一种制备3D打印用金属球形粉末的装置

本技术属于粉末冶金，具体涉及一种制备3d打印用金属球形粉末的装置。

背景技术：

1、金属粉末在现代工业中应用较为广泛，随着3d打印技术的迅速发展，其对于粉末材料的要求也越来越高，因此制备品质优良的球形粉末对于成形件的性能有着至关重要的影响。

2、目前，3d打印用金属粉末制备方法主要包括电极感应雾化(eiga)、等离子旋转电极雾化法(prep)、感应等离子球化法(pa)、真空感应熔炼气体雾化(viga)法及水雾化法等。电极感应雾化(eiga)熔炼时电极的偏析会一定程度上造成合金粉末成分不均，粉末整体粒径分布较宽，颗粒存在较多的“卫星粉”、异形粉和空心粉，进而导致粉末流动性下降，松装密度及振实密度较低。旋转电极法(prep)细粉收得率不足10％，成本相对较高。感应等离子球化法(pa)是利用等离子热源雾化制备球形金属粉末的方法。气雾化法(viga)制备过程易受污染，无法满足高活性、高纯净合金粉末的制备需求。水雾化法(wa)因冷凝过快致使金属熔滴形状常常不规则，粉末球形度往往难以保证，粉末粒度分布相对分散，同时部分活性较高如铝等金属和合金会与水接触并发生反应，使得粉末中的氧含量提高，高的氧含量容易劣化产品的力学性能。

3、传统可控等离子法制粉的基本原理是利用可控感应电磁场作用于水冷铜圈，电磁场将工作气体电离，产生等离子体，使原料粉收缩球化，从而制备致密球形粉体，但是该方法不能保证所制备金属粉末的细化，最终影响产品性能。

技术实现思路

1、针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种制备3d打印用金属球形粉末的装置，解决了现有粉末球形度难以保证、以及粉末粒度分布相对分散等质量差的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案包括：

3、一种制备3d打印用金属球形粉末的装置，包括依次串联的料仓、送粉机构、加热筒体、梯度温度筒、第一收集筒和第二收集筒；送粉机构与加热筒体之间连设送粉管，加热筒体内腔与梯度温度筒内腔连通，梯度温度筒内底设有送风机构，梯度温度筒内设有第一筛分网、且第一筛分网将梯度温度筒内腔上下分为高温区和蒸发区；蒸发区与第一收集筒内腔上侧连设冷凝管，第一收集筒内腔上侧与第二收集筒内腔上侧连设连接管，连接管入口端设有第二筛分网。

4、优选的，冷凝管、第一收集筒和第二收集筒的侧壁均为双层夹层结构，冷凝管上设有与其夹层连通的冷凝管冷却水入口和冷凝管冷却水出口，第一收集筒上设有与其夹层连通的第一收集筒冷却水入口和第一收集筒冷却水出口，第二收集筒上设有与其夹层连通的第二收集筒冷却水入口和第二收集筒冷却水出口，冷凝管冷却水出口和第一收集筒冷却水入口之间连设第一冷却水管道，第一收集筒冷却水出口与第二收集筒冷却水入口之间连设第二冷却水管道。

5、优选的，还包括冷却水机构，冷却水机构与第二收集筒冷却水出口连接。

6、优选的，梯度温度筒上设有与其内腔连通的第一废气排放口，第一收集筒上设有与其内腔连通的第二废气入口和第二废气排放口，第二收集筒上设有与其内腔连通的第三废气入口和第三废气排放口；第一废气排放口与第二废气入口连通，第二废气排放口与第三废气入口连通。

7、优选的，还包括气体回收机构，气体回收机构与第三废气排放口连通。

8、优选的，气体回收机构连设第二动力机构。

9、优选的，冷凝管与第一收集筒之间连设第一旋风机构。

10、优选的，连接管与第二收集筒之间连设第二旋风机构。

11、优选的，送粉机构连设第一动力机构。

12、优选的，加热筒体入口设有端盖。

13、与现有技术相比，本实用新型的优点为：

14、(1)本实用新型的制备3d打印用金属球形粉末的装置，通过对部件结构的合理设置，整体装置易实施，对粉末进行冷凝球化，同时实现粉末分级收集，各级分别得到相同粒度分布的球形粉末。

