一種3d打印用球形鈦粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印用金屬粉的制備方法，尤其是一種3D打印用球形鈦粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦及鈦合金由于具有比強(qiáng)度高、高溫/低溫性能優(yōu)越、耐腐蝕等優(yōu)越性能，在航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。高性能鈦及鈦合金零部件的制造一般采用傳統(tǒng)的模鍛件機(jī)加工的制備方式生產(chǎn)，而該工藝存在所需鍛造設(shè)備噸位大、材料利用率低等缺陷，造成鈦及鈦合金零部件成本居高不下。3D打印技術(shù)的發(fā)展為鈦及鈦合金零部件的生產(chǎn)提供了全新的選擇，采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)鈦及鈦合金零部件具有材料利用率高、對(duì)零部件形狀限制小等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外已制備了飛機(jī)鈦合金大型整體關(guān)鍵構(gòu)件樣件等。目前，限制3D打印鈦及鈦合金零部件成本、組織及性能的一個(gè)主要因素是適宜3D打印的鈦粉。
[0003]目前，制備細(xì)微、球形鈦粉的方法主要有氣體霧化法、氫化鈦熱還原法等。如CN104475744A的發(fā)明專(zhuān)利“一種氣霧化制備球形鈦粉及鈦合金粉末的裝置及方法”公開(kāi)了一種氣體霧化法制備球形鈦粉的方法，所得鈦粉的粒徑為I?ΙΟΟμπι，但是該方法的不足之處是對(duì)鈦粉的氧含量控制較難。氫化鈦熱還原法充分利用了氫化鈦質(zhì)脆、易于粉碎為細(xì)顆粒的特點(diǎn)，可以獲得更為細(xì)小、含氧量低的鈦粉。如CN102554242B的發(fā)明專(zhuān)利“微細(xì)球形鈦粉末的制造方法”和CNl07116686Α的發(fā)明專(zhuān)利“一種微細(xì)球形鈦粉的短流程制備方法”分別公開(kāi)了以氬氣等離子體作為熱源、采用氫化鈦熱還原法制備鈦粉的方法，所得的鈦粉粒徑可小于50μπι，同時(shí)，鈦粉的含氧量也較低。
[0004]綜上，氫化鈦熱還原法是一種制備高品質(zhì)、低含氧量鈦粉的有效方法，但是該方法也存在一些不足之處，主要問(wèn)題是所需的氬氣等離子體熱源功率大、設(shè)備投資高、氬氣消耗量大且成本高等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種與現(xiàn)有氫化鈦熱還原法相比，簡(jiǎn)便快捷、低成本、低含氧量的3D打印用球形鈦粉的制備方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的制備方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0007](I)在紅外線(xiàn)爐的爐管中充滿(mǎn)氬氣作為保護(hù)氣體，設(shè)定紅外線(xiàn)爐的加熱功率；
[0008](2)使用氬氣作為載流氣體將氫化鈦粉以設(shè)定的質(zhì)量流量從爐管的一端送入紅外線(xiàn)爐中，氫化鈦在爐管中迅速吸熱、分解脫氫，獲得的熔融鈦從爐管的另一端離開(kāi)紅外線(xiàn)爐時(shí)冷卻成為固態(tài)球形鈦粉。
[0009]優(yōu)選的，步驟(I)中所述的紅外線(xiàn)爐的加熱功率為2.4?96kW。
[0010]優(yōu)選的，步驟(2)中所述的氫化鈦粉的粒徑為50?200μπι。
[0011]優(yōu)選的，步驟(2)中所述的氫化鈦粉的質(zhì)量流量為1?200g/min。
[0012]優(yōu)選的，所述的氬氣純度不低于99.9%。
[0013]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的提供的3D打印用球形鈦粉的制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn):所使用的加熱設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本低、氬氣等貴重氣體消耗量小;紅外爐對(duì)氫化鈦粉的加熱速度極快，氫化鈦粉在紅外爐中迅速吸熱后，發(fā)生脫氫、碎裂繼而生成熔融的鈦液滴，鈦液滴在表面張力的作用下為球形，球形液滴隨著載流氣的離開(kāi)紅外線(xiàn)爐后即快速冷卻成為球形鈦粉;所獲得的鈦粉球形度高、粒徑較細(xì)小、含氧量低，適宜于鈦零部件的3D打印成形。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0015]實(shí)施例1:
[0016]3D打印用球形鈦粉由以下步驟制備:
[0017](I)在紅外線(xiàn)爐的爐管中充滿(mǎn)氬氣(純度為99.99%)作為保護(hù)氣體，并設(shè)定紅外線(xiàn)爐的加熱功率為2.4kW;
[0018](2)使用氬氣(純度為99.99%)作為載流氣體將氫化鈦粉(粒徑為5(^111)以1(^/1^11的質(zhì)量流量從爐管的一端送入紅外線(xiàn)爐中，氫化鈦在爐管中迅速吸熱、分解脫氫，獲得的熔融鈦從爐管的另一端離開(kāi)紅外線(xiàn)爐時(shí)冷卻成為固態(tài)球形鈦粉。
[0019]獲得的球形鈦粉經(jīng)測(cè)試分析，粒徑為20μηι，含氧量為400ppm，鈦粉粒徑窄且球形度高，適宜于鈦零部件的3D打印成形。
