一种筛分球形金属粉末中异形粉的设备及其方法与流程

本发明属于粉末冶金工业技术领域，特别涉及一种筛分球形金属粉末中异形粉的设备及其方法。

背景技术：

球形金属粉末是增材制造领域最重要的原材料。增材制造领域所使用的球形金属粉末一般按照热源划分为激光增材制造和电子束类增材制造。前者所使用的球形金属粉末受限于激光与粉床铺粉要求，通常尺寸<50μm。由于各类雾化技术熔化过程中的异形颗粒的主要尺寸分布不在该区间，因而<50μm粉体通常品质较好，夹杂较少，但由于雾化产率原因，<50μm粉体的成本通常较高。50-150μm是常用的电子束类增材制造的用粉区间，电子束使用该区间的主要原因是由于电子束的动量较大，如果使用较细的粉末，则会产生明显的击飞效应从而影响打印零件的品质。而50-150μm的粉体成本则不到<50μm的一半，且其粒度区间正好适配目前常用的prep等离心雾化技术，由于prep技术通常被认为相对于气雾化拥有更高的球形规整度，致密度和更少的杂质，因而使用50-150μm区间段可以满足制备高品质，高纯度，低缺陷零件的要求。且50-150μm区间粉体也可以适配目前的热等静压技术，因而具有更好的通用性。然而，prep等离心雾化技术会在雾化过程中形成成分与合金原始组分相同的异常雾化颗粒，从而形成异形粉，这些异形粉通常呈现片状，具有较大反光面，因而影响视觉效果，且由于异形粉的尺寸通常较区间粉末更大，因而其熔化需要更大的瞬间功率，这使得适配于正常区间粉末的激光/电子束难以充分熔化较大的异形粉，因而会在打印件中形成缺陷，由于筛分的不精准性，这些异形粉通常很难通过一般的筛分手段从粉体系统中分离。故而，这些异形粉，尤其是异形粉的存在会损害金属粉末的打印零件性能。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种筛分球形金属粉末中异形粉的设备与方法，以避免在后续过程中引入缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种筛分球形金属粉末中片状异形粉的设备，包括圆孔孔径直径尺寸150-250μm的圆孔板筛,孔径的尺寸精度误差<±5μm，圆形度>95%;板筛的开孔面积为5-30%；厚度≤0.5mm；筛网被制作成适配常规筛分机的规格，筛网采用圆形边框，筛网直径为200-800mm。

利用所述的设备筛分金属粉末中片状异形粉的方法，包括以下步骤：

步骤1，使用325-60mesh方孔编织筛，筛分待处理的球形金属粉末；

步骤2,选择需要分离异形粉的球形金属粉末区间为<250μm(<60mesh),使用孔径尺寸150-250μm的圆孔板筛再次对待处理的球形金属粉末进行筛分分离，直到圆孔板筛的筛上残余（球形金属粉末）<10wt.%。

本发明的有益效果是：

使用该方法进行筛分，处理球形金属粉中的片状异形粉的效率很高，通常能处理70%以上的异形粉，并能保证处理后的粉末损失<10%。

本发明实现的原理如图1所示，球形粉末分别针对同尺寸的圆孔筛和方孔编织筛而言，圆孔的尺寸能够恰好保证其对应尺寸以下的球形颗粒能够刚好通过，而尺寸略微大于圆孔的任何异形粉则正好无法通过圆孔，但其可以通过同尺寸方孔，故而圆孔分离异形粉会比方孔更严格，从而获得极佳的分离效果。

附图说明

图1为本发明所使用圆孔异形粉分离的原理图。

图2为本发明分离前的<150μm工业prep钛粉的20倍照片。

图3为本发明分离后的<150μm工业prep钛粉的20倍照片。

图4为本发明分离前的<250μm工业prep钛粉的20倍照片。

图5为本发明分离后的<250μm工业prep钛粉的20倍照片。

图6为本发明筛分球形金属粉末中异形粉的设备原理示意图。

图中：1-异形粉，2-圆孔，3-方孔，4-球形粉末，5-圆孔板筛。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种筛分球形金属粉末中片状异形粉的设备，包括圆孔孔径尺寸150的圆孔板筛；板筛的开孔面积为18%；厚度0.2mm；筛网被制作成适配常规筛分机的规格，筛网采用圆形边框，筛网直径为200mm；，孔径的尺寸精度误差<±5μm，圆形度96%。

