[发明专利]3D打印用球形高铬铜合金粉末及其制备方法

权利要求书

1.一种3D打印用球形高铬铜合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：送料，将设备内部抽真空，然后充入保护气体；在保护气体环境下，使棒料自转并在进给机构的带动下以设定的进料速度从一个限位位置运动至另一个限位位置；

S2：熔炼，调整系统内部的气体压力状态；对所述棒料进行真空感应熔炼以使顶部锥面熔化，并汇聚至所述棒料的顶部锥尖处形成液滴；

S3：雾化制粉，在雾化器内对所述液滴进行雾化处理，得到金属粉末；

S4：分级，在气体保护环境下，对充分冷却后的所述金属粉末进行粒度分级处理，获得粒度范围满足不同3D打印要求的高铬铜合金粉末。

2.根据权利要求1所述的3D打印用球形高铬铜合金粉末的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：S0：棒料制备，采用真空感应熔铸工艺或粉体压制的方法制备得到具有锥形尖端的所述棒料；其中：

所述棒料中铬含量按质量百分比计为2～50％；所述棒料的直径为20～105mm，长度为100～1000mm；所述棒料顶部的锥角为45～135°，并且所述棒料顶部锥尖处的直径为10～20mm。

3.根据权利要求2所述的3D打印用球形高铬铜合金粉末的制备方法，其特征在于，采用粉体压制的方法制备所述棒料包括：将步骤S4中得到的粒度范围不适用于3D打印工艺的高铬铜合金粉末，在液压机上进行模压成型，制成符合要求的所述棒料；其中，所述棒料的电极密度为实体密度的85～90％。

4.根据权利要求1所述的3D打印用球形高铬铜合金粉末的制备方法，其特征在于，S1步骤中，所述进给机构采用PLC控制，并设置有三个限位位置，依次为第一限位位置、第二限位位置和第三限位位置；所述棒料以设定的进料速度从第一限位位置运动至第二限位位置，然后从第二限位位置运动至第三限位位置；当所述棒料运动至第三限位位置时，停止进料并将所述棒料提升至第一限位位置进行更换。

5.根据权利要求4所述的3D打印用球形高铬铜合金粉末的制备方法，其特征在于，S1步骤中，所述棒料的自转速度为40～200r/min，所述棒料从第一限位位置运动至第二限位位置的进料速度为1000～2000mm/min，从第二限位位置运动至第三限位位置的进料速度为20～150mm/min；所述棒料从第三限位位置运动至第一限位位置的速度为1000～2000mm/min。

6.根据权利要求1所述的3D打印用球形高铬铜合金粉末的制备方法，其特征在于，S2步骤中，所述调整系统内部的气体压力状态包括：当所述棒料从第一限位位置运动至第二限位位置时，开启排气风机及排气阀门，维持系统内部为微负压状态；同时，将喷嘴上部腔体内充入一定压力的保护气体，使喷嘴上下部腔体的压差保持在0.03～0.05Mpa。

7.根据权利要求6所述的3D打印用球形高铬铜合金粉末的制备方法，其特征在于，S2步骤中，所述真空感应熔炼过程为采用高频加热电源，并利用锥形线圈对所述棒料进行感应加热；在加热的过程中所述棒料从第二限位位置运动至第三限位位置；所述锥形线圈与所述雾化器的中心孔同轴，且同轴度≤2mm，轴向距离为5～30mm。

8.根据权利要求1所述的3D打印用球形高铬铜合金粉末的制备方法，其特征在于，所述S3步骤包括：

S3-1：所述液滴在重力及喷嘴抽吸力作用下逐滴或形成液流落入所述雾化器的中心孔，并在喷嘴抽吸力及上下腔体压差力的作用下加速运动至雾化气体汇聚点；

S3-2：所述液滴或液流在加速运动过程中表面液膜被剥落分散，同时所述雾化器内通过高压惰性气体射流将剥落分散后的液膜破碎成细小液滴；

S3-3：所述细小液滴在飞行过程中同高压惰性气体进行对流换热，逐步冷却，在表面张力的作用下球化凝固，形成金属粉末。