3D打印金属粉末面临的问题

来源：智造探囊


了解3D打印金属粉末的发展瓶颈，掌握气雾化制备金属粉末的特征，明晰金属粉末的制备方式流程，更多3D打印金属粉末问题，由霍尔榜主持人开场去提出大家比较关注的一些话题，辽宁冠达新材料科技公司-研发中心主任孙平生分享解答。

霍尔榜：请问熔体的粘度是怎么确认的？

冠达材料：我们要知道熔体的粘度性质是由什么决定的。首先它一定是有材料本身的材质决定的。比如，铅粉的粘度比较低，铜粉粘度比较高，钴基，镍基更高，包括一些钢类的碳含量。不锈钢双相，双相钢粘度比较低，因为它的氮含量比较高，可以降低粘度。总体来说成分对于粘度的影响非常大，尤其是一些新材料，我们根本查不到它的数据，我们主要是借助于热力学软件去进行模拟，通过软件去做数据支撑。包括一些高熵合金，软件模拟出来的数据不一定准确，我们还要结合一些它本身性质的基础上去做调整粘度。一般来说数据积累越来越多会有一定的规律，这需要去总结的，这是粘度基于材料本身去分析。第二，熔体，钢液的温度，同一种材质温度越高粘度会越低，这是必然的。我们去做雾化没有具体说我要达到多少才算行，它大概是一个范围，只要是在范围内就可以了。

霍尔榜：请问金属粉末团聚有什么解决方案？

冠达材料：粉末团聚是我们经常遇到的一个问题，首先要从生产工艺上去根本解决，不断地优化，每一家都有每一家的方式。如果产品本身容易团聚，后处理环节中一种方式是利用超声波振动筛去缓解，可以延长过筛时间，让超细粉更容易下去。还有一种是加热，有一些粉末并不是完全粘在一起的，它可能是因为表面作用力附着相互吸引在一起的，我们加热增加它表面的能量，表面的活度，使粉末更加活跃，也可以破坏它的团聚力。

霍尔榜： Gh4169卫星粉很多 请问可以如何解决？

冠达材料： 如果我们做出的粉末卫星粉很多，有一种气流破碎方式可以把卫星粉从小粉到大粉拿下，但有可能也会改变粉末本身的形貌，增加了非球形粉末形成的比例，不建议用。我比较偏向用超声波振动筛去延长筛分时间，让粉末更容易下去。

霍尔榜：高球形度的高温合金粉末可以采用旋转电极制备？

冠达材料：旋转电极的球形度确实会更好，但它的细粉收得率相对于雾化比较低，各有优缺点。

霍尔榜：更换合金材料会用哪些清理方式，如何确认清洁程度？

冠达材料：我们整个罐体，筛分系统是比较复杂的结构，比较困难地去确定清洁度。我们一般都是目视检查，我们所能清洁到的包括所有的管路，用干净的清洁布去蹭看不着灰即可，这是我们的经验。但是如果说做到完全没有，比如说我做完3536再去做4169，4169里边如果是同一个雾化系统一粒3536都没有，我认为不太可能。尽量去减少，让它维持在百万分之几或是千万分之几的范围就可以了。

霍尔榜：通过改化学成分降低热裂纹不会改变打印件力学性能吗？

冠达科技：会影响，即使是变了一点点也会有影响。比如说，我这个产品要达到1200Mpa的抗拉强度，可能我改变了碳，原先它是1400Mpa，现在降低了裂纹是少了，但是它的性能可能低了，或者达到了1300Mpa，只要能满足当时产品设计就行。其次，当我们要求力学性能要求很严的时候，我们去做调整一定是要考虑力学性能的，不能为了裂纹无限地去改变。我们一定是要结合它的力学性能，结合它的裂纹情况，结合它的一些热处理方式，这是一个系统化的分析。并不是我去降低某一种元素就能使它所有的性能都变好，这只是一个相对的方式而已。当我们与客户合作的过程当中，不仅我们要改变成分，客户也要改变工艺，这是双方沟通的一个结果，一个系统研究的结果。

霍尔榜： 非晶合金的粉末，请问我们的冷却速率最大能达到多少K/s？

冠达材料：当我们去做非晶合金粉末，气雾化本身是一种高速气体。比如进气，氩气，氮气，进气温度比如说是常温25摄氏度（东北方、南方室温会有一些偏差），但对于喷盘不影响，因为经过雾化器之后，它的气体、压力、温度会改变，它会膨胀，喷盘出去的气体温度大概是零下100摄氏度左右。当我们去做非晶产品它的冷速大概是106-107k/s左右，这是我自己的一个理解。对于非晶粉末，我们做完之后去做检验和分析，的确它是非晶结构的，在气雾化当中说明冷速还是足够的。

霍尔榜：目前采用的气雾化技术对生产3D打印粉末有什么缺点 ?

冠达材料：我比较关注空心球。因为气雾化粉末主要是氩气、氮气跟液滴相互作用，在过程中气体会有一定概率卷入钢液里面形成空心球，空心球到最后可能就是缺陷点，致密度方面对于打印来说也不是太好的效果。减少空心球是我们的主要目标，对于VIGA来说，空心球可以降低，但一定会有缺陷。

霍尔榜：目前一般的水平能达到多少呢？

冠达材料：现在市场越做越规范，越来越严了。一开始3%就可以，后期2%，现在一般都要求是1%左右，1%左右以下，越低越好，我们家的水平就是1%左右，也分不同产品。

霍尔榜： GH4169过热温度需要很高吗？ 雾化压力需要很高吗？

冠达材料：讲一下我个人的理解， GH4169过热度不要太高，相对于高温合金，GH4169粘度不是很大，一般来说过热200°就可以，压力尽量低。第一， 成球性能比较不错，不需要太高的压力。第二，压力低可以减少空气球产生的概率。所以， GH4169 过热度尽量靠近下限去选择，压力也尽量靠近下限去选择。

霍尔榜： IN738合金，你们高温拉伸性能和高温持久做过吗？

冠达材料：高温拉伸性能我们有做过，持久没做过。具体的数据我就不讲了，我们跟客户合作过，生产了几批粉末，也是一个不断改进的过程，目前来说，拉伸性能已经满足需求。

霍尔榜：有没有除了气雾化外更有竞争力的粉末制备技术？

冠达材料： PREP 的球形度会更好，比如说镍钛合金，如果用VIGA去做就不太合适，球形度很高。我们选择生产工艺要做到匹配，比如说一些需要批量化的，可能在VIGA的成本上，包括一些医疗，汽车对于含量要求不太高的，VIGA都是比较好的选择。其它PREP，EIGA,各有各的优点。去做要求非常严的或者VIGA达不到的，我们当然是需要去选择其它的生产方式。