37]所述坩祸7的材料与置于所述坩祸7内的熔融金属的润湿角大于90°。
[0038]所述旋转圆盘12为石墨圆盘，所述旋转圆盘12的转速为10000rpm-40000rpm。所述的壳体6体积足够液滴8经离心破碎后的飞行降落范围，能够保证液滴8不会凝固在壳体6内壁。收集盘10在壳体6底部，面积足够大能够收集粒子。
[0039]工作时，机械泵18和扩散泵19用于对壳体6和坩祸7抽取真空；在通入惰性气体氩气产生背压的条件下，利用感应加热器4对坩祸7中需制备的材料进行加热，给压电陶瓷I输入一定波型的脉冲信号，压电陶瓷I产生向下位移，由传动杆2及压片16传递给坩祸7中心孔附近区域的熔融金属，使得熔融金属从坩祸下部的中心孔喷出形成均匀液滴8，均匀液滴8降落在高速旋转的圆盘12上，由于离心力的作用，均匀液滴8被逐个破碎，形成微液滴，微液滴经自由降落凝固形成粉末9，同时压片16和传动杆2恢复初始状态，左部熔池15、右部熔池5向坩祸7的中心孔内补充熔融金属液体；用收集盘10收集球形金属粉末9。
[0040]本发明制备3D打印用超细球形金属粉末的方法，包括如下步骤:
[0041]①装料:将待熔融的金属材料放入设置在壳体6内上部的坩祸7的外容纳腔内(图中所示为左部熔池15和右部熔池5)，所述金属材料装入所述外容纳腔的装入量为所述外容纳腔容积的50% -70%，然后密封；
[0042]②抽真空:利用机械泵18和扩散泵19对所述坩祸7和所述壳体6抽真空，并充入高纯度惰性保护气体氩气，使壳体6内压力达到0.1MPa ；
[0043]③加热:使用感应加热器4将所述坩祸7内的金属材料熔化，并通过所述坩祸7内设置的热电偶实时监测所述坩祸7内的温度，待金属材料完全熔化后保温15-20分钟；
[0044]④粒子制备:通过设置在所述壳体6上并伸入于所述坩祸7内的坩祸进气管(第一坩祸进气管3和第二进气管17)将高纯度惰性保护气体通入，所述坩祸7内产生背压，促使熔融金属填满所述坩祸7底部的中心孔；给压电陶瓷I输入一定波型的脉冲信号，所述压电陶瓷I产生向下位移，由与所述压电陶瓷I相连的传动杆2及设置在所述传动杆2下方的压片16传递给中心孔附近区域的熔融金属，使得熔融金属从中心孔底部喷出形成均匀液滴8 ；
[0045]均匀液滴8自由降落在高速旋转的旋转圆盘12上，由于离心力的作用，均匀液滴8被逐个破碎，形成微液滴，微液滴经自由降落凝固形成均匀球形金属粉末9，同时压片16和传动杆2恢复初始状态，所述坩祸7内(左部熔池15和右部熔池5)向中心孔处补充熔融金属液体；
[0046]⑤粒子收集:用设置于所述壳体6底部的收集盘10收集均匀球形金属粉末9。
[0047]实施例1
[0048]批量制备3D打印用Sn-3Ag-0.5Cu球形粉末的【具体实施方式】:
[0049]将Sn-3Ag-0.5Cu原材料破碎成小块，进行超声振动后放入左部熔池15和右部熔池5中，根据需求选择坩祸的中心孔径大小，中心孔直径范围在0.02mm-2.0mm之间，如制备25 μ m-50 μ m粒子，选择0.02mm-l.0mm的中心孔，如制备50 μ m-100 μ m粒子，选择1.0mm-2.0mm的中心孔；Sn_3Ag-0.5Cu原材料的放入量达到左部熔池15和右部熔池5容积的50% -70%，如图1所示；
[0050]用机械泵18将壳体6、坩祸7抽到低真空5Pa以下，再利用扩散泵19将壳体6、坩祸7抽到高真空0.0OlPa ;利用第一坩祸进气管3和第二坩祸进气管17，腔体进气管13通入惰性气体氩气，使壳体6、坩祸7内的压力达到0.1MPa ；
[0051]利用感应加热器4对坩祸7进行加热，加热温度为260°C，熔化坩祸7内的金属材料，温度达到260°C后保温15-20分钟；
[0052]给压电陶瓷I输入一定波型的脉冲信号，压电陶瓷I产生向下位移，由传动杆2及压片16传递给坩祸7中心孔附近区域的熔融金属，使得熔融金属从坩祸下部的中心孔喷出形成均匀液滴8，均匀液滴8自由降落在高速旋转的圆盘12上，由于离心力的作用，均匀液滴8被逐个破碎，形成微液滴，微液滴经自由降落凝固形成粉末9，同时压片16和传动杆2恢复初始状态，左部熔池15和右部熔池5向坩祸7的中心孔内补充熔融金属液体；由收集盘10收集；
[0053]待收集结束后，停止高速电机11，从而旋转圆盘12停止旋转；停止压电陶瓷I继续带动传动杆2对压片16产生振动；关闭感应加热器4，待温度降至室温，取出收集盘10中的金属粉末9 ;最后，关闭腔体进气管13、第一坩祸进气管3和第二坩祸进气管17，用机械泵18将坩祸7和壳体6抽到低真空5Pa以下，以便使设备在停用时处于真空状态。
