用于增材制造的粉末生产

1。简介：每件杰作的基础

金属 3D 打印（尤其是 PBF 和粘合剂喷射）的效果取决于倒入机器中的粉末。如果粉末结块、不均匀或被污染，成品部件就会出现气孔、机械故障或堵塞机器的涂布机。

但是，如何将一块坚硬的钛或不锈钢块变成微观的、完美的圆形（球形）粉末球呢？本白皮书阐述了金属粉末雾化的高科技。

2。气体雾化（GA）

这是批量生产增材制造粉末（不锈钢、铝、铬镍铁合金）的全球标准工艺。

• 工艺：原料金属在感应炉中熔化。熔体通过一根小管向下流动。在管子的末端（喷嘴），液态金属受到高压气体射流（通常是氩气或氮气）的撞击，并以巨大的力量雾化。
• 凝固：雾化的液态金属液滴落入一个大塔（雾化塔）中。当它们下落时，它们在接触地面之前会冷却并凝固成圆形固体颗粒。
• 优点：产量高、相对便宜、易于扩展。
• 缺点：通常会产生所谓的“卫星”——微小的粉末颗粒与较大的颗粒融合，使它们变得不圆（土豆形状）。此外，氩气可能会被困在熔体中，从而导致 3D 打印过程中组件中出现不需要的气孔。

3。等离子雾化（PA）

这种优质工艺通常用于高熔点的极其活泼的金属，尤其是钛 (Ti6Al4V)。 AP&C（GE Additive 子公司）等公司是这方面的先驱。

• 工艺：金属不是雾化液态金属射流，而是以金属丝的形式送入腔室。在那里，三个等离子炬（约 10,000 °C）击中了金属丝的尖端。金属立即蒸发/熔化，并被撕成完美的微小液滴。
• 优点：粉末极圆（完美的球形），无气孔，几乎不含卫星。它在 3D 打印机中流动性极好。
• 缺点：生产成本极其昂贵且能源密集型。

4。旋转电极（PREP）

PREP 代表等离子体旋转电极工艺。

• 工艺：由所需金属制成的实心棒以极高的速度（高达 20,000 转/分钟）旋转。等离子弧熔化棒的尖端。离心力甩掉最细的液滴，这些液滴在飞行中冷却。
• 优点：最高纯度（熔体不与坩埚接触），无气体夹杂物。

5。分类与筛分

无论使用哪种工艺：最终，1 µm 至 200 µm 的颗粒混合物都会从塔中落下。

由于 PBF 打印机仅需要约 20 微米的粉末。 15-45 µm（DED 系统使用较粗的粉末，45-106 µm），必须使用空气分级仔细筛分或分类粉末。太粗或太细的粉末（如果可能的话）再次熔化。 “正确”部分（通常只有 30% 到 50%）的低产量解释了每公斤增材制造特种粉末的高价格。

6。结论：质量有代价

试图通过购买廉价、“不圆”或分类不良的金属粉末（甚至焊粉）来节省 3D 打印成本，会立即导致组件多孔、尺寸精度差，最坏的情况下会损坏涂布机唇部。雾化本身就是一个高科技产业，其完善是金属3D打印成功的基础。