CN114226738A - 一种用于3d打印的粉末制备方法及粉末搅拌磨机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于3D打印的粉末制备方法及粉末搅拌磨机，用以解决现有气雾化制粉技术中存在的细颗粒金属粉末成品率较低，金属粉末制备速率较慢的技术问题。本发明以气雾化制粉技术为基础，通过气雾化制粉技术得到部分合格的金属粉末，再利用粉末搅拌磨机对小颗粒粉末的加工效率较高的特点，得到合格的金属粉末，有效提升金属粉末的成品率和降低生产成本；使用无坩埚电极感应熔炼气雾化技术，熔炼时降低金属棒材的直径，减少金属液流偏离轴线情况出现；金属棒材长度增加，加快下降速度，防止合金成分偏析；粉末搅拌磨机内部的结构经过计算优化，能够充分实现细粉的研磨破碎，且搅拌磨机加工过程伴随惰性气体保护，防止研磨过程粉末氧化。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金的技术领域，尤其涉及一种用于3D打印的粉末制备方法及粉末搅拌磨机。
背景技术
金属3D打印技术作为一种新型金属零部件加工的增材制造技术，其独特的增材加工方式使其在航天、医疗、电子、汽车、模具等领域都有较多的应用。金属3D打印技术的出现推动了高端制造业的发展，并缩短了复杂金属结构加工的国内外技术差距。
H13钢因其较好的抗热裂能力、耐磨损能力和耐热疲劳等特点而被大量应用于模具行业。H13钢作为典型的热作模具钢，能够在高温及高承载压力的环境中稳定服役，是现阶段模具行业非常重要的钢种。有研究表明，钢材组织中晶粒越小，其综合力学性能越好。但现有的铸锻技术并不能解决钢材冷却过程中组织晶粒长大的问题。金属3D打印技术通过粉末冶金原理，大幅度降低钢材组织晶粒尺寸。3D打印H13钢的技术研究具有极高的应用价值。
获得3D打印成型的H13钢前提是制备适合打印成型的H13粉末。随着3D打印技术的发展，应用市场不断扩大，对3D打印技术所需的金属粉末有了更大的需求量和更高的品质要求。粉末的质量严重影响3D打印成品的性能，其中金属粉末的粒度指标对于3D打印金属件的力学性能具有重要影响。
现有的粉末制备方法依据其生产原理分为物理化学法和机械法。物理化学法一般采用还原、合成、电解的方式生产粉末。机械法主要采用雾化法和机械破碎法。目前细微粉末的生产技术主要为气雾化法，气雾化生产受其技术原理限制，成粉粒径范围较广，呈正态分布，细微粉末占比仅为20%左右。成粉率低，制粉成本高，严重限制了金属3D打印技术在批量化生产中的广泛应用。提高粉末生产效率及降低粉末成本是推进3D打印技术发展的重要技术手段。
现有技术中，人们对气雾化法制粉技术进行了大量的研究。中国发明专利CN200710121435.1公开了一种采用气雾化法制备含氮/高氮不锈钢粉末的方法;中国发明专利CN108546875A提出一种采用熔炼雾化流程回收硅钢废料进行超细粉末制备的技术；中国发明专利CN111570814A提出一种通过调整工艺及添加液膜的方式提升气雾化制取碳钢粉末的品质。但上述制备工艺都需对筛分出的大尺寸粉末进行重熔处理，重复熔化加工浪费电力资源，在批量化生产中损耗较大，生产效率低。
发明内容
针对现有气雾化制粉技术中存在的细颗粒金属粉末成品率较低，金属粉末制备速率较慢的技术问题，本发明提出一种用于3D打印的粉末制备方法及粉末搅拌磨机，以气雾化制粉技术为基础，通过对气雾化制粉技术制备的金属粉末进行筛分得到部分合格的金属粉末，再利用粉末搅拌磨机对筛分得到的大粒径的金属粉末进行循环研磨，得到合格的金属粉末，整个过程设计为一体化过程，金属粉末制备的效率明显提升，有效提升金属粉末的成品率和降低生产成本。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于3D打印的粉末制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼制备气雾化加工的金属棒料；
