济南3D打印金属粉末制备工艺

今天小编济南3D打印说下金属粉末的球体的制备方法，球形金属粉末是金属三维打印的核心材料，是三维打印产业链中最重要的环节。这与3D打印技术的发展息息相关。介绍了三维打印金属粉末主要制备技术的基本原理，分析了其优缺点。旨在进一步完善三维打印金属粉末的制备工艺，促进三维打印技术的发展和应用。

球形金属粉末是金属三维打印的核心材料，是三维打印产业链中最重要的环节。这与3D打印技术的发展息息相关。在“2013年世界3D打印技术产业大会”上，权威专家对3D打印金属粉末（即尺寸小于1 mm的金属粉末）的性能要求做出了明确的定义。此外，它们还要求金属满足纯度高、球形度好、粒度分布窄、含氧量低、流动性好的要求。2014年6月发布的ASTM 3049-14标准规定了3D打印金属粉末性能的范围和表征方法。目前，用于3D打印的金属粉末材料主要集中在铁、钛、钴、铜、镍等金属和合金上。

随着金属3D打印技术的快速发展，球形金属粉末市场将保持较高的增长趋势。2016年，3D打印金属粉市场规模约2.5亿美元。据idtechex称，到2025年，3D打印金属粉末的市场规模将达到50亿美元。但目前，用于3D打印的球形金属粉末主要为国外厂商所垄断。我国生产的球形金属粉末存在性能不稳定、成本高、收率低等问题。因此，研究三维打印用金属粉末的制备方法显得尤为重要。介绍了三维打印金属粉末主要制备技术的基本原理，分析了其优缺点。旨在进一步完善三维打印金属粉末的制备工艺，促进三维打印技术的发展和应用。

目前，三维打印用金属粉末的制备方法主要有雾化法、旋转电极法和球化法。

1.1雾化法生产的粉末占世界金属3D打印粉末的80%以上。其原理是金属或合金的液体流动受到快速流动的液体（雾化介质）的冲击或通过其他方式破碎成小液滴，然后凝结成固体粉末。其原理结构如图1所示。根据雾化介质的不同，雾化方法主要分为水雾化法和气体雾化法。雾化。

图1雾化粉制作原理图

1.1水雾化水雾化是以水为雾化介质制备金属粉末。生产成本低，雾化效率高。常用于生产钢铁粉末、含油预合金粉末、镍基磁性材料粉末等，相对于空气雾化，水的比热容相对较大。雾化过程中破碎金属液滴快速凝固成不规则形状，使粉末形状难以控制，难以满足金属三维打印对粉末球形度的要求。此外，由于活性金属及其合金在高温雾化介质中与水反应，增加了粉末的含氧量，制约了水雾化过程。备用球形状高、含氧量低的金属粉末。

1.2气体雾化的原理是将液态金属粉碎成液滴，并通过高速气流迅速凝结成粉末的过程。气体雾化法制备金属粉末具有粒径小、球形度高、纯度高等优点。目前，金属粉末的制备是3D打印的主要方法。制备的粉末金属约占雾化制备粉末的40%。但是，气体雾化技术存在一些不足。在气流破碎金属液体的过程中，气流能量低，雾化效率低，增加了金属粉末制备的成本。在气溶胶雾化技术的基础上，德国Nanoval公司对喷嘴结构进行了改进，提出了层流雾化技术。
层流雾化喷嘴结构如图2所示。该技术使气流和金属液流在层流雾化喷嘴内呈层状分布。金属表面气流产生的剪切力和挤压力将金属液体剪切成具有收缩直径的液滴。冷却速度为106-107k/s，制备的粉末粒度分布较窄。在2.0Mpa的雾化压力下，雾化法制备的金属粉末平均粒径可达10um。由于其耗气量低、生产成本低，适用于大多数3D打印金属粉末的生产。但该制备工艺在雾化过程中不稳定，难以有效控制雾化过程，生产效率低，生产能力有限。在大型3D打印金属粉末的生产中，应用难度很大。

图2英国PSI公司在紧密耦合雾化技术的基础上，对紧密耦合环形槽形喷嘴结构进行了优化和改进。气流的出口速度超过声速，在较小的雾化压力下可获得高速气流。在2.5兆帕压力下，气速可达540米/秒，采用紧耦合超声雾化技术可提高粉末的冷却速度。高效、低成本、应用范围广，是气溶胶技术的重要发展方向之一，具有工业实际意义。促进三维打印用金属粉末的工业生产和制备具有重要意义。

HJE公司和PSI公司开发了一种新的热气雾化制备技术。加热雾化介质可以进一步提高细粉的收率，降低气体消耗。实际应用效果良好。这是一项有前途的技术。在1.72MPa的雾化压力下，当气体加热到200～400℃时，雾化得到的粉末平均粒径和标准偏差随温度的升高而减小，但由于气体加热系统和喷嘴的限制，对热气雾化技术的研究很少。研究所。通过对雾化喷嘴的改进，昆明冶金研究院在1800℃和2.0兆帕的氮气雾化条件下制备了316L不锈钢金属粉末。并与德国EOS公司的粉末形貌进行了比较。

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