一种雾化器及3D打印用银粉末的制备方法与流程

本发明涉及金属粉末制备，具体为一种雾化器及3d打印用银粉末的制备方法。

背景技术：

1、银导电性和导热性在所有的金属中都是最高的。银常用来制作灵敏度极高的物理仪器元件，各种自动化装置、火箭、潜水艇、计算机、核装置以及通讯系统，还大量用于装饰品，目前纯银粉末的制备工艺有电解法和雾化法。

2、电解法是通过电解熔盐或盐的水溶液使得金属粉末在阴极沉积析出的方法。用电解法几乎可以制取所有金属粉末，生产铜粉、银粉、锡粉尤为适宜。电解制粉又可分为水溶液电解、有机电解质电解、熔盐电解和液体金属阴极电解。其优点是制取的金属粉末纯度较高，一般单质粉末的纯度可达99.7％以上；另外，电解法可以很好的控制粉末的粒度，可以制取出超精细粉末。但是电解法制粉耗电量大，制粉成本较高。电解水溶液可以生产cu、ni、fe、ag、sn、fe-ni等金属(合金)粉末，电解熔盐可以生产zr、ta、ti、nb等金属粉末。

3、雾化法是直接击碎液体金属或合金而取得粉末的方法，应用广泛，可以制取钴、银、铝、铜、镍、铁等金属粉末，也可用于制取青铜、黄铜、碳钢、合金钢等合金粉末的生产。雾化法一般是利用高压气体、高压液体，将经高温熔融的金属液破碎成细小的液滴，然后在收集器内冷凝而得到超细金属粉末，该过程不发生化学变化。雾化法是生产金属及合金粉末的主要方法之一。雾化的方法很多，如双流雾化、离心雾化、多级雾化、超声雾化技术、紧耦合雾化技术、高压气体雾化、层流雾化、超声紧耦合雾化和热气体雾化等。雾化粉末具有球形度高、粉末粒度可控、氧含量低、生产成本低以及适应多种金属粉末的生产等优点，已成为高性能及特种合金粉末制备技术的主要发展方向。

4、3d打印又称为“增材制造”，由于其相对于传统制造方法具有“柔性制造”和“节省原材料”的先天优势，近年来在全球制造业掀起热潮。应用3d打印技术可制造出尺寸精度接近成品的毛坯件，只需要少量或不需要机械加工就能满足构件的尺寸精度要求，因此大大提高了材料利用率并降低制造成本。球形金属粉末是当前主要的3d打印原材料之一，而高品质球形纯银粉末的制备是拓展银粉3d打印应用的关键因素，鉴于纯银的高导电性、高导热性以及冷却速率过高等特性，使用常规的金属粉末制备方法可能会出现银块熔化困难、喷嘴易堵塞等风险，因此不适用于纯银粉末的制备，亟需一种粉末夹杂量低的3d打印用球形纯银粉末的制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种雾化器及3d打印用银粉末的制备方法，能够至少解决上述背景技术提及的技术问题之一。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种雾化器，包括第一喷盘和连接于第一喷盘下端的第二喷盘，所述第一喷盘和第二喷盘同轴设置，所述第一喷盘的中心设有导液通道，所述第二喷盘包括侧壁和连接于侧壁底端的底盘，所述侧壁设有进气通道，所述底盘的中心端向第一喷盘的下端面和导液通道的方向延伸，使第一喷盘和第二喷盘之间围合形成和所述进气通道连通的进气腔体，所述底盘的中心端和第一喷盘的下端面配合形成环缝式出气口，所述底盘上设有若干个环孔。