S2、使用气雾化制粉技术对步骤S1中制备的金属棒料进行雾化制粉，获得雾化后的金属粉末；
S3、收集步骤S2雾化制粉获得的金属粉末；
S4、将步骤S3中收集的金属粉末进行筛分，获得适于3D打印的合适粒径的金属粉末并封装；
S5、将步骤S4中筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末加入到粉末搅拌磨机中进行研磨；
S6、收集步骤S5中研磨后的金属粉末并进行筛分，获得适于3D打印的合适粒径的金属粉末并封装，将筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末进行重复研磨。
进一步的，步骤S4和步骤S6中进行金属粉末筛分所用的筛网的目数为240-350目。
进一步的，步骤S5中的粉末搅拌磨机包括动力组件、固定支架、筒体和搅拌组件，动力组件与筒体内的旋转主轴相连接，筒体和动力组件安装在固定支架上，搅拌组件位于筒体内与筒体同轴设置且搅拌组件设置在旋转主轴上，筒体上设置有进料口和出料口，筒体内设置的研磨介质与搅拌组件相对应。
进一步的，动力组件包括位于固定支架上的电机和减速机，减速机通过联轴器与电机相连接，减速器与旋转主轴相连接；搅拌组件包括搅拌器和出口格栅，搅拌器和出口格栅同步安装在旋转主轴上；搅拌介质的体积占筒体内部体积的18%~22%，搅拌介质包括球磨钢珠，球磨钢珠的直径为12mm。
进一步的，粉末搅拌磨机的转速为200~240r/min，粉末搅拌磨机的单次研磨时间为10~15min，粉末搅拌磨机研磨过程中通入惰性气体。
进一步的，步骤S1具体包括：
Y1、使用金属棒料的原料进行电弧炉炼钢，采用精炼加真空除气处理；
Y2、将步骤Y1获得的金属棒料的溶液浇注至模具，冷却成型后进行精加工获得金属棒料。
进一步的，金属棒料为H13钢，金属棒料长度为300~360mm，金属棒料的直径为50~60mm。优选的，H13钢由下列质量分数的原料制成：0.36%的C，1.02%的Si，0.35%的Mn，5.17%的Cr，1.33%的Mo，0.95%的V，剩余为Fe。
进一步的，步骤S2具体包括：
T1、采用无坩埚电极感应熔炼气雾化技术对金属棒料进行雾化制粉，雾化设备内进行真空处理并通入惰性气体；
T2、开启雾化设备，感应线圈通电，金属棒料进行旋转，同时金属棒料开始下降；
T3、经雾化喷嘴喷出的高压惰性气体将熔融的金属液滴破碎并雾化，雾化产生的粉末颗粒冷却凝固进入收集仓内。
进一步的，步骤T1中真空处理后的雾化设备内的真空度≤1×10-1Pa惰性气体为纯度为99.9%的氩气；步骤T2中，金属棒料的旋转速度为20~40r/min，下降速度为100~120mm/min；步骤T3中的高压惰性气体的流量为800~1200m3/h。优选的，步骤T1中的惰性气体为纯度为99.9%的氩气，步骤T3中的雾化喷嘴为自由降落式喷嘴。
一种粉末搅拌磨机，包括电机、减速器和筒体，电机、减速器和筒体均安装在固定支架上，减速机通过联轴器与电机相连接，减速器与筒体内的旋转主轴相连接，筒体上设置有进料口和出料口，筒体内设置有搅拌器、出口格栅和搅拌介质，搅拌器和出口格栅同步安装在旋转主轴上，搅拌介质分别与搅拌器和出口格栅相对应，搅拌介质的体积占筒体内部体积的18%~22%，搅拌介质包括球磨钢珠，球磨钢珠的直径为12mm。
本发明的有益效果：
1.本发明以气雾化制粉技术为基础，通过对气雾化制粉技术制备的金属粉末进行筛分得到部分合格的金属粉末，再利用粉末搅拌磨机对小颗粒粉末的加工效率较高的特点，将气雾化加工过程中产生的大颗粒金属粉末进行破碎研磨，得到合格的金属粉末，减少气雾化制粉技术重复熔化加工大颗粒不达标的粉末的情况出现，节省了大量的人力物力，且整个过程设计为一体化过程，金属粉末制备的效率明显提升，有效提升金属粉末的成品率和降低生产成本。
