金属增材制造技术的发展与展望
来源: 金属加工 | 作者:马剑雄 | 发布时间: 2022-04-25 | 3226 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:


2  金属3D打印金属粉末制备方法


根据统计,在所有金属3D打印技术中,超过90%的装备以金属粉末作为原材料。由于金属打印市场需求,促进了对金属粉末的用量需求。国外生产厂商有AP&C、Sandvik、Carpenter、GKN 、LPW及Hoganas等公司,国内有中航迈特、西安赛隆、湖南顶立、上海材料所、广州有色、浙江亚通、宁波广博及苏州英纳特等企业。


金属粉末制备方法按照制备工艺主要分为:机械破碎法和物理化学方法的还原法、电解法、雾化法等[4]。机械法制备的粉末呈不规则状,并且只适合脆性金属或合金粉末的破碎制粉。雾化法克服了还原法和电解法仅限于单质金属粉末的生产缺陷,不仅可以生产出合金粉末,还可以对粉末的形状和雾化效率进行控制。目前,增材制造金属粉末的制备方法主要有等离子旋转电极雾化、气雾化、等离子雾化和等离子球化技术。现分述如下。


2.1 等离子旋转电极雾化法(PREP)


等离子旋转电极雾化法(Plasma RotatingElectrode Process,PREP)是由美国核金属公司于1974年首先发明的,而后在俄罗斯得到发展应用。目前,俄罗斯拥有世界上最先进的等离子旋转雾化技术和装备。该技术原理是:金属棒高速旋转,并在等离子体加热熔化,离心力将液体抛出并粉碎为细小液滴,最终冷凝为粉末的制粉方法。粉末的粒径可以根据等离子弧电流的大小和电极转速来控制。该方法制取的细粉收得率较低,普遍只有5%左右,导致粉末成本较高。


2.2 气雾化法(GA)


3 D 打 印 用 金 属 粉 末 的 气 雾 化 法 有 真 空 感应熔炼气雾化技术(Vacuum Induction-meltingGas Atomization,VIGA)和电极感应熔化气雾化技术(Electrode Induction-melting Inert GasAtomization,EIGA)两类方法。VIGA是指金属或合金在真空坩埚条件下加热、熔炼,而EIGA是将预合金棒作为自耗电极感应加热,两者都是利用高压气流将熔融金属液流破碎成小液滴并凝固成粉末。VIGA制备的粉末通常平均粒径<100μm,满足3D打印要求,粉末收得率高。EIGA技术最大的优点是避免了传统的坩埚熔炼工艺掺入的非金属杂质,提高了粉末的纯度,降低了氧化程度。


2.3 等离子雾化法(PA)


等离子雾化法(Plasma Atomization,PA)的基本原理是将金属丝( φ 1~ φ 5mm)送入预先安装好的高温等离子体的焦点处,金属丝迅速熔化或气化,在沉积过程中与冷却用的惰性气体发生热交换,凝固得到近球形粉体。该技术是加拿大AP&C公司独有的金属制粉技术。