【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造领域，具体为一种基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法。
技术介绍
1、目前，随着科技进步和需求引领，增材制造技术(又称为3d打印技术)得到飞速发展，尤其是金属的3d打印产品，在诸多领域实现普及应用。然而，3d打印工艺流程中需要消耗大量的金属粉体，流程中所收集的金属粉由于球形度低(<85％)、氧含量高(>0.2wt％)等缺陷或其他结构问题往往被废弃，无法使用。目前，越来越多的3d打印废金属粉的废弃不仅造成资源的浪费，也造成极大的环境污染和消防安全问题。鉴于3d打印用金属用原料粉末的价格较高，而目前尚无有效的对3d打印后回收的金属粉末进行再生的方法，开发有效地3d打印金属粉回收再生技术、实现3d打印废粉的回收利用，已成为该领域的迫切需求，不仅可创造巨大的经济效益，还符合低碳减排的双碳目标，能带来显著的社会效益。
技术实现思路
1、针对现有的3d打印金属粉末回收后不能再生利用的问题，本专利技术的目的在于提出一种基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，实现3d打印金属粉末的再生，使之重新用于3d打印生产，提高金属粉末的利用率，降低成本。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，包括如下步骤：
4、(1)将回收的废粉进行筛分，去除大颗粒杂质；
5、(2)配制电化学处理液，其主要成分包括：离子导电树脂1～30wt％，螯合剂1～10wt
6、(3)将电化学处理液循环泵入电化学处理装置腔体，先进行电化学氧化，然后正负极反向进行电还原，控制电参数，进行电化学处理；
7、(4)将处理完毕的粉体过滤，真空干燥，获得再生粉。
8、所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，所再生处理的废弃金属粉为镍基高温合金、钴基高温合金、钛合金、铝合金、不锈钢、铁粉、铜合金或钨合金。
9、所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，镍基高温合金为gh3536、gh4169或gh4151，钴基高温合金为gh5188、gh159、gh605、k640或dz40m，钛合金为ta8、ta9、ta10、ta17、ta18、tb5、tb8、tb9、tc4、tc1、tc2、tc3或tc10，不锈钢为304或316l。
10、所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，步骤(1)中，去除大颗粒杂质的筛网目数为100～300目。
11、所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，电化学处理液中：
12、离子导电树脂为聚偏氟树脂、聚砜、聚醚醚酮、聚苯并噻唑、磺化聚乙烯、磺化聚丙烯、聚醚砜、聚酰亚胺、全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂、聚苯并咪唑、中的一种或两种以上的混合物，离子导电树脂的形状为颗粒状，包括球形、片状或不规则形状的树脂颗粒，颗粒状离子导电树脂的颗粒尺寸在1μm～1000μm；
13、螯合剂为乙二胺、2,2'-联吡啶、1,10-二氮菲、草酸根、乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、氨基三乙酸、羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸、三乙烯四胺六亚甲基膦酸、多氨基多醚基四亚甲基膦酸中的一种或两种以上的混合物；
14、酸为盐酸、硝酸、醋酸、高氯酸、甲基磺酸、氨基磺酸、硫酸、甲酸、硼酸、磷酸、正硅酸、偏铝酸中的一种或两种以上的混合物；
15、支持电解质为钠、钾、锂、镁、铝、钙、锌、铁、锡、钡、锶、铷、铯的可溶性的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、醋酸盐、高氯酸盐、正硅酸盐以及偏铝酸盐中的一种或两种以上的混合物。
16、所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，电化学处理装置由腔体、正极、负极和隔膜组成，正负极共用同一电化学处理液，隔膜包覆于负极之上；
17、正极为尺寸稳定电极，具体为硼掺杂金刚石薄膜电极、钛基钌铱电极、钛基铱钽电极、钛基钌铟锡电极、钛基锡锑氧化物电极、钛基亚氧化钛电极以及钛基二氧化铅电极中的一种；
18、负极电极材料包括金属材料、碳材料的至少一种，其中：金属材料包括不锈钢、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铌、钽、锆、钨、铈、铝、铋、铼、钡、锇、锡、铅、金、银、铂、钯、铱、铑、钼、钌中的至少一种；碳材料包括石墨毡、碳毡、石墨、玻璃碳、硼掺杂金刚石、活性炭、石墨烯、碳纤维、碳纳米管、碳海绵中的任意一种；
19、电极形状包括片状、棒状、丝状、粒状、海绵状、网状和多孔结构中的任意一种，正负极电化学处理液的恒温温度为10℃～90℃，正负极的极间距为1mm～100mm，正负极面积比为1:10～10:1；
20、隔膜为离子交换膜、多孔膜的至少一种，离子交换膜以聚苯并噻唑、聚苯并咪唑、磺化聚乙烯、聚醚砜、磺化聚丙烯、聚酰亚胺、聚砜、全氟磺酸树脂、聚醚醚酮、全氟羧酸树脂、聚偏氟树脂为材料的隔膜中的一种，多孔膜为以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、玻纤为材料的多孔纤维膜、无纺布膜或纤维纸。
21、所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，所使用电化学处理过程采用电化学氧化+电化学还原的两步骤流程，其中：电化学氧化过程为恒流电氧化、恒压电氧化以及恒流脉冲电氧化方式中的任意一种，电氧化时间为60～600min；电化学还原过程为恒流电还原、恒压电还原以及恒流脉冲电还原方式中的任意一种，电还原时间为0～30min。