2.本发明通过无坩埚电极感应熔炼气雾化技术制备金属粉末时，对金属棒料的长度进行了调整，将金属棒料的长度设计为300~360mm，大于常规金属棒料的直径，可以加快金属棒料的下降速度，在旋转速度为20~40r/min的配合下，提高金属熔化的速度，减少因熔融金属态存在时间过长而产生合金成分偏析，保证气雾化制粉技术得到的金属粉末的质量，且使用电极感应熔炼气雾化技术对金属棒料进行雾化制粉，金属棒料在旋转过程中表面发生熔融，相应降低了金属棒料的直径，可以减少在金属棒料旋转过程中离心力过大造成金属液流偏离轴线，进而偏离雾化区域的情况出现，进而保证金属棒料气雾化制粉过程的稳定性。
3.本发明的粉末搅拌磨机中，电机给整套设备提供动力；减速机通过扭矩限制联轴器与电机相连，达到降低转速，增大扭矩的目的；出口格栅和搅拌器同轴安装，用于分离研磨介质与超细微粉；固定支架为一体式联通设计，为电机、减速机和筒体提供支撑作用；球磨钢珠在粉末搅拌磨机中发生无序碰撞，所有的钢珠占筒体体积的比率为18%，能够充分对金属粉末进行研磨，提升研磨质量；且粉末搅拌磨机加工过程伴随惰性气体保护，防止研磨过程粉末氧化，进一步提升研磨质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明气雾化制粉的过程示意图。
图2为本发明粉末搅拌磨机的主视截面图。
图3为本发明粉末搅拌磨机的侧视截面图。
图中，1-金属棒料，2-感应线圈，3-高压惰性气体，4-雾化后的金属粉末，5-进料口，6-旋转主轴，7-搅拌器，8-出料口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于3D打印的粉末制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼制备气雾化加工的金属棒料1。
S2、使用气雾化制粉技术对步骤S1中制备的金属棒料1进行雾化制粉，获得雾化后的金属粉末4。
S3、收集步骤S2雾化制粉获得的金属粉末。
S4、将步骤S3中收集的金属粉末进行筛分，获得适于3D打印的合适粒径的金属粉末并封装。
S5、将步骤S4中筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末加入到粉末搅拌磨机中进行研磨。
S6、收集步骤S5中研磨后的金属粉末并进行筛分，获得适于3D打印的合适粒径的金属粉末并封装，将筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末进行重复研磨。
在应用中，步骤S3获得的适于3D打印的合适粒径的金属粉末与步骤S6中获得的适于3D打印的合适粒径的金属粉末均符合实际需求，本实施例能够以气雾化制粉技术为基础，通过对气雾化制粉技术制备的金属粉末进行筛分得到部分合格的金属粉末，再利用粉末搅拌磨机对筛分得到的大粒径的金属粉末进行循环研磨，利用粉末搅拌磨机对小颗粒粉末的加工效率较高的特点，将气雾化加工过程中产生的大颗粒金属粉末进行破碎研磨，得到合格的金属粉末，减少雾化法重复熔化加工大颗粒不达标的粉末，节省了大量的人力物力。且整个过程设计为一体化过程，金属粉末制备的效率明显提升，有效提升金属粉末的成品率和降低生产成本。
实施例2
一种粉末搅拌磨机，包括电机、减速器和筒体，电机、减速器和筒体均安装在固定支架上，减速机通过联轴器与电机相连接，如图2所示，减速器与筒体内的旋转主轴6相连接，筒体内设置有搅拌器7、出口格栅和搅拌介质，搅拌器7和出口格栅同步安装在旋转主轴6上，搅拌介质分别与搅拌器7和出口格栅相对应，搅拌介质的体积占筒体内部体积的18%~22%，搅拌介质包括球磨钢珠，球磨钢珠的直径为12mm。
在需要进行金属粉末搅拌研磨时，将需要研磨的金属粉末放入筒体内，开启电机，调整旋转速度，旋转主轴6开始旋转，带动搅拌器7和出口格栅旋转，进而使得筒体内的搅拌介质与金属粉末充分研磨，进而实现对大粒径金属粉末的研磨，制得适于3D打印的合适粒径的金属粉末。
