2018-11-17 14:34
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广东银纳科技有限公司
3D打印作为一种新兴的制造技术，近年来发展迅速。然而，对于工业级金属3D打印领域，粉末耗材仍是制约该技术规模化应用的重要因素之一。目前，国内尚未制订出金属3D打印材料标准、工艺规范、零件性能标准等行业标准或国标。业内对于金属粉末的评价指标，主要有化学成分、粒度分布、粉末的球形度、流动性、松装密度。其中，化学成分、粒度分布是金属3D打印领域用于评价金属粉末质量的常用指标，球形度、流动性、松装密度可作为评价质量的参考指标。
1、化学成分：金属粉末中各元素实际所占的质量百分比（wt. %）。
以上表为例，在该合金中Fe元素的检测数据为0.005，表示Fe元素在该合金所占的质量百分比为0.005%，其它元素质量百分比可以此类推。目前，金属化学成分检测应用最广的方法是化学分析法和光谱分析法。化学分析法是利用化学反应来确定金属的组成成分，可以实现金属化学成分的定性分析和定量分析；光谱分析法是利用金属中各种元素在高温、高能量的激发下产生的自己特有的特征光谱来确定金属的化学成分及大致含量，一般用于金属化学成分的定性分析。以上两种方法都要使用专业的检测设备，由专业的检测机构的人员完成。
大部分铸态、锻造的金属的化学成分都有相应的行业标准或国标，以评价该金属的化学成分指标是否合格。然而，用于金属3D打印的粉末技术新颖，业内尚无相应的行业标准或国标，业内通常认可的评价方法是沿用该金属粉末对应的铸态标准，或在该标准的基础上双方协商放宽指标要求。
对于金属3D打印而言，因为打印过程中金属重熔后，元素以气体形态存在，有可能在局部生成气眼等缺陷，影响工件致密性及力学性能。所以，对不同体系的金属粉末，氧含量均为一项重要指标，业内对该指标的一般要求在800ppm以下，也即氧元素在金属中所占的质量百分比在0.13~0.15%之间，航空航天等特殊应用领域，客户对此指标的要求更为严格。部分客户也要求控制氮含量指标，一般要求在500ppm以下，也即氮元素在金属中所占的质量百分比在0.05%以下。
2、粒度分布：不同尺寸的金属粉末颗粒的在一定尺寸区间内所占的体积百分比的统计数据，此数据呈正态分布。
以上图为例，金属粉末颗粒粒度分布结果中，d(10)=5.511μm，代表尺寸小于5.511μm的粉末体积所占比例不低于10%。以此可知，该粉末中，尺寸小于14.187μm的粉末比例不低于50%，小于24.584μm的粉末比例不低于90%。
金属粉末的粒度分布可以通过激光粒度分析仪分析。金属3D打印常用的粉末的粒度范围是15~53μm（细粉），53~105μm（粗粉），而纯钨粉由于其耐高温难熔的天然属性，粒度范围一般控制需要5~25μm。此粒度范围是根据不同的能量源的金属打印机划分的，以激光作为能量源的打印机，因其聚焦光斑精细，较易熔化细粉，适合使用15~53μm（5~25μm）的粉末作为耗材，因为此粒度范围内的粉末既有良好的流动性，又较易容化，粉末补给方式为逐层铺粉；以等离子束作为能量源的打印机，聚焦光斑略粗，更适于熔化粗粉，适合使用53~105μm的粉末作为耗材，粉末补给方式为同轴送粉。
3、球形度、松装密度、流动性等参考指标
球形度也就是金属粉末颗粒接近球体的程度，一般通过扫描电子显微镜（SEM）定性的分析。一般而言，球形度佳，粉末颗粒的流动性也比较好，在金属3D打印时铺粉及送粉更容易进行。
流动性是指以一定量金属粉末颗粒流过规定孔径的量具所需要的时间，通常采用的单位为s/50g，可以通过霍尔流速计测量，数值愈小说明该粉末的流动性愈好。流动性也可以用休止角表征，休止角指在重力场中，颗粒在金属粉末堆积层的自由斜面上滑动时所受重力和粒子之间摩擦力达到平衡而处于静止状态下测得的最大角。这是一种检验金属粉末流动性的简易方法，休止角越小，摩擦力越小，流动性越好，越有利于铺粉及送粉的进行。
松装密度是直接铺粉得到的金属粉末在一定体积内的质量，可以通过漏斗法测量。松装密度仅作为参考指标，表征粉末在补给过程中堆垛密实程度，其对于金属打印的终产品的密度影响并不确定。返回搜狐，查看更多
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2022-05-23 14:31
来源:
唐古拉粉体工程师发布于：中国香港
3D打印是近年来非常实用的新技术。在航空航天和高精密零部件的生产中，已经开始展露头角，显著降低了部分非标高精密部件的成本。
3D打印与传统的制造思路有显著区别。传统制造思路基本都属于减材制造，比如在一个圆柱体体内，切削出一个零部件。3D打印属于增材制造，它以数字模型文件为基础，运用粉末状粘合材料，以逐层打印的方式来构造物体。3D打印的主要材料可分为树脂类材料、石蜡材料、金属材料、陶瓷材料及其复合材料等。
材料是3D打印的核心。材料达不到要求，打印出来的零部件也必然不合格。
金属粉末3D打印是目前应用价值最高的3D打印。金属粉末的特性直接决定了产品的最终质量。因此，3D打印对金属粉末材料有很高的要求。
1. 粉末纯度
杂质的可能改变零件的特性，甚至能直接导致打印失败。金属粉末的纯度直接影响产品的成形质量。若粉末中含有杂质，可能在烧结成形过程中与金属粉末发生化学反应，造成打印失败或者改变零件的属性。
2. 颗粒形状
粉末的颗粒形状直接影响到粉末的流动性、松装密度，进而对所制备金属零件的性能产生影响。
一般来说，球形或近球形粉末有良好的流动性，在打印过程中不易堵塞供粉系统，能铺成薄层，进而提高3D打印零件的尺寸精度、表面质量，以及零件的密度和组织均匀性，是作为3D打印的首选原料形状类型。
3. 粒径及粒度分布
理论上讲，粉末粒径越小，比表面积越大，越有利于烧结的顺利进行；细小的粉末颗粒之间空隙小，相邻两铺粉层之间连接紧密，有利于烧结强度的提高。细颗粒填充到大颗粒的空隙中，提高了粉末的堆积密度，进而提高打印零件的强度和表面质量。但是，如果细颗粒过多，易造成铺粉厚度不均匀，在烧结过程中出现“球化”现象。
研究发现，在激光净成型技术中，粉末粒径过大时，喷出的粉末反弹飞溅严重，降低了粉末利用率；此外，粒径过小的超细粉由于直径太小，容易团聚，降低了粉末输送性能，影响打印的持续。大量实验表明，粗细粉末颗粒以恰当的配比混合，才能得到良好的3D打印效果。
为了保证粗细粉末的配比合理，一般都会使用空气喷射筛（负压筛分仪）来测量粉末的粒度分布。
4.粉末的工艺性能
粉末的工艺性能主要包括流动性、振实密度、松装密度和循环利用性能。
松装密度是粉末自然堆积时的密度，振实密度是经过振动后的密度。粉末松装密度高，孔隙率低，成形后的零件致密度高，成形质量好。
粉末的流动性是粉末的关键性能之一，粉末的流动性直接影响打印过程中铺粉的均匀性和送粉的稳定性。高流动性的粉末易于流化，沉积均匀，利用率高。返回搜狐，查看更多
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