4、作为优选方案，所述第一喷盘和底盘之间连接有阻隔板，所述阻隔板设置于所述环缝式出气口和环孔之间，所述阻隔板将进气腔体分隔为第一进气腔和第二进气腔。

5、作为优选方案，所述进气通道包括第一通道和第二通道，所述第一通道连接至所述阻隔板，并连通于第一进气腔，所述第二通道连通于第二进气腔。

6、作为优选方案，所述环缝式出气口的缝宽设置为0.1mm～0.9mm，所述环缝式出气口的中心喷射线与导液通道中轴线形成的夹角α设置为5°～50°。

7、作为优选方案，所述环孔数量设置为10～30个，沿底盘周向均匀分布。

8、作为优选方案，所述环孔的孔径设置为1～4mm，环孔的中心喷射线与导液通道中轴线形成的夹角β设置为15°～70°。

9、本发明还提供一种3d打印用银粉末的制备方法，使用上述任一方案所述的雾化器，包括以下步骤：

10、s1，装料：选取纯银块进行称重，纯银块规格为1～5厘米为宜，使用医用酒精均匀喷洒到无尘布上，再利用无尘布将纯银块原料和熔炼坩埚等耗材擦拭干净，确保无杂质灰尘，将洁净的银块原料放入熔炼坩埚内；

11、s2，中间包安装：使用医用酒精均匀喷洒到无尘布上，再利用无尘布将中间包坩埚、导流及熔炼室内壁擦拭干净，确保无杂质灰尘；将预制好的导流竖直安装于中间包坩埚底部，将导流和中间包坩埚固定好之后，将中间包坩埚放入到中间包线圈内，中间包线圈底部连接有雾化器，将导流插入至雾化器中心孔中，形成导液通道，导流与雾化器中心孔紧密配合，确保无磕碰损坏；

12、s3，抽真空：开启真空泵组将制粉炉设备内部抽真空，设备达到极限真空度6.67×10-1，设备漏率2pa/h；

13、s4，加热：当制粉炉熔炼室达到真空度要求后，内部充入保护气体至9.0～9.8×104pa，开启熔炼中频感应电源和中间包感应电源，将块状纯银料熔化成液态金属，按照升温曲线增加电源功率，达到均匀升温的目的；加热过程中，熔炼室内部需充入保护气体，所述保护气体为氮气、氩气、氦气中的一种；

14、s5，雾化制粉：块状纯银料全部熔化后，利用机械测温仪和双比色红外测温仪检测金属液与中间包坩埚温度达到预定的温度，开启引风机和排气阀门，将雾化气体压力调节到指定压力，摇动熔炼坩埚将纯银金属液倒入中间包坩埚内，从导流内流出的纯银金属液下落至雾化器的雾化区内，被高速气体冲击破碎，细小液滴在自身应力下球化冷却得到金属粉末，在引风机的作用下粉末收集到集粉桶内。

15、作为优选方案，所述熔炼坩埚、中间包坩埚及导流的材质均为石墨。

16、作为优选方案，所述导流的外径设置为5～13mm，导流内径设置为2～6mm，导流伸出第一喷嘴长度设置为3mm～10mm。

17、作为优选方案，所述中间包坩埚内还安装有陶瓷过滤器，过滤器采用氧化锆材质，孔隙设置为10～30ppi，通过陶瓷过滤器，能够避免在金属液中引入陶瓷夹杂物。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、1)首先，结合银的特性，高导电性和高导热性，本发明开创了纯银球形粉末的制备方法，通过采用石墨熔炼坩埚和石墨中间包坩埚以及石墨材质的导流，利用石墨的高耐热温度的特性和高导热率特性，使银块能够快速熔化且银液能够顺利雾化、不易冷却；进一步通过采用双喷嘴雾化器，形成两个雾化区，能够防止雾化过程中银液冷却凝固，第一雾化区中第一喷嘴设计抽吸力较强，有利于银液顺利流出进入第二雾化区，第二雾化区中第二喷嘴结构设计破碎力强，能够有效提升银液的二次破碎效果，双喷嘴配合，有利于银液快速破碎，降低堵嘴风险；

20、2)通过在中间包坩埚中安装陶瓷过滤器，避免了陶瓷夹杂物的引入，以及在熔炼过程中、粉末分级处理过程中在惰性气体保护环境下进行，能够有效防止粉末二次增氧、增氮；

21、3)粒度范围不能满足3d打印要求的粉末，采用模压制块，提高了材料利用率，降低了成本。