值得说明的是，在本实施例中，电机给整套设备提供动力；减速机通过扭矩限制联轴器与电机相连，达到降低转速，增大扭矩的目的；出口格栅和搅拌器同轴安装，用于分离研磨介质与超细微粉；固定支架为一体式联通设计，为电机、减速机、筒体提供支撑作用。
值得说明的是，在本实施例中，球磨钢珠在粉末搅拌磨机中发生无序碰撞，所有的钢珠占筒体体积的比率为18%~22%，能够充分对金属粉末进行研磨，提升研磨质量。
实施例3
一种用于3D打印的粉末制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼制备气雾化加工的金属棒料1。
S2、使用气雾化制粉技术对步骤S1中制备的金属棒料1进行雾化制粉，获得雾化后的金属粉末4。
S3、收集步骤S2雾化制粉获得的金属粉末。
S4、将步骤S3中收集的金属粉末进行筛分，获得适于3D打印的合适粒径的金属粉末并封装。
S5、将步骤S4中筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末加入到粉末搅拌磨机中进行研磨。
S6、收集步骤S5中研磨后的金属粉末并进行筛分，获得适于3D打印的合适粒径的金属粉末并封装，将筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末进行重复研磨。
在应用中，步骤S3获得的合适粒径的3D打印用金属粉末与步骤S6中获得的合适粒径的3D打印用金属粉末均符合实际需求，本实施例能够以气雾化制粉技术为基础，通过对气雾化制粉技术制备的金属粉末进行筛分得到部分合格的金属粉末，再利用粉末搅拌磨机对筛分得到的大粒径的金属粉末进行循环研磨，利用粉末搅拌磨机对小颗粒粉末的加工效率较高的特点，将气雾化加工过程中产生的大颗粒金属粉末进行破碎研磨，得到合格的金属粉末，减少雾化法重复熔化加工大颗粒不达标的粉末，节省了大量的人力物力。且整个过程设计为一体化过程，金属粉末制备的效率明显提升，有效提升金属粉末的成品率和降低生产成本。
值得说明的是，在本实施例中，还提供了步骤S6中使用的粉末搅拌磨机，包括电机、减速器和筒体，电机、减速器和筒体均安装在固定支架上，减速机通过联轴器与电机相连接，如图3所示，减速器与筒体内的旋转主轴6相连接，筒体上设置有进料口5和出料口8，筒体内设置有搅拌器7、出口格栅和搅拌介质，搅拌器7和出口格栅同步安装在旋转主轴6上，搅拌介质分别与搅拌器7和出口格栅相对应，搅拌介质的体积占筒体内部体积的18%~22%，搅拌介质包括球磨钢珠，球磨钢珠的直径为12mm。
在需要进行金属粉末搅拌研磨时，将需要研磨的金属粉末放入筒体内，开启电机，调整旋转速度，旋转主轴6开始旋转，带动搅拌器7和出口格栅旋转，进而使得筒体内的搅拌介质与金属粉末充分研磨，进而实现对大粒径金属粉末的研磨，制得适于3D打印的合适粒径的金属粉末。
值得说明的是，在本实施例中，电机给整套设备提供动力；减速机通过扭矩限制联轴器与电机相连，达到降低转速，增大扭矩的目的；出口格栅和搅拌器同轴安装，用于分离研磨介质与超细微粉；固定支架为一体式联通设计，为电机、减速机、筒体提供支撑作用。
值得说明的是，在本实施例中，球磨钢珠在粉末搅拌磨机中发生无序碰撞，所有的钢珠占筒体体积的比率为18%~22%，能够充分对金属粉末进行研磨，提升研磨质量。
实施例4
一种用于3D打印的粉末制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼制备气雾化加工的金属棒料1。具体的说，包括以下步骤：Y1、使用金属棒料1的原料进行电弧炉炼钢，采用精炼加真空除气处理；将步骤Y1获得的金属棒料1的溶液浇注至模具，冷却成型后进行精加工获得金属棒料1。对金属棒料1进行精炼加真空除气处理，减少钢液中残留的气体，提升金属棒料1成型后的性能，且对金属棒料1的表面进行精加工处理，去除金属棒料1表面的氧化层和杂物。
