金属粉末市集将维持高增进的态势，IDTechEx预测到2025年抵达50亿美金的市集界限，年复合增进率39.5%。接下来就为公共闭键先容一下，目前邦外里金属粉末的制备工艺——气雾化身手的最新开展，并对3D打印金属粉末制备身手的近况举办认识，提出少许主睹。

　　3D打印身手是一种新型的打印身手，其卓越甜头正在于无需刻板加工或任何模具，就能直接从准备机图形数据中天生任何形态的零件，从而极大地缩短产物的研制周期，提升坐褥率和低落坐褥本钱。3D打印金属粉末行为金属零件3D打印最紧要的原质料，其制备设施备受人们眷注 ，3D打印金属粉末行为金属零件3D打印财产链 最紧要的一环，也是最大的代价所正在。

　　正在“2013年天下3D打印身手财产大会”上，天下3D打印行业的巨子专家对3D打印金属粉末赐与鲜明界说，即指尺寸小于1mm的金属颗粒群。搜罗简单金属粉末、合金粉末以及具有金属本质的某些难熔化合物粉末。目前，3D打印金属粉末质料搜罗钴铬合金、不锈钢、工业钢、青铜合金、钛合金和镍铝合金等。然而3D打印金属粉末除需具备杰出的可塑性外，还必需满意粉末粒径微小、粒度分散较窄、球形度高、滚动性好和松装密度上等央浼。 为了进一步外明3D打印金属粉末对产物的影响。

　　采用选拔性激光烧结法(SLS法)打印两种差别的不锈钢粉末，浮现制备出的产物存正在显着不同。德邦某厂家的不锈钢粉末打印样品轮廓光泽、紧缩率小、不易变形、力学职能安闲。而邦内某厂家的不锈钢粉末的打印样品则远远不足前者。为此，对两种差别的不锈钢粉末举办的微观描述认识。

　　图1为德邦某厂家不锈钢粉末的微观机闭，从图中咱们可能看出，粉末颗粒球形度好，颗粒尺寸分散正在11.2~63.6μm畛域内。图2为邦内某厂家的不锈钢粉末的微观机闭，可能看出，其颗粒为不条例块状，尺寸较小。 通过上述咨议注解，3D打印耗材金属粉末需满意粒径微小、粒度分散窄、球形度高、滚动性好和松装密度高。以是，为了获得所需优异职能的3D打印产物，必需寻求一种高效的金属粉末制备设施。

　　目前，粉末制备设施遵从制备工艺闭键可分为：还原法、电解法、羰基判辨法、研磨法、雾化法等。

　　此中，以还原法、电解法和雾化法坐褥的粉末行为原料利用到粉末冶金工业的较为集体。但电解法和还原法仅限于单质金属粉末的坐褥，而对待合金粉末这些设施均分歧用。雾化法可能举办合金粉末的坐褥，同时新颖雾化工艺对粉末的形态也也许做出把握，持续开展的雾化腔机闭大幅提升了雾化出力，这使得雾化法逐步开展成为闭键的粉末坐褥设施。雾化法满意3D打印耗材金属粉末的迥殊央浼。 雾化法是指通过刻板的设施使金属熔液破裂成尺寸小于150μm安排的颗粒的设施。

　　遵从破裂金属熔液的式样可能分为雾化法搜罗二流雾化法、离心雾化、超声雾化、真空雾化等。这些雾化设施具有各自特质，且都已告捷利用于工业坐褥。此中水气雾化法具有坐褥开发及工艺浅易、能耗低、批量大等甜头，己成为金属粉末的闭键工业化坐褥设施。

　　正在雾化制粉坐褥中，水雾化法是便宜的坐褥设施之一。由于雾化介质水不只本钱低廉容易获取，并且正在雾化出力方而发扬精巧。目前，邦内水雾化法主 要用来坐褥钢铁粉末、金刚石器材用胎体粉末、含油轴承用预合金粉末、硬面身手用粉末以及铁基、镍基磁性粉末等。然而因为水的比热容宏大于气体，是以正在雾化进程中，被粉碎的金属熔滴因为凝结过疾而酿成不条例状，使粉末的球形度受到影响。

　　其余少许具有高活性的金属或者合金，与水接触会发作反响，同时因为雾化进程中与水的接触，会提升粉末的氧含量。这些题目限度了水雾化法正在制备球形度高、氧含量低的金属粉末的利用。然而，金川集团股份有限公司发理解一种水雾化制备球形金属粉末的设施，其采用正在水雾化喷嘴下方处再修树一个二次冷水雾化喷嘴，举办二次雾化。该发觉获得的粉末不光球形度逼近气雾化成就，并且粉末粒度比一次水雾化更细。

　　气雾化法是坐褥金属及合金粉末的闭键设施之 一。气雾化的根本道理是用高速气流将液态金属流粉碎成小液滴并凝结成粉末的进程。因为其制备的粉末具有纯度高、氧含量低、粉末粒度可控、坐褥本钱低以及球形度上等甜头，已成为高职能及特种合金粉末制备身手的闭键开展目标。然而，气雾化法也存正在不够，高压气流的能量远小于高压水流的能量，是以气雾化对金属熔体的粉碎出力低于水雾化，这使得气雾化粉末的雾化出力较低，从而减少了雾化粉末的制备本钱。

