解析：3D打印用球形金屬粉末制備工藝(2)
時間：2019-02-01 13:01 來源：南極熊 作者：中國3D打印網 閱讀：次
1.2 旋轉電極法
旋轉電極法是以金屬或合金為自耗電極, 其端面受電弧加熱而熔融為液體, 并在電極高速旋轉的離心力的作用下, 將液體拋出并粉碎為細小液滴, 其原理結構如圖4所示。一般來說, 旋轉電極的冷卻速率約為103~104K/s, 電極的旋轉速度為10 000~30 000 r/min, 制備的粉體粒度隨著電極旋轉速度、電極直徑的增大而減少, 范圍通常在50~350μm之間。
圖4 旋轉電極工藝原理圖
圖5 氣霧化制粉工藝和旋轉電極工藝制備的球形鈦粉
圖5是采用氣霧化工藝和旋轉電極工藝制備的球形鈦粉。與氣霧化工藝相比, 旋轉電極法制備的球形粉體沒有氣霧化球形粉末中常見的伴生相, 且球形度和光潔較高, 粒度分布范圍較窄, 無團聚現象, 流動性好, 在金屬3D打印過程中鋪粉均勻性好, 打印產品致密度高、表面光潔度高。此外整個工藝過程, 一般采用惰性氣體保護, 且不需要坩堝熔煉, 避免了金屬或合金與造渣和與耐火材料接觸, 減少金屬粉末污染源, 可生產高純度金屬粉末。
1.3 球化法球化法主要是是對對破碎法和理化法生產的不規則粉體進行球化處理, 被認為是獲得高致密球形粉末的最有效工藝, 其原理是利用溫度高、能源密度大的熱源 (等離子) , 將粉末顆粒迅速加熱熔化, 并在其表面張力作用下縮聚成球形液滴, 進入冷卻室后快速冷卻而得到球形粉末。目前, 球化法制備工藝主要分為射頻離子球化法和激光球化法兩種。由于初始粉體會產生一定的團聚現象, 在球化過程中會使其整體熔融, 導致制備的球形金屬粉末粒度增大。
圖6 氫化鈦粉經頻等離子球化前后微觀組織
目前加拿大的泰克納 (TEKNA) 公司開發的射頻等離子體粉體處理系統, 在世界范圍內處于領先地位, 可以實現Ti、Ti-6Al-4V、W、Mo、Ta、Ni等金屬及其合金粉末的生產。國內北京科技大學在射頻等離子球化方面進行了大量的研究, 可以試驗W、Mo、Ti等金屬粉末的球化處理, 同時, 北京科技大學以氫化鈦粉為原料, 將射頻等離子球化處理與“氫爆”相結合, 球化過程中實現脫氫, 制備超細球形鈦粉, 粒度范圍可以達到20~50μm, 圖6是氫化鈦粉末經射頻等離子球化前后粉末形貌圖。2 結語
隨著金屬3D打印產業的日新月異, 球形3D打印金屬粉末制備技術也將進一步完善及產業化。針對3D打印對金屬粉末性能要求的嚴格性, 目前國內具備一定的生產能力, 氣霧化法及旋轉電極法可以實現一定規模化生產, 球化法還處于實驗室階段, 實現規模化還有一定的距離, 但存在工藝穩定性問題, 高端3D打印用金屬基粉末基本依賴進口, 為此, 我國應加大技術投入, 借鑒成熟的研發經驗, 自主研發新技術新工藝, 促進3D打印用金屬粉末制備技術的發展和進步。
(責任編輯：admin)
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