S2、使用气雾化制粉技术对步骤S1中制备的金属棒料1进行雾化制粉，获得雾化后的金属粉末4。具体的说，包括以下步骤：
T1、采用无坩埚电极感应熔炼气雾化技术对金属棒料1进行雾化制粉，雾化设备内进行真空处理并通入惰性气体。如图1所示，使用电极感应熔炼气雾化技术对金属棒料1进行雾化制粉，金属棒料1在旋转过程中表面发生熔融，相应降低了金属棒料1的直径，可以减少在金属棒料1旋转过程中离心力过大造成金属液流偏离轴线，进而偏离雾化区域的情况出现，进而保证金属棒料1气雾化制粉过程的稳定性，惰性气体能够保护整个雾化制粉的过程，保证雾化后制成金属颗粒的稳定性。
值得说明的是，在本实施例中，步骤T1中真空处理后的雾化设备内的真空度≤1×10-1Pa，真空处理后，雾化制粉设备中氧气含量减少，降低金属棒料1的熔融态液滴发生氧化反应的可能性，初步保证雾化制粉设备获得的金属粉末的成品率，为后续充惰性气体做准备，后续向雾化制粉设备内通入纯度为99.9%的氩气这样的惰性气体，进一步保证雾化制粉设备内金属棒料1的熔融态液滴的稳定性，进而保证雾化制粉设备获得的金属粉末的成品率。
T2、开启雾化设备，感应线圈2通电，金属棒料1进行旋转，同时金属棒料1开始下降。如图1所示，开启雾化设备，感应线圈2通电后，金属棒料1发生旋转，旋转速度控制在20r/min，同时金属棒料1开始下降，下降速度为100mm/min。
值得说明的是，在本实施例中，金属棒料1为H13，由下列质量分数的原料制成：0.36%的C，1.02%的Si，0.35%的Mn，5.17%的Cr，1.33%的Mo，0.95%的V，剩余为Fe，金属棒料1长度为300mm，金属棒料1的直径为50mm。金属棒材1的长度较长，能够加快金属棒材在下降过程中的速度，减少因熔融金属态存在时间过长而产生合金成分偏析，保证气雾化制粉技术得到的金属粉末的质量。
T3、经雾化喷嘴喷出的高压惰性气体3将熔融的金属液滴破碎并雾化，雾化产生的粉末颗粒冷却凝固进入收集仓内。如图1所示，雾化喷嘴为自由降落式喷嘴，雾化压力对金属粉末颗粒的分布有重要影响，高压惰性气体3的流量为800m3/h，经过高压惰性气体，能够使熔融金属液滴发生雾化，进而雾化后的金属粉末4冷凝落入收集仓。
S3、收集步骤S2雾化制粉获得的金属粉末。具体的说，在惰性气体如纯度为99.9%的氩气的保护下对收集仓内的金属粉末进行收集。
S4、将步骤S3中收集的金属粉末进行筛分，获得合适粒径的3D打印用金属粉末并封装。具体的说，使用目数为240目的筛网对收集的金属粉末进行筛取，将筛下的金属粉末进行收集并进行真空封装，获得第一份符合3D打印用要求的金属粉末。
S5、将步骤S4中筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末加入到粉末搅拌磨机中进行研磨。将筛分出的粒径大于240目的金属粉末加入到粉末搅拌磨机内，利用粉末搅拌磨机对小颗粒粉末的加工效率较高的特点，对金属粉末进行充分研磨。
值得说明的是，粉末搅拌磨机的转速为200r/min，粉末搅拌磨机的单次研磨时间为10min，粉末搅拌磨机研磨过程中通入惰性气体。
S6、收集步骤S5中研磨后的金属粉末并进行筛分，获得合适粒径的3D打印用金属粉末并封装，将筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末进行重复研磨。使用粉末搅拌磨机对金属粉末进行研磨后，通过240目的筛网，能够得到一批符合要求的金属粉末和一批粒径大于240目的金属粉末，将符合要求的金属粉末进行真空封装，将粒径大于240目的金属粉末再次放入粉末搅拌磨机内进行重复研磨，通过多次筛分和重复研磨，能够获得更多的符合要求的金属粉末。