22、所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，恒压电氧化时，电压为1～100v；恒流电氧化时，按负极工作面积计算的电流密度为10～500ma/cm2；恒流脉冲电氧化时，按负极工作面积计算的电流密度为10～1000ma/cm2，频率为200～2000hz，占空比为20％～80％；
23、恒压电还原时，电压为1～100v；恒流电还原时，按负极工作面积计算的电流密度为1～50ma/cm2；恒流脉冲电还原时，按负极工作面积计算的电流密度为1～100ma/cm2；频率为200～2000hz，占空比为20％～80％。
24、所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，电化学处理液采用循环泵方式进行循环流经腔体内的金属粉表面，流量为0～30m3/h。
25、所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，电化学处理后的金属粉经真空干燥处理，干燥温度为50℃～400℃，时间为0.5h～10h。
26、本专利技术的设计思想是：
27、利用电化学技术的在酸性体系下的极化作用，借助循环流动的树脂颗粒与金属粉表面发生摩擦碰撞，加速金属粉表面不规则棱角的溶解，同时利用螯合剂的配位作用，实现溶解下的金属离子的稳定溶出；再结合瞬时电化学还原，使金属粉表面氧化膜快速溶解，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于电化学的3D打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于电化学的3D打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，所再生处理的废弃金属粉为镍基高温合金、钴基高温合金、钛合金、铝合金、不锈钢、铁粉、铜合金或钨合金。
3.如权利要求2所述的基于电化学的3D打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，镍基高温合金为GH3536、GH4169或GH4151，钴基高温合金为GH5188、GH159、GH605、K640或DZ40M，钛合金为TA8、TA9、TA10、TA17、TA18、TB5、TB8、TB9、TC4、TC1、TC2、TC3或TC10，不锈钢为304或316L。
4.如权利要求1所述的基于电化学的3D打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，步骤(1)中，去除大颗粒杂质的筛网目数为100～300目。
5.如权利要求3所述的基于电化学的3D打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，电化学处理液中：
6.如权利要求1所述的基于电化学的3D打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在
7.如权利要求1所述的基于电化学的3D打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，所使用电化学处理过程采用电化学氧化+电化学还原的两步骤流程，其中：电化学氧化过程为恒流电氧化、恒压电氧化以及恒流脉冲电氧化方式中的任意一种，电氧化时间为60～600min；电化学还原过程为恒流电还原、恒压电还原以及恒流脉冲电还原方式中的任意一种，电还原时间为0～30min。
8.如权利要求7所述的基于电化学的3D打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，恒压电氧化时，电压为1～100V；恒流电氧化时，按负极工作面积计算的电流密度为10～500mA/cm2；恒流脉冲电氧化时，按负极工作面积计算的电流密度为10～1000mA/cm2，频率为200～2000Hz，占空比为20％～80％；
9.如权利要求1所述的基于电化学的3D打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，电化学处理液采用循环泵方式进行循环流经腔体内的金属粉表面，流量为0～30m3/h。
10.如权利要求1所述的基于电化学的3D打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，电化学处理后的金属粉经真空干燥处理，干燥温度为50℃～400℃，时间为0.5h～10h。
...【技术特征摘要】
1.一种基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，所再生处理的废弃金属粉为镍基高温合金、钴基高温合金、钛合金、铝合金、不锈钢、铁粉、铜合金或钨合金。
3.如权利要求2所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，镍基高温合金为gh3536、gh4169或gh4151，钴基高温合金为gh5188、gh159、gh605、k640或dz40m，钛合金为ta8、ta9、ta10、ta17、ta18、tb5、tb8、tb9、tc4、tc1、tc2、tc3或tc10，不锈钢为304或316l。
4.如权利要求1所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，步骤(1)中，去除大颗粒杂质的筛网目数为100～300目。
5.如权利要求3所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，电化学处理液中：
6.如权利要求1所述的基于电化学的3d打印废弃金属粉回收再生的方法，其特征在于，电化学处理装置由腔体、正极、负极和隔膜组成，正负极共用同一电化学处理液，隔...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建国，董志国，何虹祥，赵金玲，侯绍宇，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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