一种3D打印用球形钛粉的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印用球形钛粉的制备方法。该方法使用氩气作为载流气体将氢化钛粉送入红外线炉的炉管中，氢化钛在炉管中迅速吸热、分解脱氢，获得的熔融钛从炉管的另一端离开红外线炉时冷却成为固态球形钛粉。本发明专利技术的制备方法所使用的设备结构简单，获得的钛粉球形度高、粒径细小、含氧量低，适宜于钛零部件的3D打印成形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D打印用金属粉的制备方法，尤其是一种3D打印用球形钛粉的制备方法。
技术介绍
钛及钛合金由于具有比强度高、高温/低温性能优越、耐腐蚀等优越性能，在航空航天、医疗器械等领域有广泛的应用。高性能钛及钛合金零部件的制造一般采用传统的模锻件机加工的制备方式生产，而该工艺存在所需锻造设备吨位大、材料利用率低等缺陷，造成钛及钛合金零部件成本居高不下。3D打印技术的发展为钛及钛合金零部件的生产提供了全新的选择，采用3D打印技术生产钛及钛合金零部件具有材料利用率高、对零部件形状限制小等优点，国内外已制备了飞机钛合金大型整体关键构件样件等。目前，限制3D打印钛及钛合金零部件成本、组织及性能的一个主要因素是适宜3D打印的钛粉。目前，制备细微、球形钛粉的方法主要有气体雾化法、氢化钛热还原法等。如CN104475744A的专利技术专利“一种气雾化制备球形钛粉及钛合金粉末的装置及方法”公开了一种气体雾化法制备球形钛粉的方法，所得钛粉的粒径为1～100μm，但是该方法的不足之处是对钛粉的氧含量控制较难。氢化钛热还原法充分利用了氢化钛质脆、易于粉碎为细颗粒的特点，可以获得更为细小、含氧量低的钛粉。如CN102554242B的专利技术专利“微细球形钛粉末的制造方法”和CN107116686A的专利技术专利“一种微细球形钛粉的短流程制备方法”分别公开了以氩气等离子体作为热源、采用氢化钛热还原法制备钛粉的方法，所得的钛粉粒<br>径可小于50μm，同时，钛粉的含氧量也较低。综上，氢化钛热还原法是一种制备高品质、低含氧量钛粉的有效方法，但是该方法也存在一些不足之处，主要问题是所需的氩气等离子体热源功率大、设备投资高、氩气消耗量大且成本高等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种与现有氢化钛热还原法相比，简便快捷、低成本、低含氧量的3D打印用球形钛粉的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所述的制备方法是通过以下步骤实现的：(1)在红外线炉的炉管中充满氩气作为保护气体，设定红外线炉的加热功率；(2)使用氩气作为载流气体将氢化钛粉以设定的质量流量从炉管的一端送入红外线炉中，氢化钛在炉管中迅速吸热、分解脱氢，获得的熔融钛从炉管的另一端离开红外线炉时冷却成为固态球形钛粉。优选的，步骤(1)中所述的红外线炉的加热功率为2.4～96kW。优选的，步骤(2)中所述的氢化钛粉的粒径为50～200μm。优选的，步骤(2)中所述的氢化钛粉的质量流量为10～200g/min。优选的，所述的氩气纯度不低于99.9％。与最接近的现有技术比，本专利技术的提供的3D打印用球形钛粉的制备方法具有以下优点：所使用的加热设备结构简单且成本低、氩气等贵重气体消耗量小；红外炉对氢化钛粉的加热速度极快，氢化钛粉在红外炉中迅速吸热后，发生脱氢、碎裂继而生成熔融的钛液滴，钛液滴在表面张力的作用下为球形，球形液滴随着载流气的离开红外线炉后即快速冷却成为球形钛粉；所获得的钛粉球形度高、粒径较细小、含氧量低，适宜于钛零部件的3D打印成形。具体实施方式下面将结合实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1:3D打印用球形钛粉由以下步骤制备：(1)在红外线炉的炉管中充满氩气(纯度为99.99％)作为保护气体，并设定红外线炉的加热功率为2.4kW；(2)使用氩气(纯度为99.99％)作为载流气体将氢化钛粉(粒径为50μm)以10g/min的质量流量从炉管的一端送入红外线炉中，氢化钛在炉管中迅速吸热、分解脱氢，获得的熔融钛从炉管的另一端离开红外线炉时冷却成为固态球形钛粉。获得的球形钛粉经测试分析，粒径为20μm，含氧量为400ppm，钛粉粒径窄且球形度高，适宜于钛零部件的3D打印成形。实施例2:3D打印用球形钛粉由以下步骤制备：(1)在红外线炉的炉管中充满氩气(纯度为99.999％)作为保护气体，并设定红外线炉的加热功率为12kW；(2)使用氩气(纯度为99.999％)作为载流气体将氢化钛粉(粒径为75μm)以100g/min的质量流量从炉管的一端送入红外线炉中，氢化钛在炉管中迅速吸热、分解脱氢，获得的熔融钛从炉管的另一端离开红外线炉时冷却成为固态球形钛粉。获得的球形钛粉经测试分析，粒径为50μm，含氧量为200ppm，钛粉粒径窄且球形度高，适宜于钛零部件的3D打印成形。实施例3:3D打印用球形钛粉由以下步骤制备：(1)在红外线炉的炉管中充满氩气(纯度为99.99％)作为保护气体，并设定红外线炉的加热功率为96kW；(2)使用氩气(纯度为99.99％)作为载流气体将氢化钛粉(粒径为200μm)以200g/min的质量流量从炉管的一端送入红外线炉中，氢化钛在炉管中迅速吸热、分解脱氢，获得的熔融钛从炉管的另一端离开红外线炉时冷却成为固态球形钛粉。获得的球形钛粉经测试分析，粒径为75μm，含氧量为500ppm，钛粉粒径窄且球形度高，适宜于钛零部件的3D打印成形。实施例4:3D打印用球形钛粉由以下步骤制备：(1)在红外线炉的炉管中充满氩气(纯度为99.99％)作为保护气体，并设定红外线炉的加热功率为48kW；(2)使用氩气(纯度为99.99％)作为载流气体将氢化钛粉(粒径为100μm)以50g/min的质量流量从炉管的一端送入红外线炉中，氢化钛在炉管中迅速吸热、分解脱氢，获得的熔融钛从炉管的另一端离开红外线炉时冷却成为固态球形钛粉。获得的球形钛粉经测试分析，粒径为30μm，含氧量为300ppm，钛粉粒径窄且球形度高，适宜于钛零部件的3D打印成形。以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本专利技术的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本专利技术精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印用球形钛粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在红外线炉的炉管中充满氩气作为保护气体，设定红外线炉的加热功率；(2)使用氩气作为载流气体将氢化钛粉以设定的质量流量从炉管的一端送入红外线炉中，氢化钛粉在炉管中迅速吸热、分解脱氢，获得的熔融钛从炉管的另一端离开红外线炉时冷却成为固态球形钛粉。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印用球形钛粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在红外线炉的炉管中充满氩气作为保护气体，设定红外线炉的加热功
率；
(2)使用氩气作为载流气体将氢化钛粉以设定的质量流量从炉管的一端送
入红外线炉中，氢化钛粉在炉管中迅速吸热、分解脱氢，获得的熔融钛从炉管的
另一端离开红外线炉时冷却成为固态球形钛粉。
2.根据权利要求1所述的3D打印用球形钛粉的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳巍，
申请(专利权)人：南通金源智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32