[0054]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种制备3D打印用超细球形金属粉末的装置，包括壳体、设置于所述壳体内的坩祸和粉末收集区，所述粉末收集区置于所述壳体内的底部，所述坩祸置于所述粉末收集区上部，所述坩祸内设有与设置在所述壳体外部的压电陶瓷相连的传动杆，所述壳体上设有伸入于所述坩祸内的坩祸进气管，所述壳体上还设有与所述坩祸相连通的机械泵、扩散泵和坩祸放气阀，所述壳体上还设有腔体进气管和腔体放气阀，其特征在于: 所述坩祸是以中心线为轴的、内外嵌套圆环式结构，所述坩祸的内容纳腔的底部与所述坩祸的外容纳腔的底部设有相贯通的中心孔，所述内容纳腔的底部与所述外容纳腔的底部之间设有用于熔融金属流通的空间，所述内容纳腔的中心孔上方设有压片，所述传动杆与所述压片接触； 所述粉末收集区包括设置在所述壳体底部的收集盘和设置于所述收集盘上方的与电机相连的用于雾化金属粉末颗粒的旋转圆盘。
2.根据权利要求1所述的制备3D打印用超细球形金属粉末的装置，其特征在于:所述坩祸内设有热电偶，所述坩祸外侧还设有感应加热器。
3.根据权利要求1所述的制备3D打印用超细球形金属粉末的装置，其特征在于:所述i甘祸的中心孔直径范围在0.02mm-2.0mm之间。
4.根据权利要求1所述的制备3D打印用超细球形金属粉末的装置，其特征在于:所述坩祸的材料与置于所述坩祸内的熔融金属的润湿角大于90°。
5.根据权利要求1所述的制备3D打印用超细球形金属粉末的装置，其特征在于:所述旋转圆盘为石墨圆盘，所述旋转圆盘的转速为10000rpm-40000rpm。
6.一种制备3D打印用超细球形金属粉末的方法，其特征在于包括如下步骤: ①装料:将待熔融的金属材料放入设置在壳体内上部的坩祸内后密封； ②抽真空:利用机械泵和扩散泵对所述坩祸和所述壳体抽真空，并充入高纯度惰性保护气体，使壳体内压力达到预设值； ③加热:使用感应加热器将所述坩祸内的金属材料熔化，并通过所述坩祸内设置的热电偶实时监测所述坩祸内的温度，待金属材料完全熔化后保温； ④粒子制备:通过设置在所述壳体上并伸入于所述坩祸内的坩祸进气管将高纯度惰性保护气体通入，所述坩祸内产生背压，促使熔融金属填满所述坩祸底部的中心孔；给压电陶瓷输入一定波型的脉冲信号，所述压电陶瓷产生向下位移，由与所述压电陶瓷相连的传动杆及设置在所述传动杆下方的压片传递给中心孔附近区域的熔融金属，使得熔融金属从中心孔底部喷出形成均匀液滴； 均匀液滴自由降落在高速旋转的旋转圆盘上，由于离心力的作用，均匀液滴被逐个破碎，形成微液滴，微液滴经自由降落凝固形成均匀球形金属粉末，同时压片和传动杆恢复初始状态，所述坩祸内的熔池向中心孔处补充熔融金属液体； ⑤粒子收集:用设置于所述壳体底部的收集盘收集均匀球形金属粉末。
7.根据权利要求6所述的制备3D打印用超细球形金属粉末的方法，其特征在于:所述坩祸是以中心线为轴的、内外嵌套圆环式结构，所述坩祸的内容纳腔的底部与所述坩祸的外容纳腔的底部设有相贯通的中心孔，所述内容纳腔的底部与所述外容纳腔的底部之间设有用于熔融金属流通的空间，所述内容纳腔的中心孔上方设有所述压片，所述传动杆与所述压片接触；所述金属材料装入到所述外容纳腔内，所述金属材料装入所述外容纳腔的装入量为所述外容纳腔容积的50% -70%。
8.根据权利要求7所述的制备3D打印用超细球形金属粉末的方法，其特征在于:所述的i甘祸的中心孔直径范围在0.02mm-2.0mm之间。
9.根据权利要求6所述的制备3D打印用超细球形金属粉末的方法，其特征在于:所述高纯度惰性保护气体为氦气、氩气。
10.根据权利要求6所述的制备3D打印用超细球形金属粉末的方法，其特征在于:所述壳体内抽真空后的压力达到0.1MPa，金属材料完全熔化后保温时间为15-20分钟。
【专利摘要】本发明公开了一种制备3D打印用超细球形金属粉末的装置，包括壳体、设置于壳体内的坩埚和粉末收集区，其特征在于：坩埚是内外嵌套圆环式结构，坩埚的内容纳腔的底部与坩埚的外容纳腔的底部设有相贯通的中心孔，内容纳腔的底部与外容纳腔的底部之间设有用于熔融金属流通的空间，内容纳腔的中心孔上方设有压片，传动杆与压片接触；粉末收集区包括设置在壳体底部的收集盘和设置于收集盘上方的与电机相连的用于雾化金属粉末颗粒的旋转圆盘。发明还公开了制备超细球形金属粉末的方法，主要结合脉冲微孔喷射法和离心雾化法两种方法，能够制备粒径分布区间窄、圆球度高、有良好铺展性和流动性、生产效率高的符合3D打印使用要求的超细球形金属粉末。
【IPC分类】B22F9-10
【公开号】CN104550989
【申请号】CN201510044848
【发明人】董伟, 许富民, 魏宇婷, 盖如坤, 康世薇, 刘船
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月28日