实施例2

一种筛分球形金属粉末中片状异形粉的设备，包括圆孔2孔径为250μm的圆孔板筛5；板筛的开孔面积为5%；厚度0.5mm；筛网被制作成适配常规筛分机的规格，筛网采用圆形边框，筛网直径为800mm；，孔径的尺寸精度误差<±5μm，圆形度98%

实施例3

一种筛分球形金属粉末中片状异形粉的设备，包括圆孔2孔径为180μm的圆孔板筛5；板筛的开孔面积为30%；厚度0.1mm；筛网被制作成适配常规筛分机的规格，筛网采用圆形边框，筛网直径为450mm；，孔径的尺寸精度误差<±5μm，圆形度99%

实施例4

利用所述的设备筛分金属粉末中片状异形粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，使用325mesh与100mesh方孔编织筛，筛分待处理的球形金属粉末；

步骤2，选择需要分离异形粉的球形金属粉末区间为45-150μm，使用孔径尺寸为150μm的圆孔板筛再次对待处理的球形金属粉末进行筛分分离，直到圆孔板筛的筛上残余（球形金属粉末）<10wt.%。

实施例5

利用所述的设备筛分金属粉末中片状异形粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，使用250mesh与100mesh方孔编织筛，筛分待处理的球形金属粉末；

步骤2，选择需要分离异形粉的球形金属粉末区间150-250μm，使用孔径尺寸250μm的圆孔板筛再次对待处理的球形金属粉末进行筛分分离，直到圆孔板筛的筛上残余（球形金属粉末）<10wt.%。

实施例6

利用所述的设备筛分金属粉末中片状异形粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，使用325mesh与80mesh方孔编织筛，筛分待处理的球形金属粉末；

步骤2，选择需要分离异形粉的球形金属粉末区间为45-180μm，使用孔径尺寸180μm的圆孔板筛再次对待处理的球形金属粉末进行筛分分离，直到圆孔板筛的筛上残余（球形金属粉末）<10wt.%。

实施例7

以市售prep球形钛粉作为试样，使用标准150μm方孔编织筛将样品分离成<150μm，通过体视显微镜拍照测量<150μm的异形粉比例为0.52%，其中异形粉比例0.31%。随后使用150μm的负荷要求的圆孔筛对该<150μm样品做筛分处理，筛分至圆孔筛筛上残余4.7wt.%，测量过圆孔筛筛下的异形粉比例0.10%，其中异形粉比例0.04%。分离效率达到87%。其分离前后的20倍视场图片如图2和图3。

实施例8

以市售prep球形钛粉作为试样，使用标准250μm方孔编织筛将样品分离成<250μm，通过体视显微镜拍照测量<250μm的异形粉比例为0.48%，其中异形粉比例0.31%。随后使用150μm的负荷要求的圆孔筛对该<150μm样品做筛分处理，筛分至圆孔筛筛上残余4.8wt.%，测量过圆孔筛筛下的异形粉比例0.16%，其中异形粉比例0.04%。分离效率达到87%。其分离前后的20倍视场图片如图4和图5。

参见图1，球形粉末分别针对同尺寸的圆孔筛和方孔编织筛而言，圆孔2的尺寸能够恰好保证其对应尺寸以下的球形颗粒能够刚好通过，而尺寸略微大于圆孔的任何异形粉1则正好无法通过圆孔2，但其可以通过同尺寸的方孔3，故而圆孔分离异形粉会比方孔更严格。

参见图6，包括圆孔孔径尺寸150的圆孔板筛5；圆孔板筛5上设有，圆孔2；圆孔板筛5上的开孔面积为18%；厚度0.2mm；筛网被制作成适配常规筛分机的规格，筛网采用圆形边框，筛网直径为200mm。

球形粉末4分别针对同尺寸的圆孔筛和方孔编织筛而言，圆孔2的尺寸能够恰好保证其对应尺寸以下的球形颗粒能够刚好通过，而尺寸略微大于圆孔的任何异形粉1则正好无法通过圆孔2，但其可以通过与圆孔筛同尺寸的方孔3。