解析：3D打印用球形金屬粉末制備工藝(2)
時(shí)間：2019-02-01 13:01 來源：南極熊 作者：中國3D打印網(wǎng) 閱讀：次
1.2 旋轉(zhuǎn)電極法
旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)的離心力的作用下, 將液體拋出并粉碎為細(xì)小液滴, 其原理結(jié)構(gòu)如圖4所示。一般來說, 旋轉(zhuǎn)電極的冷卻速率約為103~104K/s, 電極的旋轉(zhuǎn)速度為10 000~30 000 r/min, 制備的粉體粒度隨著電極旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)電極工藝原理圖
圖5 氣霧化制粉工藝和旋轉(zhuǎn)電極工藝制備的球形鈦粉
圖5是采用氣霧化工藝和旋轉(zhuǎn)電極工藝制備的球形鈦粉。與氣霧化工藝相比, 旋轉(zhuǎn)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(tuán)聚現(xiàn)象, 流動性好, 在金屬3D打印過程中鋪粉均勻性好, 打印產(chǎn)品致密度高、表面光潔度高。此外整個(gè)工藝過程, 一般采用惰性氣體保護(hù), 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(chǎn)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(chǎn)的不規(guī)則粉體進(jìn)行球化處理, 被認(rèn)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(jìn)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(chǎn)生一定的團(tuán)聚現(xiàn)象, 在球化過程中會使其整體熔融, 導(dǎo)致制備的球形金屬粉末粒度增大。
圖6 氫化鈦粉經(jīng)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(fā)的射頻等離子體粉體處理系統(tǒng), 在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位, 可以實(shí)現(xiàn)Ti、Ti-6Al-4V、W、Mo、Ta、Ni等金屬及其合金粉末的生產(chǎn)。國內(nèi)北京科技大學(xué)在射頻等離子球化方面進(jìn)行了大量的研究, 可以試驗(yàn)W、Mo、Ti等金屬粉末的球化處理, 同時(shí), 北京科技大學(xué)以氫化鈦粉為原料, 將射頻等離子球化處理與“氫爆”相結(jié)合, 球化過程中實(shí)現(xiàn)脫氫, 制備超細(xì)球形鈦粉, 粒度范圍可以達(dá)到20~50μm, 圖6是氫化鈦粉末經(jīng)射頻等離子球化前后粉末形貌圖。2 結(jié)語
隨著金屬3D打印產(chǎn)業(yè)的日新月異, 球形3D打印金屬粉末制備技術(shù)也將進(jìn)一步完善及產(chǎn)業(yè)化。針對3D打印對金屬粉末性能要求的嚴(yán)格性, 目前國內(nèi)具備一定的生產(chǎn)能力, 氣霧化法及旋轉(zhuǎn)電極法可以實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模化生產(chǎn), 球化法還處于實(shí)驗(yàn)室階段, 實(shí)現(xiàn)規(guī)模化還有一定的距離, 但存在工藝穩(wěn)定性問題, 高端3D打印用金屬基粉末基本依賴進(jìn)口, 為此, 我國應(yīng)加大技術(shù)投入, 借鑒成熟的研發(fā)經(jīng)驗(yàn), 自主研發(fā)新技術(shù)新工藝, 促進(jìn)3D打印用金屬粉末制備技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。
(責(zé)任編輯：admin)
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