【3D打印】揭秘3D打印金属粉末制备技术及现状(4)

气雾化法是生产金属及合金粉末的主要方法之 一。气雾化的基本原理是用高速气流将液态金属流破碎成小液滴并凝固成粉末的过程。由于其制备的粉末具有纯度高、氧含量低、粉末粒度可控、生产成本低以及球形度高等优点，已成为高性能及特种合金粉末制备技术的主要发展方向。但是，气雾化法也存在不足，高压气流的能量远小于高压水流的能量，所以气雾化对金属熔体的破碎效率低于水雾化，这使得气雾化粉末的雾化效率较低，从而增加了雾化粉末的制备成本。

目前，具有代表性的几种气雾化制粉技术气雾化如下

2.2.1层流雾化技术

层流雾化技术是由德国Nanoval公司等提出，该技术对常规喷嘴进行了重大改进。图3为层流雾化喷嘴结构图。改进后的雾化喷嘴雾化效率高，粉末粒度分布窄，冷却速度达106～107K/s。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，粉末平均粒度达到10μm。该工艺的另一个优点是气体消耗量低，经济效益显著，并且适用于大多数金属粉末的生产。缺点是技术控制难度大，雾化过程不稳定，产量小(金属质量流率小于1kg/min)，不利于工业化生产。Nanoval公司正致力于这些问题的解决。

2.2.2超声紧耦合雾化技术

超声紧耦合雾化技术是由英国PSI公司提出。该技术对紧耦合环缝式喷嘴进行结构优化，使气流的出口速度超过声速，并且增加金属的质量流率。图 4为典型的紧藕合雾化喷嘴结构图-Unal雾化喷嘴。在雾化高表面能的金属如不锈钢时，粉末平均粒度可达20μm左右，粉末的标准偏差最低可以降至1.5μm。