3D打印金屬粉末材料的制備方法一般包括如下:
1. 機械粉碎法
固態(tài)金屬機械粉碎法是一種獨立的制粉方法又可作為某些制粉方法的補充工序。即依靠壓碎、擊碎和磨削等作用,將塊狀金屬、合金或化合物粉碎成粉末。以粉碎的最終程度可分粗碎和細碎兩類。
若要進一步減小或增大粉末粒度、合金化等可進一步選擇機械研磨(如:球磨)
適用材料:Fe 、Al、純Ti粉及Fe基合金
2. 霧化法
霧化法是將液態(tài)金屬和合金直接破碎成細小液滴,快速凝固后形成粉末的過程。高速的氣流或水流既是破碎金屬液的動力也是金屬液流的冷卻劑。任何能形成液體的材料基本上都可進行霧化。
對于低熔點的金屬粉末,其制粒過程是讓熔融的金屬通過小孔或篩網自動的注入到空氣或水中,冷凝后得到金屬粉末,這種方法制得粉末粒度較粗;
另一種制備精細粉末的方法:水霧化或氣霧化法;離心霧化法;以及超音速脈沖惰性氣體霧化法。以鈦合金粉末為例,將鈦合金粉末熔煉后經高純氬氣氣流霧化成細小液滴,其在重力作用下降落經過惰性氣流,在其冷卻下將細小顆粒凝固成粉末的過程。
目前應用較多的有真空霧化法和惰性氣體霧化法(尤其適合活性金屬粉末的制備)。
適用材料:Fe、Cu、難熔金屬、不銹鋼、Ti合金等
3.還原法
還原法是用還原劑還原金屬氧化物及鹽類來制取金屬粉末的方法,其中還原劑可以是固態(tài)、氣態(tài)或液態(tài)。包括碳還原法、氣體還原法、氫還原法、金屬熱還原、
適合材料:Fe、W、Ta、Zr為代表的稀有金屬及難熔金屬粉末
4.氣相沉積法
即利用金屬蒸汽冷凝,氣相還原劑化學氣相沉積法。這些材料的特點是具有較低的熔點和較高的揮發(fā)性。
原理:包含化學氣相法和物理氣相法。電爆炸金屬鈦絲可制備納米球形鈦粉
5. 電解法
在一定條件下,將粉末從電解槽的陰極沉積出來的方法。在使用頻率上電解法僅次于還原法。雖然制造成本較高,但其制備純度也很高,對金屬粉末有類似提純的作用。
原理:化學電解
適用材料:Fe、Cu、Ni、Ti等金屬粉末,以及金屬間化合物
6. 旋轉電極法
目前生產規(guī)模最大且最具代表的高溫合金粉末的制備方法:等離子旋轉電極制粉法(即PREP法),其制備粉末形狀好(圓球狀)、氣孔粉少、含氧量低。該方法成本較高,一般適合于航空航天及生物醫(yī)用領域。
原理:在密封霧化室內利用等離子槍產生等離子流,使高速旋轉合金棒料電機端部熔化,在離心力作用下液態(tài)金屬霧化成極小液滴飛射初期,在惰性氣體中冷卻。
適用材料:Ni基等難熔金屬、Ti等活潑金屬
7. 球化法
球化法主要有:射頻等離子球化、激光等離子球化和其他熱源的球化
原理:以等離子球化為例:將形狀不規(guī)則鈦粉顆?;旌隙栊詺怏w加入到等離子體炬中,通過等離子體炬迅速加熱熔化,在表面張力作用下熔融的顆粒形成球形度很高的液滴,在極短時間快速冷卻而獲得球形粉。
適用材料:主要用于不規(guī)則金屬粉的二次加工。
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