[0020]實(shí)施例2:
[0021 ] 3D打印用球形鈦粉由以下步驟制備:
[0022](I)在紅外線(xiàn)爐的爐管中充滿(mǎn)氬氣(純度為99.999%)作為保護(hù)氣體，并設(shè)定紅外線(xiàn)爐的加熱功率為12kW;
[0023](2)使用氬氣(純度為99.999%)作為載流氣體將氫化鈦粉(粒徑為75μm)以100g/min的質(zhì)量流量從爐管的一端送入紅外線(xiàn)爐中，氫化鈦在爐管中迅速吸熱、分解脫氫，獲得的熔融鈦從爐管的另一端離開(kāi)紅外線(xiàn)爐時(shí)冷卻成為固態(tài)球形鈦粉。
[0024]獲得的球形鈦粉經(jīng)測(cè)試分析，粒徑為50μηι，含氧量為200ppm，鈦粉粒徑窄且球形度高，適宜于鈦零部件的3D打印成形。
[0025]實(shí)施例3:
[0026]3D打印用球形鈦粉由以下步驟制備:
[0027](I)在紅外線(xiàn)爐的爐管中充滿(mǎn)氬氣(純度為99.99%)作為保護(hù)氣體，并設(shè)定紅外線(xiàn)爐的加熱功率為96kW;
[0028](2)使用氬氣(純度為99.99%)作為載流氣體將氫化鈦粉(粒徑為20(^111)以2008/min的質(zhì)量流量從爐管的一端送入紅外線(xiàn)爐中，氫化鈦在爐管中迅速吸熱、分解脫氫，獲得的熔融鈦從爐管的另一端離開(kāi)紅外線(xiàn)爐時(shí)冷卻成為固態(tài)球形鈦粉。
[0029]獲得的球形鈦粉經(jīng)測(cè)試分析，粒徑為75μπι，含氧量為500ppm，鈦粉粒徑窄且球形度高，適宜于鈦零部件的3D打印成形。
[0030]實(shí)施例4:
[0031 ] 3D打印用球形鈦粉由以下步驟制備:
[0032](I)在紅外線(xiàn)爐的爐管中充滿(mǎn)氬氣(純度為99.99%)作為保護(hù)氣體，并設(shè)定紅外線(xiàn)爐的加熱功率為48kW;
[0033](2)使用氬氣(純度為99.99%)作為載流氣體將氫化鈦粉(粒徑為ΙΟΟμπι)以50g/min的質(zhì)量流量從爐管的一端送入紅外線(xiàn)爐中，氫化鈦在爐管中迅速吸熱、分解脫氫，獲得的熔融鈦從爐管的另一端離開(kāi)紅外線(xiàn)爐時(shí)冷卻成為固態(tài)球形鈦粉。
[0034]獲得的球形鈦粉經(jīng)測(cè)試分析，粒徑為30μηι，含氧量為300ppm，鈦粉粒徑窄且球形度高，適宜于鈦零部件的3D打印成形。
[0035]以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，參照上述實(shí)施例可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種3D打印用球形鈦粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在紅外線(xiàn)爐的爐管中充滿(mǎn)氬氣作為保護(hù)氣體，設(shè)定紅外線(xiàn)爐的加熱功率； (2)使用氬氣作為載流氣體將氫化鈦粉以設(shè)定的質(zhì)量流量從爐管的一端送入紅外線(xiàn)爐中，氫化鈦粉在爐管中迅速吸熱、分解脫氫，獲得的熔融鈦從爐管的另一端離開(kāi)紅外線(xiàn)爐時(shí)冷卻成為固態(tài)球形鈦粉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印用球形鈦粉的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的紅外線(xiàn)爐的加熱功率為2.4?96kW。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印用球形鈦粉的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的氫化鈦粉的粒徑為50?200μηι。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印用球形鈦粉的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的氫化鈦粉的質(zhì)量流量為10?200g/min。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印用球形鈦粉的制備方法，其特征在于，所述的氬氣純度不低于99.9%。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種3D打印用球形鈦粉的制備方法。該方法使用氬氣作為載流氣體將氫化鈦粉送入紅外線(xiàn)爐的爐管中，氫化鈦在爐管中迅速吸熱、分解脫氫，獲得的熔融鈦從爐管的另一端離開(kāi)紅外線(xiàn)爐時(shí)冷卻成為固態(tài)球形鈦粉。本發(fā)明的制備方法所使用的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，獲得的鈦粉球形度高、粒徑細(xì)小、含氧量低，適宜于鈦零部件的3D打印成形。
【IPC分類(lèi)】B22F9/30, B33Y70/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105499605
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510894895
【發(fā)明人】岳巍
【申請(qǐng)人】南通金源智能技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日