[发明专利]一种一步法生产3D打印用超细球形钌粉的装置及方法

说明书

本发明涉及一种一步法生产3D打印用超细球形钌粉的装置及方法，包括高压粉末喷射装置和框架，所述高压粉末喷射装置位于框架的顶部，所述高压粉末喷射装置的喷嘴位于框架的内部，框架的两侧均设置有超高峰值功率激光器，所述高压粉末喷射装置喷嘴的下方为球化位置，所述球化位置的下方两侧均设置有激光发射器，所述激光发射器的底部连接有定位指示光装置。本发明采用超高峰值功率激光技术，采用氢化钌粉作为原料，脱氢过程和球化过程同时完成，一步法生产超细球形钌粉，本发明方法制备过程简单，易于操作，可控性较强，适合大批量生产。

技术领域

本发明涉及球形钌粉的生产方法的技术领域，特别涉及一种一步法生产3D打印用超细球形钌粉的装置及方法。

背景技术

钌(Ru)是一种周期表第Ⅷ族中的铂族金属，是铂族金属中价格最便宜的金属，目前国内外制备高纯钌粉的方法主要是化学法。近年来被用于制造低成本太阳能电池，被广泛关注。钌金属坚硬，加工困难，采用3D打印技术制备结构件，具有较大的工艺优势。为此，用于3D打印的超细球形钌粉生产被关注，钌的熔点（2334℃）较高，球化处理热源必须具有足够高的功率和加热温度。

经对现有技术的文献检索发现，公开号为CN105458278B的中国专利公开了一种高纯球形钌粉的制备方法，其通过以海绵钌(99 .9％)为原料，采用“蒸馏—化学沉淀—雾化造粒—微波煅烧”工艺制得高纯球形钌粉，该方法在尽可能降低杂质含量的同时，尽量提高钌颗粒的球形度和尺寸均匀性，但是该发明方法存在不足：由于采用化学沉淀法制备钌粉，制备过程复杂，可控性差，不适宜大批量生产。

经文献检索还发现，公开号为CN111940758A的中国专利公开了一种多元醇还原法制备球形钌粉的方法，其通过用多元醇作为还原剂制备钌金属纳米颗粒，多元醇具有和水相当的溶解性，能溶于水或乙醇，使得多元醇溶液可成为金属盐的溶剂；多元醇具有螯合作用，可附着在钌金属颗粒的表面，以控制纳米钌金属颗粒的成核，生长和团聚，起到胶体稳定剂的作用；当反应温度升高时，多元醇可迅速地还原溶解的钌金属离子得到纳米钌粒子，钌纳米粒子的表面吸附有部分多元醇使钌纳米粒子可以在剩余的多元醇中保持稳定。但是该方法的不足之处在于：采用多元醇作为还原剂还原钌前驱体溶液中的钌，还原剂量、反应时间和温度难以控制。

经文献检索还发现，公开号为CN104308185A的中国发明专利公开了一种用三氯化钌制备靶材用钌粉的方法，该方法不足在于：过程繁琐，成本高，不易产业化；生产过程用到盐酸，原料又含氯离子，不环保；钌粉颗粒较细，为2-5微米，不适合3D打印。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供一种一步法生产3D打印用超细球形钌粉的方法，本发明采用超高峰值功率激光技术，采用氢化钌粉作为原料，脱氢过程和球化过程同时完成，一步法生产超细球形钌粉，本发明方法制备过程简单，易于操作，可控性较强，适合大批量生产；且本发明生产过程没有使用其他物质，不会产生新的杂质更加环保；制得的产品更适合3D打印。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明采用如下技术方案：

一种一步法生产3D打印用超细球形钌粉的装置，包括高压粉末喷射装置和框架，所述高压粉末喷射装置位于框架的顶部，所述高压粉末喷射装置的喷嘴位于框架的内部，框架的两侧均设置有超高峰值功率激光器，所述高压粉末喷射装置喷嘴的下方为球化位置，所述球化位置的下方两侧均设置有激光发射器，所述激光发射器的底部连接有定位指示光装置；所述定位指示光装置的下方设置有恒温冷却水箱，所述恒温冷却水箱的一侧设置有粉末冷却装置。

进一步，所述超高峰值功率激光器沿水平方向和垂直向下的方向发射激光。

进一步，所述高压粉末喷射装置喷嘴的两侧均设置有光束聚焦镜一，所述超高峰值功率激光器垂直下方设置有光束聚焦镜二，所述激光发射器的上方设置有光束聚焦镜三。

进一步，所述激光发射器内部设置有光束聚焦镜四。