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    浅谈气雾化制粉与旋转电极制粉的粒度参数 ——3D打印耗材金属粉是不是越细越好?

    点击次数:25 更新时间:2020-07-22

    今天要谈的话题,关于3D打印金属粉的粒度。首先声明,笔者是非专业人士,笔者通过多方行业内人收集和了解了一些信息,有不正确的或者不专业的地方,请包涵并提出建议和意见。行业内一直是说,粉是越细越好,到底是粗粉好还是细粉好?笔者今天就从不同的角度谈谈金属粉到底是细粉好还是粗粉好。

    关于金属3D打印用粉的粒度,笔者从一下几个方面考虑并分析:

    1、不同制粉工艺的粒度比较;

    2、3D打印设备的粒度需求;

    3、3D打印成型件的粒度需求;

    一、3D打印金属粉不同的制粉工艺粒度比较

    粒度顾名思义就是金属粉颗粒的大小,通常参照GB/T19077-2016激光衍射法进行检测,有几个关键词也要解释一下:

    粉末球形度:在观察上,颗粒实际截面面积与颗粒最长直径对应面积的比值。球形度(圆度)是衡量颗粒与圆相似度指标。球形度的大小从0—1不等,一个完美的球形度值是1;

    粒度分布:粒径分布曲线中体积累积分布达到占比时所对应的粒径。如D10=12μm;D90=65μm等;

    为了能更直观的说明球形度(圆度)我们看两张不同的电镜图片

    3D打印金属球形粉.png 

    图-1:气雾化制粉工艺电镜图

    3D打印金属球形粉.png 

    图-2:旋转电极制粉工艺电镜图

    从以上两张图片中我们不难看出,气雾化制粉工艺和旋转电极制粉工艺的球形度是没有可比度,笔者要强调的是,尽管粒径分布在区间范围,但是明显可以看出气雾化制粉工艺的最大粒度远远超出粒度范围,如图-1中70μm的电镜下含有88.3μm的颗粒不少,说明这个粒径值区间大,等比量少。旋转电极制粉明显粒度分布均匀,粒径分布区间较小。

     

    3D打印金属球形粉.png 

    图-3(陕西贵资丹新材料有限公司提供样粉测试结果)

    从3D打印金属粉的市场需求来看,不难选择,一定是球形度、球化率好的旋转电极制粉工艺的金属粉是首选。到底是用粗粉还是细粉?我想应该是均匀。

    二、3D打印机的粒度需求

    这个版块主要是参考了一些文件资料和一些设备制造商的信息来说明。目前市场比较普遍的打印设备采用了铺粉式和送粉式两种送粉方法,不管是那种方法,对耗材金属粉的要求都是球形度与流动性的指标参数,球形度我们上面已经说过了,如果在打印过程中由于“卫星粉”或者粒度超出要求粒度,那么一定会影响流动性,导致打印过程间断性缺粉,进而产品的质量会因此而受影响。

    和制造设备工程师谈起这个话题时,工程师其实更加强调的是均匀,在某以粒度区间尽可能的保证球形度和均匀性,更有利于在打印过程的技术的控制,对于细粉还是粗粉,主要看最大粒度的和最小粒度的区间值。笔者对两种制粉工艺的粉做了比较,如果说气雾化制粉的粒度是细粉,那么旋转电极制粉的粗粉也是完全可以满足,不如:气雾化-53μm中的异形粉最大粒径超过75μm,那么旋转电极制粉工艺-75μm完全可以满足打印需求。对于铺粉设备在刮粉层高调解和激光烧结时,金属粉的粒度有一定要求,如果设备能够满足这个两个技术要点,粗粉和细粉之间一定选择粗粉,当然也是考虑到成本问题。

    三、3D打印成型件的粒度需求

    3D打印主要是解决很多比较复杂或者减材加工工艺不能完成的工件,或者是一次制造件的问题,所以对于成型工件来说,如果能够满足工件本身的工艺要求和精密质量要求,对于粉末的粗细来说要求并不是那么高。为什么还有那么多的行业人要求粒度要控制在-53μm,是因为两方面,一方面是设备的限定,另一方面是气雾化粉中的粒度分布还存在超粒度粉,所以细粉就成为了重要耗材需求。

    最后笔者再次声明,因非专业,所以有不对的方面,敬请谅解!但笔者想说明的是,如果从成本角度和产品质量方面考虑,选择匹配的粒度的球形度粉是未来金属3D打印耗材的最佳选择。

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