小的金属液滴或尚未完全冷却的金属粉末进行吹送冷却，所述吹送冷却具体为：利用几个环形，且每个环形密排很多个方向一致的气管向下方吹惰性气体，将制粉仓体内的金属液滴或尚未完全冷却的金属粉末向仓体底部的集粉罐吹送，使已经冷却的较细小的金属粉末保持向下运动而不向上方旋转翻腾，避免金属液滴或尚未完全冷却的相对较粗的金属粉末接触，从而降低卫星粉出现的概率，达到减少卫星粉的目的。

Description

一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法及喷嘴
技术领域
本发明属于3D打印领域，涉及一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法及喷嘴，具体涉及减少3D打印金属球形粉末材料卫星粉的方法。
背景技术
在工业级3D打印技术中，金属粉末材料的性能对成品性能的影响巨大，金属粉末材料性能的好坏，直接影响着产品的质量。影响金属粉末材料性能的因素有粉末粒径、粒度分布、球形度等等，在制备金属粉末的时候，由于各方面原因，有的金属颗粒上会粘附着一些较小的颗粒，类似“卫星”一样，这对粉末的性能有着很大的影响，比如3D打印较为关注的流动性等问题，若用这种金属粉末进行3D打印，在打印过程中，会发生粉末烧结不完全、孔隙、结合强度低、零件在打印过程中发生形变等等问题，因此，减少金属粉末材料中卫星粉的含量是至关重要的。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法，其在金属溶液气雾化的过程中利用惰性气体对已经被惰性气体吹散成微小的金属液滴或尚未完全冷却的金属粉末进行吹送冷却，避免金属液滴或尚未完全冷却的相对较粗的金属粉末接触，从而降低卫星粉出现的概率，达到减少卫星粉的数量。
技术方案：一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法，包括以下步骤：
1）熔炼：将金属棒材在坩埚中熔化，熔成金属溶液；
2）雾化：将金属溶液从坩埚中倒入漏包，并从漏包底部的导流管流出，高压惰性气体将金属溶液吹散成一个个微小液滴，微小液滴在向下运动的过程中逐渐冷却并最终凝固成粉末；
3）吹送冷却。
本发明的进一步改进在于，步骤2）中，导流管的底端伸入环形喷嘴中伸出，当金属溶液从导流管底端流出时，环形喷嘴中流出高压惰性气体，环形喷嘴中的高压惰性气体将金属溶液吹散成一个个微小液滴。
本发明的进一步改进在于，步骤2）中，高压惰性气体从螺旋状环形喷嘴中的多个方向一致向下的喷孔喷出。
本发明的进一步改进在于，步骤2）中，高压惰性气体将金属溶液吹成粒径为0-180微米的金属球形粉末卫星粉。
本发明的进一步改进在于，步骤2）中，向金属溶液吹送氮气或氩气。
本发明的进一步改进在于，步骤2）和步骤3），在真空气雾化环境下实现。
本发明的进一步改进在于，步骤2）中，雾化惰性气体气压为1.0MPa-5.0 MPa；
步骤3）中，冷却吹送的惰性气体气压为0.7MPa-4.0 MPa。
一种减少真空气雾化法制备3D打印金属粉末材料卫星粉的喷嘴，包括本体，本体为环形状，环形状本体底部设有喷孔，环形状本体与雾化惰性气体进气管道处设有减压阀。
本发明的进一步改进在于，本体为螺旋状，也可以称之为蚊香状。
与现有技术相比，本发明提供的一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法，至少实现了如下的有益效果：
（1）设备实现简单，仅在传统真空气雾化设备上做少量增加改进与优化，操作流程短、步骤简单，操作简单，可实现全程自动化操作；
（2）在金属溶液气雾化的过程中，利用惰性气体对已经被惰性气体吹散成微小的金属液滴或尚未完全冷却的金属粉末进行吹送冷却，避免金属液滴或尚未完全冷却的相对较粗的金属粉末接触，从而降低卫星粉出现的概率，达到减少卫星粉的数量；
（3）除减少卫星粉外，对产品品质无任何其它影响；
（4）本发明在金属粉末制备领域使用范围广，绝大部分的钢类、铝合金类都适用。
当然，实施本发明的任一产品并不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
现详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
实施例1，
一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法，包括以下步骤：
1）熔炼：将金属棒材在坩埚中熔化，熔成金属溶液；
2）雾化：将金属溶液从坩埚中倒入漏包，并从漏包底部的导流管流出，高压惰性气体将金属溶液吹散成一个个微小液滴，微小液滴在向下运动的过程中逐渐冷却并最终凝固成粉末；
3）吹送冷却。
基于上述实施例，首先对金属溶液进行雾化，微小液滴在向下运动的过程中逐渐冷却并最终凝固成粉末。然后，再使金属液滴或尚未完全冷却的模具钢粉末，通过冷却吹送，向仓体底部的集粉罐吹送，并最终落入集粉罐中。
