3D打印材料——超细球形金属粉末

关键词

  新材料；国际先进；技术成熟度9

技术概述

  3D 打印材料直接关系到打印件的强度以及“打印”分辨率， 现有 3D 打印技术能够实现 600dpi 分辨率，每层厚度只有 0.01 毫米。

  目前金属制品的增材制造（或 3D 打印）用的金属粉末原料，粒度分 布范围宽、颗粒太大（粒度主要为 20~30μm，3D 打印的精度已经可以达 到 10μm）、颗粒形貌不规则、金属粉末含氧量过高（多数在 500ppm）， 是目前 3D 金属打印的技术瓶颈。

  粒径在亚微米、纳米尺度、形貌可控、低含氧量的超细金属粉末材 料，可以大幅减少界面氧化缺陷，提高成品力学性能；尤其对于制备结构 复杂、精度严格的金属制品，更是优选方案；这类超细金属粉末将是 3D 打印的首选金属材料，将是 3D 打印产业链的支柱之一。

技术指标

  超细金属粉颗粒粒径D50；500~1000nm（可以生产的不同规格的产品）
  球形微米级金属粉D50：根据产品品种和要求可调节
  球形粗粉，可以采用3D打印为精密金属过滤器
  含氧量：≤500ppm；
  颗粒形貌：球形或类球形；
  粉末种类：镍粉，铜粉等。

技术特点

  1 低氧含量，不大于 500ppm；
  2 粒径在亚微米/纳米尺度，根据实际需要可以调控；
  3 形貌可控，多数品种为球形；少量品种可以制备为扁平状（微观 形貌类似圆盘或多边形盘）。

先进程度

  国际先进

技术状态

  批量生产、工程应用阶段, 技术成熟度9级。

应用领域

  3D打印用粉末，
  军工产品（炸药/火箭推进剂/高空低温红外诱饵弹的添加剂），
  精密多孔金属过滤器

专利状态

  发明专利2项，实用新型2项，已获授权。

合作方式

对中国制造2025重点领域推动作用

  目前金属制品的增材制造（或 3D 打印）主要依赖激光辅助成形和电 子书辅助成形技术，产品成形后，微观界面之间因为粉末原料本身氧化导 致的大量微观缺陷无法去除，以致 3D 打印方式制备的金属结构件的力学 性能大幅下降，容易出现断裂和形变。
  金属粉末原料的粒度分布范围宽、颗粒太大（粒度主要为 20~30μm， 3D 打印的精度已经可以达到 10μm）、颗粒项目不规则、金属粉末含氧量 过高（绝大多数在 1000ppm 以上），是目前 3D 金属打印的技术瓶颈。
  粒径在亚微米、纳米尺度、形貌可控、低含氧量的超细金属粉末材 料，可以大幅减少界面氧化缺陷，提高成品力学性能；尤其对于制备结构 复杂、精度严格的金属制品，更是优选方案；这类超细金属粉末将是 3D 打印的首选金属材料，可以占据 3D 打印材料产业的制高点，为产业的长 远发展赢得竞争优势；为我国制造业向高端制造产业转移铺路，具有重要 的现实意义。