15、(2)本实用新型的制备3d打印用金属球形粉末的装置，通过对部件结构的合理设置，通过给冷凝管、第一收集筒和第二收集筒的各夹层注入循环冷水实现对气化后的物料(高温)进行快速冷凝球化。

16、(3)本实用新型的制备3d打印用金属球形粉末的装置，通过对部件结构的合理设置，通过各排气口以及气体回收机构的设置，整体以实现废气的回收。

技术特征：

1.一种制备3d打印用金属球形粉末的装置，其特征在于，包括依次串联的料仓(2)、送粉机构(1)、加热筒体(4)、梯度温度筒(5)、第一收集筒(9)和第二收集筒(12)；

2.如权利要求1所述的制备3d打印用金属球形粉末的装置，其特征在于，所述冷凝管(6)、第一收集筒(9)和第二收集筒(12)的侧壁均为双层夹层结构，所述冷凝管(6)上设有与其夹层连通的冷凝管冷却水入口(6-1)和冷凝管冷却水出口(6-2)，第一收集筒(9)上设有与其夹层连通的第一收集筒冷却水入口(9-1)和第一收集筒冷却水出口(9-2)，第二收集筒(12)上设有与其夹层连通的第二收集筒冷却水入口(12-1)和第二收集筒冷却水出口(12-2)，冷凝管冷却水出口(6-2)和第一收集筒冷却水入口(9-1)之间连设第一冷却水管道(8)，第一收集筒冷却水出口(9-2)与第二收集筒冷却水入口(12-1)之间连设第二冷却水管道(16)。

3.如权利要求2所述的制备3d打印用金属球形粉末的装置，其特征在于，还包括冷却水机构(13)，所述冷却水机构(13)与第二收集筒冷却水出口(12-2)连接。

4.如权利要求1-3任一所述的制备3d打印用金属球形粉末的装置，其特征在于，所述梯度温度筒(5)上设有与其内腔连通的第一废气排放口(5-3)，所述第一收集筒(9)上设有与其内腔连通的第二废气入口(9-3)和第二废气排放口(9-4)，所述第二收集筒(12)上设有与其内腔连通的第三废气入口(12-3)和第三废气排放口(12-4)；

5.如权利要求4所述的制备3d打印用金属球形粉末的装置，其特征在于，还包括气体回收机构(14)，所述气体回收机构(14)与第三废气排放口(12-4)连通。

6.如权利要求5所述的制备3d打印用金属球形粉末的装置，其特征在于，所述气体回收机构(14)连设第二动力机构(15)。

7.如权利要求1所述的制备3d打印用金属球形粉末的装置，其特征在于，所述冷凝管(6)与第一收集筒(9)之间连设第一旋风机构(7)。

8.如权利要求1所述的制备3d打印用金属球形粉末的装置，其特征在于，所述连接管(10)与第二收集筒(12)之间连设第二旋风机构(11)。

9.如权利要求1所述的制备3d打印用金属球形粉末的装置，其特征在于，所述送粉机构(1)连设第一动力机构(3)。

10.如权利要求1所述的制备3d打印用金属球形粉末的装置，其特征在于，所述加热筒体(4)入口设有端盖(4-1)。

技术总结
一种制备3D打印用金属球形粉末的装置，包括依次串联的料仓、送粉机构加热筒体、梯度温度筒、第一收集筒和第二收集筒；送粉机构与加热筒体之间连设送粉管，加热筒体内腔与梯度温度筒内腔连通，梯度温度筒内底设有送风机构，梯度温度筒内设有第一筛分网、且第一筛分网将梯度温度筒内腔上下分为高温区和蒸发区；蒸发区与第一收集筒内腔上侧连设冷凝管，冷凝管内腔上侧与第二收集筒内腔上侧连设连接管，连接管入口端设有第二筛分网。通过对部件结构的合理设置，整体装置易实施，对粉末进行冷凝球化，同时实现粉末分级收集，各级分别得到相同粒度分布的球形粉末。

技术研发人员：王快社,杨奔,张兵,高欢,王强,詹善成,张曾雯,党龙杰,马俊,赵海龙,张志娟
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：20240204
技术公布日：2024/9/23