值得说明的是，在本实施例中，如图2所示，步骤S5中使用的粉末搅拌磨机包括动力组件、固定支架、筒体和搅拌组件，动力组件与筒体内的旋转主轴6相连接，筒体和动力组件安装在固定支架上，搅拌组件位于筒体内与筒体同轴设置且搅拌组件设置在旋转主轴6上，如图3所示，筒体上设置有进料口5和出料口8，筒体内设置的研磨介质与搅拌组件相对应。当需要对金属粉末进行研磨时，通过进料口5将金属粉末放入筒体内，启动动力组件，旋转主轴6开始旋转，带动搅拌组件转动，在搅拌组件的带动下，研磨介质与金属粉末充分研磨，进行旋转研磨和挤压破碎，研磨完成后，对通气口充高压惰性气体，利用高压气体将金属粉末从粉末搅拌磨机的出料口8中吹出来，收集金属粉末完成后利用真空密封包装。
进一步的，动力组件包括位于固定支架上的电机和减速机，减速机通过联轴器与电机相连接，减速器与旋转主轴6相连接；搅拌组件包括搅拌器7和出口格栅，搅拌器7和出口格栅同步安装在旋转主轴6上；搅拌介质的体积占筒体内部体积的18%，搅拌介质包括球磨钢珠，球磨钢珠的直径为12mm。
值得说明的是，在本实施例中，电机给整套设备提供动力；减速机通过扭矩限制联轴器与电机相连，达到降低转速，增大扭矩的目的；出口格栅和搅拌器同轴安装，用于分离研磨介质与超细微粉；固定支架为一体式联通设计，为电机、减速机、筒体提供支撑作用。
值得说明的是，在本实施例中，球磨钢珠在粉末搅拌磨机中发生无序碰撞，所有的钢珠占筒体体积的比率为18%，能够充分对金属粉末进行研磨，提升研磨质量。
实施例5
一种用于3D打印的粉末制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼制备气雾化加工的金属棒料1。具体的说，包括以下步骤：Y1、使用金属棒料1的原料进行电弧炉炼钢，采用精炼加真空除气处理；将步骤Y1获得的金属棒料1的溶液浇注至模具，冷却成型后进行精加工获得金属棒料1。
S2、使用气雾化制粉技术对步骤S1中制备的金属棒料1进行雾化制粉，获得雾化后的金属粉末4。具体的说，包括以下步骤：
T1、采用无坩埚电极感应熔炼气雾化技术对金属棒料1进行雾化制粉，雾化设备内进行真空处理并通入惰性气体。
值得说明的是，在本实施例中，步骤T1中真空处理后的雾化设备内的真空度≤1×10-1Pa，向制粉设备内通入纯度为99.9%的氩气这样的惰性气体。
T2、开启雾化设备，感应线圈2通电，金属棒料1进行旋转，同时金属棒料1开始下降。如图1所示，开启雾化设备，感应线圈2通电后，金属棒料1发生旋转，旋转速度控制在30r/min，同时金属棒料1开始下降，下降速度为110mm/min。
值得说明的是，在本实施例中，金属棒料1为H13，由下列质量分数的原料制成：0.36%的C，1.02%的Si，0.35%的Mn，5.17%的Cr，1.33%的Mo，0.95%的V，剩余为Fe，金属棒料1长度为330mm，金属棒料1的直径为55mm。
T3、经雾化喷嘴喷出的高压惰性气体3将熔融的金属液滴破碎并雾化，雾化产生的粉末颗粒冷却凝固进入收集仓内。如图1所示，雾化喷嘴为自由降落式喷嘴，高压惰性气体3的流量为1000m3/h。
S3、收集步骤S2雾化制粉获得的金属粉末。具体的说，在惰性气体如纯度为99.9%的氩气的保护下对收集仓内的金属粉末进行收集。
S4、将步骤S3中收集的金属粉末进行筛分，获得合适粒径的3D打印用金属粉末并封装。具体的说，使用目数为300目的筛网对收集的金属粉末进行筛取，将筛下的金属粉末进行收集并进行真空封装，获得第一份符合3D打印用要求的金属粉末。
S5、将步骤S4中筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末加入到粉末搅拌磨机中进行研磨。将筛分出的粒径大于300目的金属粉末加入到粉末搅拌磨机内，利用粉末搅拌磨机对小颗粒粉末的加工效率较高的特点，对金属粉末进行充分研磨。
值得说明的是，粉末搅拌磨机的转速为220r/min，粉末搅拌磨机的单次研磨时间为12min，粉末搅拌磨机研磨过程中通入惰性气体。
