【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造和粉末冶金，尤其是涉及一种用于3d打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法。
技术介绍
1、金属钽及其合金的熔点很高(2600-3500℃)，具有良好的高温强度，以及对熔融碱金属和蒸气有良好的耐蚀性能，在核化工和核冶金领域具有重要的应用价值。3d打印技术(增材制造)是选用激光或电子束作为能量源，以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积成三维实体。目前，商用钽粉末主要是通过还原钽的化合物进行制备，利用该方法制备的金属粉末氧、氮含量高、粉末形貌不规则，无法直接用于3d打印工艺，之后还需进行低压等离子和射频等离子雾化工艺进行球化处理，但容易产生卫星粉和空心粉，不利于3d打印且无法满足工业生产需求。
2、美国专利us3012877a利用钠盐热还原氟钽酸钾制备金属钽粉，在制粉过程中加入大量的卤化物稀释剂，容易引入过量杂质，生产效率较低。中国专利cn101774018b采用气态还原五氧化二钽制备的金属钽粉；中国专利cn105665731b用碳热还原五氧化二钽制取钽粉前驱体，后经掺杂、脱氧制成可应用的钽粉，以上两种方法制备的钽粉颗粒不规则，氧、氮含量较高。中国专利cn111819016a采用钠或其他盐还原的钽粉末作为原材料，在惰性气氛中，等离子体热处理这些粉末，该方法生产效率低，不适用于大批量生产。中国专利cn110181066a采用等离子射流加热的方法使钽丝熔化，同时被超音速等离子射流撞击发生雾化破碎，冷凝形成球形颗粒，
3、因此，为获得球形度高、无卫星粉和空心粉，杂质元素氧、氮含量低，且适用于3d打印用的粉末，研究一种工艺简单，成本较低、生产效率高，适宜规模化生产的粉末制备方法具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于3d打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，采用等离子旋转电极雾化方法，通过将棒料连续送进，调整棒料转速、减小棒材直径，调节电流和进给量来获得球形度高、无卫星粉和空心粉，且杂质元素氧、氮含量低，细粉收率高的钽金属及其合金粉末。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术提供一种用于3d打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，包括以下步骤；
4、s1：对金属棒材进行预处理，再将所述金属棒材的一端车削加工螺纹，并固定于等离子旋转电极雾化制粉设备上形成连接端，另一端为自由端；
5、s2：将s1中的连接端与旋转进给机构固定连接，驱动旋转进给机构，使金属棒材匀速旋转并深入制粉炉体内；
6、s3：开启真空机组，将制粉炉体内部抽真空至预定真空度5×10-3-2×10-2pa，并充入惰性气体，使压力达到0.04-0.06mpa，氧含量低于90-110ppm，随后关闭真空机组，打开油雾润滑；
7、s4：启动旋转驱动机构，设置转速步进，并逐次增加棒料转速至28000-35000r/min，设定电源电流为1100-1250a，开启等离子枪并维持等离子弧，使棒材的自由端熔化形成金属熔体，冷凝成球形金属粉末；
8、s5：打开出粉阀，收集并筛分s4中得到的球形金属粉末，获得球形度和流动性达到目标要求，且适用于3d打印的金属粉末。
9、进一步地，s1中，所述预处理过程具体为：使用去污剂去除所述金属棒材表面油污，再用无水乙醇去除所述金属棒材表面杂质。
10、进一步地，s1中，所述金属棒材的直径为15-30mm，长度为100-130mm。
11、进一步地，s1中，所述金属棒材为高纯钽棒材或钽钨合金棒材。
12、进一步地，s2中，设置旋转进给机构的转速为60-80r/min，进给速度为1.5-2.3mm/s。
13、进一步地，s3中，所述惰性气体为氩气，所述氩气纯度为99.999％。
14、进一步地，s3中，关闭真空机组后待分子泵转速降为0时，打开油雾润滑，使轴承提前润滑，便于提高制粉效率。
15、进一步地，s4中，在电流为100-150a的条件下维持等离子弧。
16、进一步地，s5中，利用振筛机对金属粉末进行筛分，所述适用于3d打印的金属粉末的粒径为15-53μm，收粉率为30％-45％。
17、进一步地，s5中，所述转速步进设为800-1000转。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
19、1、本专利技术同时适用于钨、钼、铌难熔金属，以及ta-w、ta-mo、ta-nb的钽合金。
20、2、本专利技术通过将棒材连续送进，调控棒料直径和长度尺寸、棒材转速、电流、进给量提高了细粉收率，获得了球形度高、无卫星粉、异形粉和空心粉的粉末，适用于3d打印。
21、3、本专利技术制备得到的粉末中杂质元素的氧、氮含量比传统方法制备的更低，且本专利技术的工艺简单，生产效率高，适宜规模化生产难熔金属粉末。
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1.一种用于3D打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，S1中，所述预处理过程具体为：使用去污剂去除所述金属棒材表面油污，再用无水乙醇去除所述金属棒材表面杂质。
3.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，S1中，所述金属棒材的直径为15-30mm，长度为100-130mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，S1中，所述金属棒材为高纯钽棒材或钽钨合金棒材。
5.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，S2中，设置旋转进给机构的转速为60-80r/min，进给速度为1.5-2.3mm/s。
6.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，S3中，所述惰性气体为氩气，所述氩气纯度为99.999％。
7.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的金
8.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，S4中，在电流为100-150A的条件下维持等离子弧。
9.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，S5中，利用振筛机对金属粉末进行筛分，所述适用于3D打印的金属粉末的粒径为15-53μm，收粉率为30％-45％。
10.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，S5中，所述转速步进设为800-1000转。
...【技术特征摘要】
1.一种用于3d打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种用于3d打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，s1中，所述预处理过程具体为：使用去污剂去除所述金属棒材表面油污，再用无水乙醇去除所述金属棒材表面杂质。
3.根据权利要求1所述的一种用于3d打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，s1中，所述金属棒材的直径为15-30mm，长度为100-130mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于3d打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，s1中，所述金属棒材为高纯钽棒材或钽钨合金棒材。
5.根据权利要求1所述的一种用于3d打印的金属钽及钽合金粉末的制备方法，其特征在于，s2中，设置旋转进给机构的转速为60-80r/min，进给速度为1.5-2.3mm/s。
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜岳峰，赵朗朗，刘彩兵，杨廷贵，
申请(专利权)人：中核四零四有限公司，
类型：发明
国别省市：
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