　　层流雾化身手是由德邦Nanoval公司等提出，该身手对惯例喷嘴举办了庞大厘正。图3为层流雾化喷嘴机闭图。厘正后的雾化喷嘴雾化出力高，粉末粒度分散窄，冷却速率达106～107K/s。正在2.0MPa的雾化压力下，以Ar或N2为介质雾化铜、铝、316L不锈钢等，粉末均匀粒度抵达10μm。该工艺的另一个甜头是气体打发量低，经济效益明显，而且合用于大大都金属粉末的坐褥。差池是身手把握难度大，雾化进程担心闲，产量小(金属质地流率小于1kg/min)，倒霉于工业化坐褥。Nanoval公司正全力于这些题目的处置。

　　超声紧耦合雾化身手是由英邦PSI公司提出。该身手对紧耦合环缝式喷嘴举办机闭优化，负气流的出口速率抢先声速，而且减少金属的质地流率。图 4为类型的紧藕合雾化喷嘴机闭图-Unal雾化喷嘴。正在雾化高轮廓能的金属如不锈钢时，粉末均匀粒度可达20μm安排，粉末的准绳过失最低可能降至1.5μm。

　　该身手的另一大甜头是大大提升了粉末的冷却速率，可能坐褥疾冷或非晶结的粉末。从暂时的开展来看，该项身手开发代外了紧耦合雾化身手的新的开展目标，且具有工业实故意义，可能通常利用于微细不锈钢、铁合金、镍合金、铜合金、磁性质料、储氢质料等合金粉末的坐褥。

　　近年来，英邦的PSI公司和美邦的HJF公司永诀对热气体雾化的效力及机理举办了大方的咨议。 HJF公司正在1.72MPa压力下，将气体加热至200～400℃ 雾化银合金和金合金，得出粉末的均匀粒径和准绳过失均随温度升高而低落。与守旧的雾化身手比拟，热气体雾化身手可能提升雾化出力，低落气体打发量，易于正在守旧的雾化开发上达成该工艺，是一项具有利用前景的身手。然而，热气体雾化身手受到气体加热体例和喷嘴的限度，仅有少数几家咨议机构举办咨议。

　　目前，我邦河南黄河旋风股份有限公司依然入手下手进入3D打印金属粉末研发。其所用的粉末制备工艺如真空雾化制粉、超高压水雾化制粉、惰性气体紧耦合雾化制粉身手。下面着重先容前两种雾化身手。

　　真空雾化制粉是指正在真空要求下熔炼金属或金属合金，正在气体爱护的要求下，高压气流将金属液体雾化粉碎成大方微小的液滴，液滴正在航行中凝结成球形或是亚球形颗粒。真空雾化制粉可能制备大大都不行采用正在氛围中和水雾化设施修制的金属及其合金粉末，可获得球形或亚球形粉末。因为凝结疾抑制了偏析气象，可能制取很众迥殊合金粉末。采用符合的工艺，可能使粉末粒度抵达一个央浼的畛域。

　　超高压雾化法是采用超高压雾化喷嘴制备金属 粉末的一种设施。图5(a)为高压雾化喷嘴，图5(b)为超高压雾化喷嘴。超高压雾化喷嘴的特质是可能正在较低的气压下发生更高的超音速气流宁静均的气体速率场，从而愈加有用压制无益激波的发生，显着减少气体的动能，使雾化出力更高。该喷嘴正在较低的气压下发生与高压雾化喷嘴沟通的雾化成就，并且气流速率愈加安闲宁静均。同时，制得的粉末粒径小、分散窄。

　　近年来，我邦踊跃寻找3D打印金属粉末制备身手，开始获得功效。自20世纪90年代初今后，清华大学、西安交通大学、华中科技大学、华南理工大学、北京航空航天大学、西北工业大学等高校，正在3D打印质料身手方面，展开了踊跃的寻找，已有个人身手处于天下优秀程度。黄河旋风股份有限公司依然入手下手进入3D打印金属粉末研发。具有众套邦内领先程度的雾化制粉开发，工艺涵盖真空雾化制粉、超高压水雾化制粉、惰性气体紧耦合雾化制粉身手，将为中邦的3D打印行状孝敬一份气力。之前南极熊报道河南黄河旋风5.18亿投向3D打印金属粉末，

　　同时，正在惯例的金属粉末雾化喷嘴中，金属粉末的酿成是靠气流对金属液流的扰动和冲锋使其粉碎成粉末，因为气流的扰动具有统计特色，粉末的粒度分散较宽，同时正在完全的雾化身手中，不管喷嘴的机闭奈何，气流正在效力于液流前的航行中持续膨胀，速率减小，导致雾化气体能量耗费较大，影响了雾化出力。以是，这为3D打印身手带来寻事的同时，也带来了商机。3D打印身手行为“增材修制”的闭键达成地势，节减本钱、裁汰燃料打发，必将成为最具潜力开展的财产。

　　依照独立市集咨议公司MarketsandMarkets正在2015年岁尾公布的叙述,环球金属粉末供应的5至公司永诀是Sandvik，Carpenter，GKN，Arcam，LPW Technology。3D打印粉末市集估计正在异日几年会显着增进，此中，金属粉末被报道是目前3D打印粉末中最闭键的。Carpenter目前行为环球3D打印粉末市集中最庞大的公司之一，而且一定是美邦的领先公司。依照叙述，北美是目前市集上最闭键的区域，估计正在异日几年将延续维持领先身分。