S6、收集步骤S5中研磨后的金属粉末并进行筛分，获得合适粒径的3D打印用金属粉末并封装，将筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末进行重复研磨。
值得说明的是，在本实施例中，如图2所示，步骤S5中使用的粉末搅拌磨机的结构与实施例4的粉末搅拌磨机的结构相同，在此不再赘述。
实施例6
一种用于3D打印的粉末制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼制备气雾化加工的金属棒料1。具体的说，包括以下步骤：Y1、使用金属棒料1的原料进行电弧炉炼钢，采用精炼加真空除气处理；将步骤Y1获得的金属棒料1的溶液浇注至模具，冷却成型后进行精加工获得金属棒料1。
S2、使用气雾化制粉技术对步骤S1中制备的金属棒料1进行雾化制粉，获得雾化后的金属粉末4。具体的说，包括以下步骤：
T1、采用无坩埚电极感应熔炼气雾化技术对金属棒料1进行雾化制粉，雾化设备内进行真空处理并通入惰性气体。
值得说明的是，在本实施例中，步骤T1中真空处理后的雾化设备内的真空度≤1×10-1Pa，向制粉设备内通入纯度为99.9%的氩气这样的惰性气体。
T2、开启雾化设备，感应线圈2通电，金属棒料1进行旋转，同时金属棒料1开始下降。如图1所示，开启雾化设备，感应线圈2通电后，金属棒料1发生旋转，旋转速度控制在40r/min，同时金属棒料1开始下降，下降速度为120mm/min。
值得说明的是，在本实施例中，金属棒料1为H13，由下列质量分数的原料制成：0.36%的C，1.02%的Si，0.35%的Mn，5.17%的Cr，1.33%的Mo，0.95%的V，剩余为Fe，金属棒料1长度为360mm，金属棒料1的直径为60mm。
T3、经雾化喷嘴喷出的高压惰性气体3将熔融的金属液滴破碎并雾化，雾化产生的粉末颗粒冷却凝固进入收集仓内。如图1所示，雾化喷嘴为自由降落式喷嘴，高压惰性气体3的流量为1200m3/h。
S3、收集步骤S2雾化制粉获得的金属粉末。具体的说，在惰性气体如纯度为99.9%的氩气的保护下对收集仓内的金属粉末进行收集。
S4、将步骤S3中收集的金属粉末进行筛分，获得合适粒径的3D打印用金属粉末并封装。具体的说，使用目数为350目的筛网对收集的金属粉末进行筛取，将筛下的金属粉末进行收集并进行真空封装，获得第一份符合3D打印用要求的金属粉末。
S5、将步骤S4中筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末加入到粉末搅拌磨机中进行研磨。将筛分出的粒径大于350目的金属粉末加入到粉末搅拌磨机内，利用粉末搅拌磨机对小颗粒粉末的加工效率较高的特点，对金属粉末进行充分研磨。
值得说明的是，粉末搅拌磨机的转速为240r/min，粉末搅拌磨机的单次研磨时间为15min，粉末搅拌磨机研磨过程中通入惰性气体。
S6、收集步骤S5中研磨后的金属粉末并进行筛分，获得合适粒径的3D打印用金属粉末并封装，将筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末进行重复研磨。
值得说明的是，在本实施例中，如图2所示，步骤S5中使用的粉末搅拌磨机的结构与实施例4的粉末搅拌磨机的结构相同，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于3D打印的粉末制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、熔炼制备气雾化加工的金属棒料（1）；
S2、使用气雾化制粉技术对步骤S1中制备的金属棒料（1）进行雾化制粉，获得雾化后的金属粉末（4）；
S3、收集步骤S2雾化制粉获得的金属粉末；
S4、将步骤S3中收集的金属粉末进行筛分，获得适于3D打印的合适粒径的金属粉末并封装；
