3D打印金屬粉末材料的制備方法一般包括如下:
1. 機(jī)械粉碎法
固態(tài)金屬機(jī)械粉碎法是一種獨(dú)立的制粉方法又可作為某些制粉方法的補(bǔ)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(xì)碎兩類。
若要進(jìn)一步減小或增大粉末粒度、合金化等可進(jìn)一步選擇機(jī)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(xì)小液滴,快速凝固后形成粉末的過(guò)程。高速的氣流或水流既是破碎金屬液的動(dòng)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(jìn)行霧化。
對(duì)于低熔點(diǎn)的金屬粉末,其制粒過(guò)程是讓熔融的金屬通過(guò)小孔或篩網(wǎng)自動(dòng)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(xì)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(jīng)高純氬氣氣流霧化成細(xì)小液滴,其在重力作用下降落經(jīng)過(guò)惰性氣流,在其冷卻下將細(xì)小顆粒凝固成粉末的過(guò)程。
目前應(yīng)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(lái)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(xué)氣相沉積法。這些材料的特點(diǎn)是具有較低的熔點(diǎn)和較高的揮發(fā)性。
原理:包含化學(xué)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(lái)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(duì)金屬粉末有類似提純的作用。
原理:化學(xué)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(zhuǎn)電極法
目前生產(chǎn)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(zhuǎn)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(lǐng)域。
原理:在密封霧化室內(nèi)利用等離子槍產(chǎn)生等離子流,使高速旋轉(zhuǎn)合金棒料電機(jī)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)則鈦粉顆粒混合惰性氣體加入到等離子體炬中,通過(guò)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(shí)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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