本实施例，在金属溶液气雾化的过程中，利用惰性气体对已经被惰性气体吹散成微小的金属液滴或尚未完全冷却的金属粉末进行吹送冷却，避免金属液滴或尚未完全冷却的相对较粗的金属粉末接触，从而降低卫星粉出现的概率，达到减少卫星粉的数量。本发明操作流程短、步骤简单，能有效减少真空气雾化法制备3D打印金属粉末材料卫星粉。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤2）中，导流管的底端伸入环形喷嘴中伸出，当金属溶液从导流管底端流出时，环形喷嘴中流出高压惰性气体，环形喷嘴中的高压惰性气体将金属溶液吹散成一个个微小液滴。其中，高压惰性气体从螺旋状环形喷嘴中的多个方向一致向下设置的喷孔喷出。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤2）中，高压惰性气体将金属溶液吹成粒径为0-180微米的金属球形粉末卫星粉。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤2）中，向金属溶液吹送氮气或氩气。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤2）和步骤3），在真空气雾化环境下实现。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤2）中，雾化惰性气体气压为1.0MPa-5.0 MPa；步骤3）中，冷却吹送的惰性气体气压为0.7MPa-4.0 MPa。本实施例中，环形状本体与雾化惰性气体进气管道处设有减压阀，能够减少雾化惰性气体送气气压则与冷却吹送的惰性气体气压差。
本实施例中， 3D打印金属粉末材料包括304不锈钢、316L不锈钢、IN718高温合金钢、IN625高温合金钢、H13模具钢、18Ni300模具钢。
实施例2，
如图1所示，一种减少真空气雾化法制备3D打印金属粉末材料卫星粉的喷嘴，包括本体，本体为环形状，环形状本体底部设有喷孔，环形状本体与雾化惰性气体进气管道处设有减压阀。
基于该实施例，金属溶液气雾化的过程中，惰性气体能够将金属溶液雾化，从环形状本体底部的喷孔垂直向下送出。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，本体为螺旋状，也可以称之为蚊香状。
通过上述实施例可知，本发明提供的一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法，至少实现了如下的有益效果：
（1）设备实现简单，仅在传统真空气雾化设备上做少量增加改进与优化，操作流程短、步骤简单，操作简单，可实现全程自动化操作；
（2）在金属溶液气雾化的过程中，利用惰性气体对已经被惰性气体吹散成微小的金属液滴或尚未完全冷却的金属粉末进行吹送冷却，避免金属液滴或尚未完全冷却的相对较粗的金属粉末接触，从而降低卫星粉出现的概率，达到减少卫星粉的数量；
（3）除减少卫星粉外，对产品品质无任何其它影响；
（4）本发明在金属粉末制备领域使用范围广，绝大部分的钢类、铝合金类都适用。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）熔炼：将金属棒材在坩埚中熔化，熔成金属溶液；
2）雾化：将金属溶液从坩埚中倒入漏包，并从漏包底部的导流管流出，高压惰性气体将金属溶液吹散成一个个微小液滴，微小液滴在向下运动的过程中逐渐冷却并最终凝固成粉末；
3）吹送冷却。
2.根据权利要求1所述的一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法，其特征在于，
所述步骤2）中，导流管的底端伸入环形喷嘴中伸出，当金属溶液从导流管底端流出时，环形喷嘴中流出高压惰性气体，环形喷嘴中的高压惰性气体将金属溶液吹散成一个个微小液滴。
3.根据权利要求2所述的一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法，其特征在于，
所述步骤2）中，高压惰性气体从螺旋状环形喷嘴中的多个方向一致向下的喷孔喷出。
4.根据权利要求1所述的一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法，其特征在于，
所述步骤2）中，高压惰性气体将金属溶液吹成粒径为0-180微米的金属球形粉末卫星粉。
5.根据权利要求1所述的一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法，其特征在于，
所述步骤2）中，向金属溶液吹送氮气或氩气。
6.根据权利要求1所述的一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法，其特征在于，
所述步骤2）和步骤3），在真空气雾化环境下实现。
7.根据权利要求1所述的一种减少制备3D打印金属粉末材料卫星粉的方法，其特征在于，
所述步骤2）中，雾化惰性气体气压为1.0MPa-5.0 MPa；
所述步骤3）中，冷却吹送的惰性气体气压为0.7MPa-4.0 Mpa。
8.根据权利要求1所述的一种减少真空气雾化法制备3D打印金属粉末材料卫星粉的喷嘴，其特征在于，包括本体，所述本体为环形状，所述环形状本体底部设有喷孔，所述环形状本体与雾化惰性气体进气管道处设有减压阀。
9.根据权利要求1所述的一种减少真空气雾化法制备3D打印金属粉末材料卫星粉的喷嘴，其特征在于，所述本体为螺旋状。
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