S5、将步骤S4中筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末加入到粉末搅拌磨机中进行研磨；
S6、收集步骤S5中研磨后的金属粉末并进行筛分，获得适于3D打印的合适粒径的金属粉末并封装，将筛分出的粒径大于合适粒径的金属粉末进行重复研磨。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印的粉末制备方法，其特征在于，所述步骤S4和步骤S6中进行金属粉末筛分所用的筛网的目数为240~350目。
3.根据权利要求1所述的用于3D打印的粉末制备方法，其特征在于，所述步骤S5中的粉末搅拌磨机包括动力组件、固定支架、筒体和搅拌组件，所述动力组件与筒体内的旋转主轴（6）相连接，筒体和动力组件安装在固定支架上，所述搅拌组件位于筒体内与筒体同轴设置且搅拌组件设置在旋转主轴（6）上，筒体上设置有进料口（5）和出料口（8），筒体内设置的研磨介质与搅拌组件相对应。
4.根据权利要求3所述的用于3D打印的粉末制备方法，其特征在于，所述动力组件包括位于固定支架上的电机和减速机，所述减速机通过联轴器与电机相连接，减速器与旋转主轴（6）相连接；所述搅拌组件包括搅拌器（7）和出口格栅，所述搅拌器（7）和出口格栅同步安装在旋转主轴（6）上；所述搅拌介质的体积占筒体内部体积的18%~22%，搅拌介质包括球磨钢珠，所述球磨钢珠的直径为12mm。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的用于3D打印的粉末制备方法，其特征在于，所述粉末搅拌磨机的转速为200~240r/min，粉末搅拌磨机的单次研磨时间为10~15min，粉末搅拌磨机研磨过程中通入惰性气体。
6.根据权利要求1所述的用于3D打印的粉末制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
Y1、使用金属棒料（1）的原料进行电弧炉炼钢，采用精炼加真空除气处理；
Y2、将步骤Y1获得的金属棒料（1）的溶液浇注至模具，冷却成型后进行精加工获得金属棒料（1）。
7.根据权利要求1或6所述的用于3D打印的粉末制备方法，其特征在于，所述金属棒料（1）为H13钢，金属棒料（1）的长度为300~360mm，金属棒料（1）的直径为50~60mm。
8.根据权利要求1所述的用于3D打印的粉末制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
T1、采用无坩埚电极感应熔炼气雾化技术对金属棒料（1）进行雾化制粉，雾化设备内进行真空处理并通入惰性气体；
T2、开启雾化设备，感应线圈（2）通电，金属棒料（1）进行旋转，同时金属棒料（1）开始下降；
T3、经雾化喷嘴喷出的高压惰性气体（3）将熔融的金属液滴破碎并雾化，雾化产生的粉末颗粒冷却凝固进入收集仓内。
9.根据权利要求8所述的所述的用于3D打印的粉末制备方法，其特征在于，所述步骤T1中真空处理后的雾化设备内的真空度≤1×10-1Pa；所述步骤T2中，金属棒料（1）的旋转速度为20~40r/min，下降速度为100~120mm/min；所述步骤T3中的高压惰性气体（3）的流量为800~1200m3/h。
10.一种粉末搅拌磨机，其特征在于，包括电机、减速器和筒体，所述电机、减速器和筒体均安装在固定支架上，减速机通过联轴器与电机相连接，减速器与筒体内的旋转主轴（6）相连接，筒体上设置有进料口（5）和出料口（8），筒体内设置有搅拌器（7）、出口格栅和搅拌介质，所述搅拌器（7）和出口格栅同步安装在旋转主轴（6）上，所述搅拌介质分别与搅拌器（7）和出口格栅相对应，搅拌介质的体积占筒体内部体积的18%~22%，搅拌介质包括球磨钢珠，所述球磨钢珠的直径为12mm。
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