射频发生器、PN-35型等离子体炬、粉体球化室(含粉末收集装置)、气体流量控制系统。
[0011]在设备运行中，氩气主要的作用是作为携粉气体、粉末、边气流量、中气流量和探针的边气流量，产生气压和保护气体，引入的氦气主要应用于边气流量的一部分，氩气和氦气的混合气，主要用于等离子体点火反应气体和维持火炬的稳定运行。
[0012]实施例一
1.选取粒径为10-20微米的多角状钛粉颗粒；
2.建立能量密度高和加热强度大的等离子体炬，氩气携带钛粉颗粒通过加料枪喷入等离子体炬，不规则钛粉颗粒恪化，送料速率为I kg/h ；携粉气体的流量4L/min，探针鞘流量为4L/min，中气流量为10L/min，边气氩气流量为30L/min，边气氦气流量为3L/min;射频功率为25KW，反应容器内气压为5pisa，系统压力为40KPa。
[0013]3.将汽化的钛粉先导入快速冷却装置，温度为200C，随后进入粉末球化室，温度为100°C，在极高的温度梯度下迅速冷却固化，形成球形的钛粉颗粒，粉末在高效的过滤气体下和等离子体气体分开，球形粉末经粉末收集装置收集。得到粒径为10M1左右的球形钛粉。
[0014]实施例二
1.选取粒径为30-40微米的不规则形状钛粉颗粒；
4.建立能量密度高和加热强度大的等离子体炬，氩气携带钛粉颗粒通过加料枪喷入等离子体炬，不规则钛粉颗粒熔化，送料速率为1.5 kg/h;携粉气体的流量8L/min，探针鞘流量为5L/min，中气流量为20L/min，边气氩气流量为70L/min;边气氦气流量为5L/min;射频功率为30KW，反应容器内气压为lOpisa，系统压力为50KPa。
[0015]2.将汽化的钛粉先导入快速冷却装置，温度为，40°C，再进入粉末球化室，温度为120°C，在极高的温度梯度下迅速冷却固化，形成球形的钛粉颗粒，粉末在高效的过滤气体下和等离子体气体分开，球形粉末经粉末收集装置收集。得到粒径为20μπι左右的球形钛粉。
[0016]实施例三
1.选取粒径为60-70微米的不规则形状钛粉颗粒；
5.建立能量密度高和加热强度大的等离子体炬，氩气携带钛粉颗粒通过加料枪喷入等离子体炬，不规则钛粉颗粒熔化，送速率为2.0 kg/h;携粉气体的流量10L/min，探针鞘流量为8L/min，中气流量为30L/min，边气氩气流量为90L/min，边气氦气流量为8L/min ；射频功率为35KW，反应容器内气压为13pisa，系统压力为60KPa，加入惰性破碎气体流量为10L/min0
[0017]3.将汽化的钛粉先导入快速冷却装置，温度为60 0C，再进入粉末球化室，温度为150°C，在极高的温度梯度下迅速冷却固化，形成球形的钛粉颗粒，粉末在高效的过滤气体下和等离子体气体分开，球形粉末经粉末收集装置收集。得到粒径为25微米左右的球形钛粉。实施例四
1.选取粒径为30-70微米的不规则形状钛粉颗粒； 2.建立能量密度高和加热强度大的等离子体炬，氩气携带钛粉颗粒通过加料枪喷入等离子体炬，不规则钛粉颗粒熔化，送料速率为2.0 kg/h;携粉气体的流量10L/min，探针鞘流量为9L/min，中气流量为30L/min，边气氩气流量为90L/min ；边气氦气流量为9L/min ；射频功率为35KW，反应容器内气压为15pisa，系统压力为80KPa，惰性破碎气体流量为120L/min。
[0018]3.在汽化的钛粉进入快速冷却装置之前，通入气流量对其进行冲击，达到破碎液滴的效果，使大的液滴分为2-3部分;将汽化的钛粉先导入快速冷却装置，温度为50°C，再进入粉末球化室，温度为130°C，在极高的温度梯度下迅速冷却固化，形成球形的钛粉颗粒，粉末在高效的过滤气体下和等离子体气体分开，球形粉末经粉末收集装置收集。得到粒径为30微米左右的球形钛粉。
【主权项】
1.一种用于3D打印的球形钛粉的等离子体制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)选取不规则形状的钛粉原材料，粒径为10-100μπι； (2)建立等离子体炬，并引入氦气，维持等离子体炬的稳定运行； (3)氩气携带钛粉颗粒通过加料枪喷入等离子体炬，不规则钛粉颗粒被迅速加热熔化，熔融颗粒在表面张力作用下形成液滴，控制反应容器内气压5-30Pa; (4)加入氮气对钛粉液滴进行冲击对其熔融状态进一步破碎，使大粒径范围内的大液滴破碎分裂，形成小液滴； (5 )熔融的小液滴先进入快速冷却室，快速冷却室的温度为20-60 0C ； (6)经过快速冷却后的小液滴再进入粉体球化室，在100-150 °C的温度下冷却固化，形成球形的钛粉颗粒，粉末在过滤气体下和等离子体气体分开，球形粉末经粉末粒度范围在10-30μπι，球化率>90 %，经由收集装置收集。2.如权利要求1所述的一种用于3D打印的球形钛粉的等离子体制备方法，其特征在于:所述载粉氩气的流量为1-llL/min，送料速率为1-10 kg/h，所述等离子体炬内探针鞘流量为1-llL/min，中气流量为10-50L/min，边气氩气流量为30-100 L/min，边气氦气流量为3-30 L/min，系统压力为3O-9OKPa03.如权利要求1所述的一种用于3D打印的球形钛粉的等离子体制备方法，其特征在于:所述加入的氮气流量为100L/min-160L/min。4.如权利要求1所述，一种用于3D打印的球形钛粉的等离子体制备方法，主要特征在于:所述的等离子体炬的射频功率为5-40KW。
【专利摘要】本发明公开一种用于3D打印的球形钛粉的等离子体制备方法，选取不规则形状的钛粉为原材料；氩气携带钛粉颗粒通过加料枪喷入等离子体炬；钛粉颗粒被迅速加热熔化，熔融颗粒在表面张力作用下形成球形度很高的液滴；引入破碎气体对熔融液滴进行再次破碎，并在不同的两个递增温度梯度下迅速冷却固化，形成球形的钛粉颗粒，粉末在高效的过滤气体下和等离子体气体分开，球形粉末经粉末收集装置收集。本方法制成的钛粉成分、粒径、球形度可控；制备出球形度高、流动性好、粒度分布均匀、杂质少、致密性高的高质量用于3D打印的球形钛粉；制备工艺快速、简捷、一次成型。
【IPC分类】B22F9/14, B22F1/00, B33Y70/00
【公开号】CN105562700
【申请号】CN201511014284
【发明人】陈海霞, 刘志光, 刘少存, 吴鹏
【申请人】龙岩紫荆创新研究院
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月31日